Onarım ve Güçlendirme Yöntemleri

BETONARME YAPI ELEMANLARINDA KULLANILAN ONARIM VE GÜÇLENDİRME YÖNTEMLERİNİN KARŞILAŞTIRILMASI

ONARIM: Yapısal kusur deprem veya diğer afetler nedeni ile hasar görmüş bir yapıyı veya elemanını, hasar öncesinde sahip olduğu güvenlik düzeyine getirmek veya daha yüksek bir güvenlik düzeyine çıkartmak için yapılan işleme onarım adı verilir.

GÜÇLENDİRME: Hasar görmemiş bir yapıyı veya elemanını, öngörülen bir güvenlik düzeyine çıkartmak için yapılan işleme de güçlendirme adı verilir. Yapının genel olarak beklenen olası bir depreme dayanıklı hale getirilmesi için mukavemetin ve taşıma kapasitesinin artırılması amacıyla güçlendirme yapılmaktadır.

ONARIM VE GÜÇLENDİRME ARASINDAKİ FARK

• Onarımda amaç önceki duruma geri getirmektir. Bu kullanım bakımından olabileceği gibi mukavemet gibi mekanik karakteristikler bakımından da olabilir. Güçlendirmede ise amaç mukavemet ve benzeri karakteristikleri hasardan önceki veya mevcut düzeyin üzerine çıkarmaktır.
• Onarımın hasar görmüş bir yapıda yapılmasına karşılık güçlendirme için yapının hasar görmüş olması gerekmez.

ONARIM VE/VEYA GÜÇLENDİRMEYİ GEREKLİ KILABİLECEK DURUMLAR VE ONARIM-GÜÇLENDİRİLMESİ İSTENECEK YAPILAR ŞUNLARDIR:

• Proje ve/veya yapım-bakım hatalarından dolayı onarım ve güçlendirme gereken yapılar olabilir.
•  Birtakım mimari ve kullanım(fonksiyonel) gerekçeleri ile yapıda değişiklik ve takviye yapmak amacıyla güçlendirme yapılabilir.
• Depremde veya herhangi bir afet anında hasar görmüş orta hasarlı yapılar: Depremde hasar görmüş yapıların onarılması ve gerekiyorsa güçlendirilmesi gerekebilir. Hasarlı yapıların onarımındaki amaç bunların hasar görmeden önceki hallerinden daha yüksek bir yapısal güvenliğe kavuşturulmasıdır. Bu anlamda onarım, güçlendirme kavramını da içinde barındırır.
• Bilimsel gelişmelere paralel olarak standartlar da değişmektedir. Bugün geçerli olan standartlardan önce (özellikle deprem standardı) yapılmış ve hala kullanılmakta olan yapıların hasarları mevcut olmasa bile günümüz standartlarına uygun olarak gelişmiş malzeme ve tekniklerle güçlendirilmesi gerekebilir.

YAPI HASAR SINIFININ BELİRLENMESİ

Depremden sonra yapı hasara uğramışsa, bu hasar seviyesinin tespiti onarım ve güçlendirme işlemlerinin içeriği açısından gereklidir. Ağır hasarlı bir bina genellikle hiçbir çalışma yapılmadan sadece bakılarak tespit edilebilir. Fakat hafif ve orta hasara sahip yapıların gözle tespitten ziyade tahribatlı ve tahribatsız deneylerle belirlenmesi gerekir. Yapının beton basınç dayanımı karot alınarak, ultrasonik test cihazıyla ve beton test çekici ile tespit edilmelidir. Bu yöntemlerin bir veya birkaçı birlikte kullanılarak, gerçekçi sonuçlar elde etmek mümkündür. Yapının beton basınç dayanımı tespit edildikten sonra yapıda projede öngörülen donatının kullanılıp kullanılmadığı tespit edilmelidir. Eleman içerisindeki donatıların yerini ve çapını belirleyen cihazlar mevcuttur. Son olarak binada hasar gören elemanlar (kolon, perde, kiriş, döşeme) varsa bunlar belirlenir. 

İncelenen yapıda sadece onarıma ihtiyaç duyuluyorsa bina hafif hasarlı, onarım ve güçlendirmeye ihtiyaç duyuluyorsa orta hasarlı, güçlendirmenin yapılamayacağı kadar hasar görmüş veya güçlendirme maliyeti bina yapım maliyetinin %50’sini aşıyorsa bina ağır hasarlı olarak nitelendirilebilir. Yapı hasar sınıfları bu şekilde belirlenirse can güvenliği ve ekonomi açısından da uygun çözümler elde edilmiş olur.

ONARIM VE GÜÇLENDİRME YÖNTEMLERİ

• Kolonların Onarım ve Güçlendirilmesi
• Kirişlerin Onarım ve Güçlendirilmesi
• Kolon-Kiriş Birleşim Bölgelerinin Onarım ve Güçlendirilmesi
• Döşemelerin Onarım ve Güçlendirilmesi
• Perdelerin Onarımı ve Güçlendirilmesi
• Temellerin Onarım ve Güçlendirilmesi

KOLONLARDA ONARIM VE GÜÇLENDİRME

AMAÇ:

• Dayanım arrtırma ( eksenel yük ,eğilme veya kesme )
• Süneklik arttırma
• Rijitlik arttırma

Kolon ve kirişlerin güçlendirilmesi sırasında güçlü kolon zayıf kiriş prensibi göz ardı edilmemeli.

Betonarme Manto

Betonarme yapıdaki kolonun beton yardımıyla kesitinin artırılmasına “betonarme mantolama” denir. Çelik çerçeve ile güçlendirmeye “çelik mantoloma” denilmektedir.

Kolonlarda uygulanan betonarme mantolama yapının performans analiz sonuçlarına göre kolonun yapıdaki yerine göre bir veya dört yönünden mantolanması yapılır. 

Betonarme manto uygulanırken paspayı sıyrılarak ve yüzeyi pürüzlendirilerek uygulanır. Betonarme manto, kabuk betonu kazındıktan sonra çekirdek çevresinde yeni bir betonarme katman oluşturarak yapılır. Yeni katmanın içinde hem boyuna donatı hem de etriye olduğundan,manto kolonun kesme ve eksenel yük taşıma kapasitelerini artırır. Eğer yeni katmandaki boyuna donatının katlar arasındaki sürekliliği sağlanmışsa, manto ile kolonun eğilme kapasitesi de artırılmış olur.

Çelik Manto

Kolonlara uygulanan çelik sargı kolonların köşelerine dört adet köşebent profil boyuna olacak şekilde yerleştirilmesinin ardından köşebentlerin yeterli aralıklarla birbirlerine yatay olacak şekilde çelik lamalarla kaynaklanmasıyla oluşur.

Lifli Polimer Sargı

Lifli polimerler günümüz yapı sektöründe  çeliğe alternatif olarak güçlendirme işlerinde kullanıma başlanmıştır. Lifli polimer malzeme çelikten çok daha hafif ve daha sağlam olduğundan dolayı da deprem yönetmeliğinde lifli polimerler yer almaktadır. Betonarme yapılarda kullanılan lifli polimerler deprem etkilerine karşı ve düşey yüklere karşı elemanların taşıma kapasitelerinde artış sağlamaktadır. Hafif olmasından dolayı yapıya ekstra yük kazandırmamasıyla birlikte yapılacak olan güçlendirme işleminde binaya fazla hasar vermeden yaşam alanları boşaltılmadan kolay bir şekilde uygulanmaktadır.

KİRİŞLERDE ONARIM VE GÜÇLENDİRME

AMAÇ

• Dayanım arrtırma ( eksenel yük ,eğilme veya kesme )
• Süneklik arttırma
• Rijitlik arttırma

Betonarme Mantolama

Mevcut kirişlerin kesme dayanımlarını ve eğilme kapasitelerini artırmak için kirişlere betonarme mantolama uygulanır. Kirişlerdeki mantolama işlemide kolonların mantolama işlemine benzer şekilde yapılır. Kirişlerde kolonlar gibi dört yüzünden mantolanabilir.

Çelik Levha ile Mantolama

Çelik sargılama yöntemi ile kirişlerin yetersiz kesme dayanımını ve açıklıktaki eğilme kapasitesini artırmak için kullanılır.

Lifli Polimer İle Sarma

LP sargılama ile kiriş sünekliğinin ve kesme dayanımının arttırılmasında tam sargı (tüm kesit çevresinin sarılması) yöntemi kullanılmalıdır.

KOLON-KİRİŞ BİRLEŞİM BÖLGELERİNİN  ONARIM VE GÜÇLENDİRİLMESİ

• Depremde en fazla hasar gören kolon-kiriş birleşim bölgeleri, taşıyıcı sistemin en çok zorlanan ve güçlendirilmesi en zor olan kısımlardır.
• Kolon kiriş birleşim bölgesini güçlendirmek için betonarme manto, çelik levhalar ve karbon lifli polimer yöntemleri kullanılır.
• Hasarın az olduğu durumda birleşim bölgesinin lifli  polimer levhalarla sarılması hem dağılmanın önlenmesi ve hem de kuvvet iletimini sağlamak için uygun olabilir.
• Hasarın daha fazla olduğu durumlarda ise betonarme mantolama veya çelik şeritlerle onarım ve güçlendirme yapılır.
• Çelik levha ile  güçlendirme uygulaması betonarme manto uygulamasına göre daha kolay bir yöntemdir.

Mantolama Yöntemi İle Güçlendirme

• Birleşim bölgelerine yeni donatı eklenip kolon ve kirişlerin boyutlarını artırarak güçlendirme yapılmasına denir.
• Birleşim bölgesinde donatıların yerleştirilmesi veya ankrajı düğüm bölgesinin dar oluşundan dolayı zahmetlidir.
• Yeni donatıların mevcut donatıya kaynaklanabilmesi için paspayı uzaklaştırılır. Düşey, yatay donatı çubukları ve etriyeler bir iskelet oluşturacak şekilde birbirlerine bağlanmalıdır.
• Mantonun rijitligi de yeterli olmalıdır. Düğüm noktasında yeterli bir kesme dayanımı elde etmek için bu bölgeye yatay ve düşey etriyeler konmalıdır.

Çelik Levhalar İle Güçlendirilmesi

• Çelik levhalar düğümlerin boyutlarında değişiklik olmadan güçlendirmeyi sağlar.
• Çelik levhalar düğüme öngerilmeli cıvatalarla monta edilir.
• Levhaların kolon ve kirişlere çok iyi bağlanmış olmaları halinde iyi bir sistem sağlanmış olur.

DÖŞEMELERİN ONARIM VE GÜÇLENDİRİLMESİ

• Döşemelerde güçlendirme döşemenin mukavemetinin yetersiz olduğunda veya yeni eklenen deprem perdelerinin birleşim bölgelerinde mukavemetinin artırılması gerektiğinde yapılır.
• Yerel çatlak veya hasarların onarımında epoksi, çimento şerbeti veya püskürtme beton kullanılabilir. 
• Parçalanmış beton , kırılmış veya burkulmuş donatının oluştuğu yerlerde hasarlı kısım kaldırılarak, yerine yenisi konur. Yeni donatı ile mevcut donatının ankrajı sağlanmalıdır.
• Döşemelerin güçlendirilmesi döşemelerin kalınlıklarının artırılması ile yapılır. Bu kalınlaştırma ilave döşemenin, mevcut döşeme üstüne veya altına eklenmesi ile olur.
• Döşemeyi güçlendirmenin yanında döşemenin kırılarak yeniden inşa edilmesi diğer onarım ve güçlendirme yöntemleri yanında pratik olmamasına rağmen daha ekonomiktir. Ayrıca kat yüksekliğinde bir azalma meydana gelmediğinden kullanmada bir değişiklik gerektirmediği için daha çok kullanılan yöntemdir.

PERDELERİN ONARIM VE GÜÇLENDİRİLMESİ

• Perdelerinin onarım ve güçlendirmesi, yatay yük taşıma kapasitesinin artırılması veya burulma etkilerine karşı düzensizliklerinin giderilmesi amacıyla yapılır. 
• Perdeler yapının yanal ötelenmelerini büyük ölçüde kısıtlayarak ikinci mertebe momentlerinden dolayı kesitlerin daha çok zorlanmasını önlerler. Bu özelliklerinden dolayı perdelerin onarım ve güçlendirilmesi titizlikle yapılmalıdır.
• Deprem perdelerindeki çatlaklar epoksi reçineleri ile onarılmaktadırlar.
• Bir aderans bozulması veya beton kırılması durumunda epoksi reçine enjeksiyonu sonucu deprem perdesinin eğilme ve kesme mukavemeti bir önceki düzeyine getirilebilir. Fakat önceki rijitlik kazanılmaz. Bunun nedeni ince çatlaklarının hepsinin içine epoksi enjekte edilememesidir.

Perdede beton ezilmesi veya donatı burkulması varsa, kolonlarda uygulanan onarım ve güçlendirme yöntemi burada da uygulanır.Hasar derecesine göre hasarlı kısmın temizlenmesi, ek donatı yerleştirilmesi ve bu kısmın betonlanması gerekebilir. Bunun gibi, perdenin düşey yüzeyine çelik şeritler veya lif takviyeli levhalar yapıştırılarak kolay bir onarım ve güçlendirme yapılabilir.

Eğer mevcut perde yetersiz kalırsa; kesme mukavemetini artırmak için gövdeye ilave yapmak (gövdeyi kalınlaştırmak), eğilme mukavemetini artırmak için uçlara ilave yapmak (uç bölgelerinde başlık oluşturmak), her ikisini de artırmak için hem gövdeye hem de uçlara ilave yapmak gerekir.

TEMELLERİN ONARIM VE GÜÇLENDİRMESİ

• Betonarme bir yapı da karşılanan yükler sırasıyla döşemeden kirişlere, kirişlerden kolon ve perdelere, kolon ve perdelerden temele aktarılır. Temeldeki güçlendirme ihtiyacı iki şekilde oluşur; 
  1.  Temel boyutlarının binada oluşan ve binaya gelen yükleri taşımada yetersiz kalması sonucu.
  2.  Güçlendirme amacı ile sisteme eklenen yeni taşıyıcı elemanların yeni temele ihtiyaç duyması veya mevcut temelin genişletilmesi.
• Temel güçlendirmesindeki önemli nokta ise mevcut temel ve yeni eklenen kısımlarının birlikte çalışması ve eski elemana gelen yükü yeni elemana aktarması beklenmektedir.
• Mevcut temel sürekli temel ise sürekli temelin araları radye temel ile bağlanarak gerilmeler yayılabilir. Mevcut temel ile yeni temel donatı ankrajları ile birbirine bağlanır. Mevcut temel radye temel ise gerilmeler açısında takviye gerektirmeyebilir, zımbalama kritiği gözden geçirilerek temel yüksekliği kontrol edilebilir.Mevcut temel tekil temel ise araları radye temel ile birbirlerine temel donatı ankrajıyla bağlanır ve gerilmeler zemine bu şekilde yayılabilir.
• Mantolanarak en kesiti genişletilmiş bir kolonun temeli yeterli olabilir. Bu durumda temeli büyütmeye gerek olmayabilir. Mantolanarak genişletilen kolonun yeni donatıları eski temelde ankrajlanabilir ya da sömel biraz genişletilerek yeni eklenen donatılar genişletilen bölgede ankrajlanabilir. Sömelin genişletilen bölümüne konulan donatıların eski bölümün donatılarına kaynakla bağlanması ve genişletilen bölümün eski sömelin altına girmesi uygun olacaktır.