Yeni Deprem Yönetmeliği’nde Ahşap Yapıların Yeri Ne Olmalı?

Türkiye’nin deprem gerçeği, karbondioksit salımı ve iklim değişikliği, sürdürülebilir ve depreme dayanıklı malzemeler kullanımı sebebiyle yapı kültürümüzü yeniden düşünmemizi zorunlu kılıyor. 1509’da büyük İstanbul depreminde ahşap yapıların ayakta kalması sonucu nasıl yalılar, konaklar ile Hımış, Bağdadi, Şamdolma gibi çeşitli yapım teknikleri ortaya çıkmışsa, bugün de artık yalnızca “güçlü binalar” değil, sürdürülebilir, hafif, esnek ve enerji sönümleyebilen sistemler ön plana çıkmaktadır.

Geçtiğimiz yıl yine emsal.com’da yayımlanan Geçmişten Günümüze Ahşap Yapılar Neden Tercih Edilmeli? başlıklı yazımızda, ahşap yapıların betonarme binalara kıyasla beş kata kadar daha hafif olduğunu, ayrıca dayanıklı malzeme özellikleri sayesinde depreme karşı doğal bir avantaj taşıdıklarını vurgulamıştık. Bu yazıda da geleneksel yöntemlere, ustaların yaklaşımına, göz kararına göre değil; modern inşaat mühendisliği ve Türkiye Ahşap Bina Yönetmeliği (TABY) – 2024 ile (Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği) TBDY – 2026 maddelerinin önemini vurgulamaya çalışacağız.

Bina tasarımı (özellikle deprem tasarımı), birkaç yazılıma autocad gibi çizim girip, konu uzmanı olmayanlar tarafında “mukavemet dersi almak yeterlidir!” gibi hor görülüp küçümsenecek bir durum değildir. Pansuman yapmayı öğrenen bir tıp öğrencisi nasıl beyin ya da kalp ameliyatı yapamazsa, deprem tasarımına soyunan inşaat mühendisliği harici meslekler ve teknisyenler de başarısız olmaya mahkumdur. Ülkemizde “profesyonel mühendislik” bulunmamakla birlikte yaklaşık 20 yıl önce bunu ülkemize getirmeye çalışan meslek odaları ve konu uzmanlarının girişimleri türlü yasal konularla engellenmişti.

Ahşap tasarım dersi almamış bir inşaat mühendisliği bölümü uzmanı bile yeterli bilgi, tecrübe, eğitim almadan tasarım yapamaz, yaparsa da can ve mal güvenliği için yetersiz olur. Betonarme tasarımı eğitimi almış on binlerce mühendisimiz varken, tasarım ve inşaat konusundaki çok büyük eksiklerimiz en son 6 Şubat 2023 Kahramanmaraş depremleriyle sınandı ve çok kötü şekilde sınıfta kaldık. Hem yönetmeliklerimiz hem eğitim sistemimiz hem kontrol ve onay süreçlerimizin hem de inşaat aşamalarımızın son derece iyi ve güncel olması gerekmektedir. Sadece depreme karşı değil; kullanılabilirlik, su, ses, ısı, nem gibi faktörlere karşı da tasarımın uygun ve doğru yapılması gerekir.

Deprem sırasında bir binaya etki eden yatay kuvvet, doğrudan o binanın ağırlığıyla orantılıdır. Aynı titreşim koşullarında beş kat daha ağır bir bina, yaklaşık beş kat daha fazla deprem kuvvetine maruz kalır. Bu nedenle, ahşap gibi hafif malzemelerle inşa edilen yapılar, yalnızca taşıyıcı sistem olarak değil, bir bütün olarak daha güvenli bir sismik davranış sergiler. Ayrıca yapılan testler yerli ahşap türlerimizin artık C35 dayanım sınıfına ulaşabildiğini göstermektedir. Bu değer, basınç yönünde betonarme C35 sınıfı ile kıyaslanabilecek fakat çekme dayanımı açısından daha üstün seviyededir.

Bu bulgular, İstanbul Üniversitesi Orman Endüstri Mühendisliği bölümünden Prof. Dr. Türker Dündar, Orta Doğu Teknik Üniversitesi İnşaat Mühendisliği bölümünden Prof. Dr. Ahmet Türer, Boğaziçi Üniversitesi İnşaat Mühendisliği bölümünden Prof. Dr. Hilmi Luş, Kocaeli Üniversitesinden Dr. Öğr. Gör. Erkan Akpınar ve projeye destek veren araştırmacıların özverili çalışmalarıyla ortaya konmuştur.

Binlerce yerli ahşap numunesinin test edildiği bu kapsamlı araştırma sayesinde, ülkemizin orman kaynaklarının mühendislik yapılarında kullanılabilecek yüksek dayanım düzeylerine sahip olduğu uluslararası standartlara uygun biçimde belgelenmiştir. Bu değerler, ülkemizin yerli türlerinin yalnızca geleneksel yapılarda değil, modern mühendislik binalarında da kullanılabilecek potansiyele sahip olduğunu açıkça göstermektedir.

Tablo: Yerli iğne yapraklı türlerin mukavemet sınıfları (OGM Marmara Araştırma Enstitüsü, 2024)

Mevcut durumda yüksek deprem bölgesi, Deprem Tasarım Sınıfları (DTS) 1, 1a, 2, 2a için F1: Süneklik Düzeyi Yüksek Taşıyıcı Sistemler (Deprem etkilerinin tamamının çivili veya vidalı OSB veya kontrplak duvar panelleri ile karşılandığı süneklik düzeyi yüksek durum) için Bina Yükseklik Sınıfı (BYS) = 7 olup 7m < H_N ≤ 10.5m sınırı vardır. Bu, 2 – 3 katlı yapılardan daha yüksek ahşap yapı yapılamaz anlamına gelmektedir. BYS = 8 olan F2: Süneklik Düzeyi Sınırlı Taşıyıcı Sistemler (Deprem etkilerinin tamamının çivi, vida ve bulon ile birleştirilen tutkallı duvar panelleri ile veya ahşap çaprazlarla karşılandığı süneklik düzeyi sınırlı ahşap binalar) için CLT gibi duvarlar kullanıldığında ise H_N ≤ 7 m sınırı bulunmakta ve kabaca en fazla 1-2 kat sınırı vardır. Hâlbuki dünyada aktif deprem riski altındaki bölgelerde CLT binaların kat sınırları artış eğilimindedir. Kanada (Vancouver) ve ABD (Kaliforniya) öncü rol üstlenerek, standart CLT binalar için genellikle 10-12 kata kadar izin vermekte ve özel izinlerle daha da yüksek karma sistemlerle projeleri yürütmektedir. Buna karşın, Japonya, İtalya ve Yeni Zelanda gibi bölgelerde standart CLT uygulamaları genellikle 6 ila 10 kat aralığında yoğunlaşmakla birlikte, katı deprem standartları ve performansa dayalı tasarımlarla bu sınırın üzerine çıkılması da mümkündür.

Yeni deprem yönetmeliği hazırlıkları kapsamında, ahşap binaların potansiyelin tasarım ilkelerine doğru şekilde yansıması doğrultusunda, Doç. Dr. Barış Erdil (Van Yüzüncü Yıl Üniversitesi), Doç. Dr. Mehmet Selim Ökten (Mimar Sinan Güzel Sanatlar Üniversitesi) ve Dr. Öğr. Üyesi Erkan Akpınar (Kocaeli Üniversitesi) ile ortak hazırladığımız bir raporla ahşap yapılar için (bölüm 12) iyileştirme ve değişiklik önerileri geliştirmiş bulunmaktayız. Söz konusu rapor, AFAD Deprem Yönetmeliği Komisyonuna görüş olarak sunulmuş, ayrıca Orman Genel Müdürlüğü (OGM) için kapsamlı bir rapor hazırlanmış ve değerlendirilmek üzere paylaşılmıştır.

Raporun amacı, ahşap bina tasarımı ilkelerinin deprem koşullarında daha kapsamlı ve güncel gelişmeleri içerecek şekle getirilmesidir. Özellikle hibrit sistemlerin (ahşap kolonlar ve döşeme ile betonarme ya da çelik çekirdek yapı) deprem yönetmeliğine girmesi, bağlantılarının ve tasarımda rijit diyafram kabulü gibi bazen hatalı olabilen analitik modelleme, analiz, tasarım aşamalarının deprem performansındaki kritik rolünün vurgulanması, önerilerin ana eksenini oluşturmaktadır.

Deprem Davranışının Kalbi: Bağlantılar

Bir ahşap yapının deprem performansını çoğu zaman elemanların boyutları değil, bağlantıların davranışı belirler. Aynı taşıyıcı elemanlar, doğru ayrıntılandırılmamış ya da hatalı imal edilmiş bağlantılar yüzünden erken göçmeye sürüklenebilir; tersine, iyi tasarlanmış bağlantılarla bina beklenenden çok daha sünek (enerji tüketen) ve yıkılmaya dirençli davranış sergileyebilir. Bu nedenle, aşağıdaki bağlantı tiplerinin doğru yerde, doğru detayla kullanımı hayati önemdedir.

Yaygın Bağlantı Tipleri

• Çiviler

OSB / kontraplak kaplamalı yatay ve düşey yük taşıyıcı duvarları ve diyaframlarda birincil tercihtir. Döngüsel yüklerde bükülerek ve kısmen çekilerek enerji sönümler; bağlantı tamamen kaybolmadan önce “yedek” taşıma sağlar. Literatür, vidalı duvarlara kıyasla çivili duvarların tersinir yüklerde daha büyük deplasmanlara dayanabildiğini ve daha yüksek süneklik sunduğunu raporlar. (1)

• Vidalar / uzun yapısal vidalar

Büyük eleman birleşimlerinde, liflere dik çekme ve glulam vb. derin kirişlerde bölgesel kesme kapasitesini artırmada, yerel güçlendirmede ve elemanları sıkıştırıp sürtünme yaratmada çok etkilidir. Ancak perde duvarları özelinde, sıradan vidaların döngüsel yükler altında diş kesmesi / kırılma kaynaklı daha kırılgan bir göçme eğilimi gösterebildiği için, yüksek sismik taleplerde çiviye kıyasla daha düşük histeretik enerji sönümlemesi rapor edilmiştir. (Not: Özel geliştirilmiş yapısal vidalar bu resmi kısmen iyileştirebilir; yine de kesme duvarlarında çivi lehine genel eğilim korunmaktadır.)

• Bulonlu çelik plakalar

Ana kiriş ve kolon birleşimleri, aktarma levhaları, ankraj ve moment / kesme aktarımı. Doğru sürtünme ve sıkma düzeyi ve delik ayrıntılarıyla güvenilirdir; süneklik tasarımı için çelik elemanlarda ahşaba yük aktarma, göçme hiyerarşisi ve yer değiştirme kapasitesi dikkatle tanımlanmalıdır.

• Dişli / dişli levhalar, bölünmüş halka ve kesme plakaları

Büyük kesitlerde kesme aktarım alanını büyütür, yerel ezilme gerilmelerini düşürür; tarihsel ve endüstriyel uygulamalarda kanıtlanmış elemanlardır.

• Dübel (kavela), pimler, dişsiz mil tipi çubuklar

Çoklu katman elemanlar arasında kayma düzlemleri ile rijitlik sağlanması ve yük artırımı.

• Metal bağlantı elemanları (açık U, L, T, holddown ankraj kiriş askıları)

Sistematik, tip onaylı ürünlerle diyafram duvarların döşeme ve tavana bağlantı sürekliliği, düzlem içi katlar arası kesme ve çekme kuvvetlerinin yönetimi.

Neden Kesme Duvarında Çivi?

Tersinir – tekrarlı (cyclic) yüklerde, çiviler “bükülme + kısmi geri çekilme” kombinasyonuyla kontrollü hasar ve artımlı enerji tüketimi sağlar; vida ise geri çekilmeye başladığında diş kesmesiyle çekme direncini hızla kaybetme eğilimindedir. FPInnovations & UNB ekibinin WCTE (2014) çalışması, vidalı kesme duvarların monoton yükte benzer nihai deplasmana ulaştığını; döngüsel yükte ise daha küçük maksimum deplasmana (yani daha düşük sünekliğe) sahip olduğunu rapor eder (2) Ayrıca, Aktas–Türer ekibinin tam ölçek çivili hımış çerçeve testleri, yüksek enerji dağılımı / sönümleme ve sünekliği deneysel olarak göstermiştir.

Deprem Yönetmeliği Bölüm 12 İçin Önerilen Değişiklikler (Özet ve Gerekçeler)

Hibrit Ahşap Sistemlerde Kat Sınırı

Betonarme / çelik çekirdeklerle birlikte çalışan, simetrik yapıda ve sadece düşey yük taşıyan ahşap kolonlarla birlikte daha fazla kat için güvenle kullanılabilmesi amacıyla kat sınırının performans hedefleri, kat ötelenme sınırları ve bağlantı sünekliği ile ilişkilendirilmesi önerilmektedir. Genel yasak yaklaşımı yerine, hesapla doğrulanmış projelerde kat sayısının artırılmasına imkân tanınması hedeflenmiştir.

Malzeme ve Sistem Tanımlarının Netleştirilmesi

CLT, LVL ve GLT (gulam) gibi mühendislik ürünü ahşap bileşenlerin; dayanım sınıfları, hizmet sınıfları, nem etkileri, sünme ve rötre / şişme hükümleriyle birlikte açık biçimde tanımlanması TABY – 2024 ile yapılmıştır. Yerli türlerde ulaşılan C35 gibi sınıfların deprem projelerinde nasıl kullanılacağı kat sayısı sınırlamaları ile değerlendirilmiştir.

Deprem Tasarım Felsefesi: Sistem – Özel R ve D Değerleri

Ahşap hafif çerçeve kesme duvarları, CLT duvarları ve moment aktaran çerçeveler için R (davranış), D (dayanım fazlalığı) ve yer değiştirme katsayılarının sistemin göçme mekanizmasına göre farklılaştırılması gerekmektedir. Süneklik düzeyi yüksek ayrıntıların teşvik edilmesi, kırılgan göçme modlarının cezalandırılması ve kapasite tasarımı ilkelerinin netleştirilmesi önerilmektedir.

Bağlantı Tasarımı: Doğru Tipin Doğru Yerde Kullanımı

Perde duvar hafif çerçeve sistem ve enerji tüketiminin önemli olduğu bağlantılarda, tersinir – tekrarlı yükler altında yüksek süneklik ve enerji sönümlemesi sağlayan çivilerin (uygun kalite ve korozyon koruması ile) birincil çözüm olarak tanımlanması önerilmektedir. Deneylerle kanıtlanmış uygulamalara açık kapı bırakılmıştır. Büyük birleşimler, liflere dik çekme ve yerel güçlendirme gereken durumlarda uzun yapısal vidaların ve / veya bulonlu çelik plakaların kullanılması gerekmektedir. Dişli levha, split ring ve shear plate elemanlarıyla kesme aktarım alanının büyütülmesi ve yerel ezilmelerin azaltılması için gerekmektedir. Kenar mesafeleri, eksen aralıkları, delik toleransları ve göçme hiyerarşisi kuralları açıkça yazılmalıdır. Özellikle depreme karşı bağlantı tasarımına önem verilmiştir, enerjinin birincil olarak bağlantılarda tüketilmesi gereklidir.