Deprem Güçlendirmesinde Filiz Ekme ve TBDY 2018
Mevcut betonarme yapıların deprem performansını artırmak, ülkemizde en kritik mühendislik konularından biridir. Güçlendirme projelerinde yeni betonarme elemanları (perde duvar, kolon manto, temel takviyesi) mevcut yapıya güvenli biçimde bağlamanın temel yolu filiz ekme, yani ekili donatı (post-installed rebar) uygulamasıdır. Bu yazıda filiz ekmenin güçlendirmedeki rolünü, Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği (TBDY 2018) ve TS 500 çerçevesinde teknik esaslarıyla ele alıyoruz.
Filiz Ekme Nedir, Güçlendirmede Neden Kritiktir?
Filiz ekme; mevcut beton elemana açılan bir deliğe kimyasal ankraj harcı (epoksi veya vinilester bazlı) enjekte edilerek nervürlü donatının kimyasal ve mekanik aderansla gömülmesidir. Güçlendirmede yeni ve eski beton arasındaki kesme aktarımı, moment sürekliliği ve kompozit davranış büyük ölçüde bu ekili donatıların performansına bağlıdır. Yeni bir betonarme perdenin mevcut çerçeveye kenetlenmesi ya da yeni bir mantonun mevcut kolonu sarması, ancak doğru tasarlanmış filiz donatısı ile mühendislik anlamı kazanır.
Sismik Uygulamalar: C1 ve C2 Yükleme Durumu
Ekili donatı ankraj sistemleri, deprem bölgelerinde kullanılabilmek için sismik onaya sahip olmalıdır. Avrupa Teknik Değerlendirmesi (ETA) belgeli ürünlerde sismik performans iki kategoriyle tanımlanır:
- C1: Deprem etkisi altında donatının çatlaklı betonda belirli çatlak açılıp kapanma çevrimlerine dayanma yeterliliği.
- C2: C1'e ek olarak, deprem sırasındaki geniş çatlak genişlikleri ve daha ağır çevrimsel yükleme koşullarını da kapsayan, daha yüksek sismik performans seviyesi.
Güçlendirme projelerinde, zorlanan bölgelerde ve süneklik beklenen bağlantılarda C2 onaylı sistemlerin tercih edilmesi mühendislik açısından daha güvenlidir. Ürün seçiminde ETA belgesindeki C1/C2 değerlerinin ve ilgili tasarım tablolarının esas alınması gerekir; katalog dışı, belgesiz kabuller yapılmamalıdır.
Çatlaklı Beton Kabulü
Deprem etkisi altındaki betonarme elemanlar tasarım gereği çatlaklı beton (cracked concrete) olarak değerlendirilir. Çatlaksız betona göre tasarlanan bir ankraj, çatlak bir bölgede beklenenden düşük dayanım gösterebilir. Bu nedenle güçlendirme filizlerinin tasarımında çatlaklı beton koşulu ve buna karşılık gelen ETA değerleri kullanılmalıdır. Hilti (HIT-RE 500 V4, HIT-HY 200 gibi) ve Fischer (FIS EM Plus, FIS V gibi) sistemlerinin ETA belgelerinde çatlaklı/çatlaksız beton ve C1/C2 için ayrı tasarım verileri sunulur; üreticinin tasarım yazılımı (ör. Hilti PROFIS, Fischer FIXPERIENCE) bu verilere göre hesap yapar.
Perde İlavesi ve Mantolama Bağlantılarında Filiz
Güçlendirmede en yaygın iki yöntem, mevcut yapıya betonarme perde ilavesi ve kolon mantolamadır. Her ikisinde de yeni ve mevcut beton arasındaki bağlantı yüzeyinde kesme sürtünme (shear friction) mekanizması devreye girer ve bu mekanizmayı ekili filiz donatıları taşır.
- Perde ilavesi: Yeni perde, mevcut kolon ve kirişlere ekilen filizlerle bağlanır. Filizlerin çapı, aralığı ve ankraj derinliği kesme aktarımına göre projelendirilir.
- Mantolama: Mevcut kolon çevresine sarılan yeni beton kesiti, gövde ve uç bölgelerde ekilen enine/boyuna donatılarla mevcut elemana kenetlenir.
- Yüzey hazırlığı: Kompozit davranış için birleşim yüzeyi pürüzlendirilmeli, temiz ve nem koşulları harcın kürüne uygun olmalıdır.
Bu bağlantılarda ankraj derinliği (hef), kenar mesafesi ve donatı aralığı, hem çekme hem kesme etkileri altında birlikte değerlendirilir. Yetersiz kenar mesafesi beton koni kırılmasına, yetersiz ankraj derinliği ise aderans kaybına yol açabilir.
Güçlendirme Projesi ve Yönetmelik Uyumu
Filiz ekme, projesiz uygulanacak bir imalat değildir. TBDY 2018 kapsamında mevcut binanın performansı belirlenir, güçlendirme yöntemi seçilir ve tüm bağlantılar (filiz dahil) hesaba dayalı olarak boyutlandırılır. Ekili donatı tasarımı TS 500 ve ilgili ankraj tasarım esaslarıyla (EOTA / EN 1992-4 yaklaşımı) uyumlu yürütülür.
Uygulamada Dikkat Edilmesi Gerekenler
- Delik temizliği: ETA'da tanımlı temizleme prosedürü (üfleme-fırçalama veya tozsuz matkap sistemi) harcın aderansı için belirleyicidir.
- Doğru harç ve kür: Ürünün ETA'sında verilen jelleşme ve tam kür süreleri, sıcaklık ve nem koşullarına göre uygulanmalıdır.
- Donatı ve delik çapı uyumu: Üreticinin belirttiği delik çapı ve ankraj derinliği birebir uygulanmalıdır.
- Denetim: Kritik güçlendirme filizlerinde çekme (pull-out) testleriyle uygulama doğrulanabilir.
Özetle, deprem güçlendirmesinde filiz ekme, mevcut ve yeni yapıyı tek bir bütün gibi davrandıran bağlantı unsurudur. Sismik C1/C2 onaylı, çatlaklı beton için belgelenmiş ETA'lı sistemlerin, TBDY 2018 ve TS 500 uyumlu bir güçlendirme projesi kapsamında, doğru delik hazırlığı ve kür koşullarıyla uygulanması güvenli bir güçlendirmenin ön şartıdır. Tüm bağlantı detayları, yetkili bir yapı mühendisince hazırlanan projeye göre belirlenmelidir.