İTÜ DEPREM MÜHENDİSLİĞİ VE AFET YÖNETİMİ ENSTİTÜSÜ MÜDÜRLÜĞÜ
YANGINDA HASAR GÖREN T.C. GALATASARAY ÜNİVERSİTESİ (İSTANBUL - BEŞİKTAŞ - YILDIZ MAHALLESİ 65 PAFTA / 575 ADA / 37 PARSEL)
ANA BİNA TAŞIYICI SİSTEMİ MEVCUT STATİK PERFORMANSININ BELİRLENMESİ ÜZERİNE TEKNİK RAPOR Teknik Rapor No: 2013-1364
Bu rapor İTÜ Döner Sermaye İşletmeleri Yönetmeliğine göre hazırlanmıştır
Hazırlayanlar Prof. Dr. Özkan İŞLER, İnş. Y. Müh.
Y. Doç. Dr. Hasan Yıldırım
email : yilldirimhasan63@hotmail.com - isleroz@gmail.com
Prof. Dr. Özkan İŞLER İTÜ__________________________________________________________
YANGINDA HASAR GÖREN T.C. GALATASARAY ÜNİVERSİTESİ (İSTANBUL - BEŞİKTAŞ - YILDIZ MAHALLESİ 65 PAFTA / 575 ADA / 37 PARSEL)
ANA BİNA TAŞIYICI SİSTEMİ MEVCUT STATİK PERFORMANSININ BELİRLENMESİ ÜZERİNE TEKNİK RAPOR Teknik Rapor No: 2013-1364
1 - KONU Bu Teknik Raporun konusu, İstanbul, Beşiktaş, Yıldız Mahallesi 65 Pafta / 575 Ada / 37 Parsel adresinde bulunan ve 23 Ocak 2013 tarihinde çıkan yangında önemli derecede hasara uğrayan T.C. Galatasaray Üniversitesi ana binasında mevcut taşıyıcı sistemini oluşturan duvar ve döşeme elemanları statik güvenliği ve yapı genelinde mevcut deprem performansının statik yönden incelenmesidir.
Resim 1. İncelenen binanın deniz cephesi dıştan görünüşü. 1
2- İNCELEMELER Yerinde ve Rölöve Projesi üzerinde yapılan incelemelerde, mevcut yapının; - Zemin + 2 Normal Kat olmak üzere toplam 3 katlı ve yığma karakterinde bir taşıyıcı sisteme sahip olduğu, - Zemin kat taşıyıcı duvarların 90 cm genişlikte ve moloz taşlarla örülerek yığma duvar tekniğinde teşkil edildiği, - 1. ve 2. kat taşıyıcı duvarların çoğunlukla harman tuğlalarla, 1.5 ve 2 sıra halinde örülerek teşkil edilmiş olduğu, - Döşemelerin, döneminin özelliklerini taşıyan 10/30 cm masif kesitli ahşap kirişlerle teşkil edilmiş olduğu, - Yapının bir iç sofasının ve her iki merdiven bağlantılarının betonarme olarak yenilendiği, tespit edilmiştir. 23 Ocak 2013 tarihinde çıkan yangın sonrasında, yapı taşıyıcı sistemini oluşturan elemanlarda mevcut taşıyıcılık performanslarını belirlemek amacıyla yerinde yapılan gözlem ve incelemelerde yapı genelinde ağır yapısal hasarların oluştuğu tespit edilmiştir. Bu tespitlerde, 2-1- Ahşap döşemeler - Ahşap çatı ve 2. kat tavan döşeme sisteminin tamamen yanmış olduğu, - İkinci kat ahşap döşeme sisteminin, bir çok döşeme gözünde yanarak yok olduğu, kısmen de, meydana gelen aşırı sehimler sonucunda kullanılamaz duruma geldikleri, bir başka deyişle, yangın sırasındaki kesit kayıpları nedeniyle, taşıyıcılık özelliklerini tamamen yitirmiş oldukları, - 1. kat ahşap döşemeleri, yani zemin kat tavanı döşemelerinde ise, döşeme sistemindeki statik yetersizliğin çok önceden tespit edilmiş olduğu ve bu ahşap döşeme kirişlerinin aralarına sürülen NPI çelik profillerle takviye edilerek güçlendirilmiş olduğu, - Ancak, bu NPI çelik profillerle yapılan güçlendirme sisteminin de yangın sırasında çalışması, ahşap-çelik karma döşeme sisteminde oluşan aşırı sehimler, çelik profillerin duvarlara oturduğu mesnet noktalardaki kayıp ve bozulmalar nedeniyle, bu zemin kat döşeme sisteminin de taşıyıcılık özellik ve statik performansını tamamen kaybetmiş olduğu,
2
2-2- Yığma duvarlar - Zemin katta, 90 cm genişlikteki yığma moloz taş duvarlarda, sürekliliği sağlayan hatıl dokusunun çok yetersiz olduğu, hatta yer yer böyle bir bağlantının hiç bulunmadığı, - 1. ve 2. katlarda harman tuğlası ile örülü taşıyıcı duvarlarda da, yine, bağlantı hatıllarına rastlanmadığı, ahşap kirişlerin duvara mesnetlendiği noktalarının bozulduğu ve büyük oranda deforme olduğu, - Ahşap kirişlerin duvara oturduğu noktalar boyunca yastıklama ve hatıl görevi gören ahşap elemanların çürüme ve/veya yanma sonucunda kesit kaybına uğrayarak yok olduğu, - Zemin kat yığma taş duvarları ile, 1. ve 2. katlarda harman tuğlası ile örülü duvarlar üzerinde yerinde ve karotla alınan numuneler üzerinde olmak üzere iki seri olarak gerçekleştirilen kayma gerilmesi deney sonuçları, raporumuzun deneysel çalışmalar başlığı altında aşağıda verilmiştir. 2-3- Betonarme orta sofa - Bu orta sofa, zemin + 2 kat olmak üzere 3 katlı bir yapıdır. - Bu bina üzerinde yapılan gözlemlerde, zemin kat kolonlarında aşırı derecede ilerlemiş korozyon etkileri tespit edilmiştir. - Diğer yandan, beton kalitesinin de oldukça düşük ve C10 mertebesinde olduğu . hususları tespit edilmiştir. 3- DENEYSEL ÇALIŞMALAR Duvarlarının Tuğla-Harç Kayma ve Basınç Dayanımları 3-1- Laboratuvarda ve Yerinde Yapılan Deneyler : Binadan yığma tuğla ve derz (birleşim harcı) bileşiminden oluşan birleşim bölgelerinden karot makinası vasıtası ile tuğla ve derz harcını içeren silindirik numuneler alınmıştır. Bir adet örnek karot numune resmi Resim 2’de ve kesiti ise Şekil 2’ de gösterilmiştir.
3
Resim 2. Bir karot numune örneğinin görünüşü Binada yığma tuğla ve derz (birleşim harcı) bileşiminden oluşan birleşim bölgelerinden karot makinası vasıtası ile 100 mm çapında tuğla ve derz harcını içeren silindirik numunelerin şekli aşağıda verilmektedir. (Şekil 3). tuğla harç tuğla
Şekil 3 Numune kesiti Alınan tuğla ve harç birleşim numuneleri üzerinde kayma deneyleri yapılmıştır. Kayma deneylerinde numunenin alt ve üst yüzüne yükün homojen bir şekilde dağılmasını sağlamak amacıyla başlık yapılmıştır. Başlıklı numune şekli ise Şekil 4 de görülmektedir. Başlık tuğla harç tuğla Başlık
Şekil 4 Başlıklı numune kesit görünüşü.
4
Yapının duvarlarından çıkarılmış numunelere uygulanan kayma deneyinde başlıklı numuneler kullanılmıştır. Bu deneyde sistem yatay doğrultuda zıt yönlü ve harç tuğla aderans bölgesine paralel kayma kuvvetleri etkisinde bırakılmıştır (Şekil 5)
Şekil 5. Başlıklı numune kesit görünüşü.
Ayrıca binanın duvarlarında yerinde de kayma deneyleri yapılmıştır. Yerinde deneyi hazırlıklarını gösteren her kattan bir örnek Resim aşağıda 6a, 6b, 6c olarak verilmiştir.
Resim 6-a: Zemin katta kayma deneyi düzeneği görünüşü
5
Resim 6-b: 1.Normal katta kayma deneyi düzeneği görünüşü
Laboratuvarda ve yerinde yapılan deneylerden elde edilen sonuçlar aşağıda paragraf 2’de Tablo 1’ de verilmiştir.
Resim 6- c: 2.Normal katta kayma deneyi düzeneği görünüşü
6
3- 2- Duvar Kayma Deneyi ve Tuğla Basınç Deneyi Sonuçları Yapılan tüm deney sonuçları Tablo 1’ de verilmiştir. Tablo 1. Kayma deneyinden elde edilen sonuçlar. Numun No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
Deney Şekli Deney Yapılan Duvar (Akslar) Zemin kat duvarı (C-19/20) Zemin kat duvarı (18-F/H) Zemin kat duvarı (F-10/13) Zemin kat duvarı (C-11/12) Zemin kat duvarı (C-3/4) Zemin kat duvarı (F-2/3) 1. Normal kat duvarı (C-5/7) 1. Normal kat duvarı (F-7/8) 1. Normal kat duvarı (1F-10/13) 1. Normal kat duvarı (C-12/15) 1. Normal kat duvarı (C-19/20) 1. Normal kat duvarı (20-F/G) 2. Normal kat duvarı (18-D/E) 2. Normal kat duvarı (F-16/18) 2. Normal kat duvarı (18-G/F) 2. Normal kat duvarı (A-11/12) 2. Normal kat duvarı (11-B/C) 2. Normal kat duvarı (12-D/E)
Karot Üzerinde Karot Üzerinde Yerinde Yerinde Yerinde Yerinde Yerinde Karot Üzerinde Yerinde Karot Üzerinde Yerinde Yerinde Karot Üzerinde Karot Üzerinde Yerinde Yerinde Yerinde Yerinde
Ʈ Kayma Dayanımı (kgf/cm2) 6,4 5,4 7,5 5,6 6,3 4,4 5,0 4,7 5,3 5,6 6,0 4,3 3,6 3,3 1,8 2,4 1,9 3,3
Yukarıdaki sonuçlardan Zemin ve 1.Normal kat duvarlarında Ortalama Kayma Dayanımı 5,5 kgf/cm2, Güvenirlikli karakteristik Ʈ Kayma Dayanımı 4,4 kgf/cm2 olarak hesaplanmıştır. Son kat (2. kat) duvarlarında Ortalama Kayma Dayanımı 2,7 kgf/cm2, Güvenirlikli karakteristik Ʈ Kayma Dayanımı 1,7 kgf/cm2 olarak hesaplanmıştır. Binanın rastgele zemin ve 1. normal katından alınan tuğlaların basınç dayanımları ; 106, 62, 51, 67 kgf/cm2 ve 2. Normal katından alınan tuğlaların basınç dayanımları 44, 49 67 kgf/cm2 olarak bulunmuştur. 3-3-Tuğla-Harç Duvar Üzerinde Basınç ve Elastisite Modülü Deneyi Sonuçları Yapının değişik katlarından rastgele duvarlarından alınmış tuğla ve harç birlikte olan numuneler üzerinde duvar basınç deneyi uygulanmıştır. Bu deneyde yükün 7
homojen dağılması için numuneye başlık yapıldıktan sonra basınç uygulanmıştır. Elde edilen duvar basınç dayanımları ve elastisite modülü sonuçları aşağıdaki Tablo 2’ de verilmiştir. Tablo 2. Kompozit tuğla - harç numunelerde basınç deneyi sonuçları
Numune No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Numune Alınan Kat Zemin kat Zemin kat Zemin kat Zemin kat 1.Normal kat 1.Normal kat 1.Normal kat 1.Normal kat 2.Normal kat 2.Normal kat 2.Normal kat 2.Normal kat
Duvar Tuğla Duvar Basınç Dayanımı Cinsi (kgf/cm2) Yığma 38,0 Yığma 36,1 Yığma 30,2 Yığma 36,4 Yığma 29,8 Yığma 57,0 Yığma 52,0 Yığma 25,7 Yığma 33,2 Yığma 18,7 Yığma 17,9 Yığma 22,2
Elastisite Modülü (kgf/cm2) 3075 2820 3530 2490 3130 6870 6170 2310 2580 2150 3640 1580
Yukarıdaki sonuçlardan, Zemin ve 1.Normal kat, duvarlarında Ortalama Duvar Basınç Dayanımı 38,2 kgf/cm2, Minimum Basınç Dayanımı 25,7 kgf/cm2 olarak bulunmuştur. Son kat (2.kat) duvarlarında ise Ortalama Basınç Dayanımı 23,0 kgf/cm2, Minimum Basınç Dayanımı 17,9 kgf/cm2 olarak bulunmuştur. Yukarıdaki sonuçlardan Zemin ve 1.Normal kat, duvarlarında Ortalama Elastisite Modülü 3799 kgf/cm2, Son kat (2.kat) duvarlarında ise Ortalama Elastisite Modülü 2487 kgf/cm2 olarak bulunmuştur. 3-4- Betonarme Kolonlar Üzerinde Yapılan İncelemeler İnceleme konusu T.C Galatasaray Üniversitesi ana bina eklentisi olan betonarme orta sofa taşıyıcı elemanlarından beton karot örnekleri alınmış ve bu elemanlarda ayrıca donatı tesbitleri yapılmıştır. Alınan beton karotların sonuçları aşağıda verilmiştir.
8
Deney Sonucu Bulunan Basınç Değerler :
Numune Kodu
Numune Alınan Eleman
K-1 K-2 K-3 K-4 K-5
Zemin kat kolonu Zemin kat kolonu Zemin kat kolonu 1.Normal kat kolonu 1.Normal kat kolonu
Çap (mm)
Numune Yüksekliği (mm) 83 83 82 85 80
81 81 81 81 81
Kırılma Yükü (kN) 80,3 73,2 59,1 133,6 139,6
Basınç Dayanımı (N/mm2) 15,6 14,2 11,1 25,9 27,1
Bu sonuçlara göre, orta betonarme binada, Zemin kat betonlarının C10 mertebesinde, Normal katlar betonlarının ise, C20 mertebesinde olduğu görülmektedir.
Resim 7a, 7b Orta bina zemin kat kolonunda ileri derecede korozyon Ayrıca bu katlarda yapılan donatı tesbitleri EK’de verilmiştir. Ancak Zemin katta yapılan donatı incelemelerinde donatıların korozyondan çok etkilendiği ve taşıyıcılıklarını yitirdiği görülmüştür.( Resim 7a-b) 9
4- DEĞERLENDİRME VE SONUÇ Bu Teknik Rapor kapsamında, İstanbul, Beşiktaş, Yıldız Mahallesi, 65 pafta, 575 ada, 37 parselde bulunan ve 23 Ocak 2013 tarihinde çıkan yangında önemli derecede hasara uğrayan T.C. Galatasaray Üniversitesi ana binası mevcut taşıyıcı sistemini oluşturan yığma duvarlar ve ahşap döşemeler ile iç sofa ek bölümünde betonarme kolon ve kirişlerin mevcut malzeme durumları da göz önünde tutularak, bu elemanların statik performansları görsel ve deneysel olarak incelenmiş ve yapılan değerlendirmelerde: - Mevcut yapıda, döşemeleri oluşturan ahşap döşemelerin, çatı ve 2. katta tamamen yanarak yok olduğu, 1. katta büyük ölçüde yandığı, Zemin katta ise, bu kattaki ahşap kirişler çelik takviyelerle güçlendirilmiş olmasına rağmen, mesnet bozulmaları ve oluşan aşırı sehimler nedeniyle statik güvenliğin yitirmiş olduğu, - Yığma tuğla duvarlarda özellikle 1. ve 2. katlarda, yığma duvar dokusunun yangından etkilendiği ve deprem etkileri açısından son derece önem arz eden duvar kayma direncinin büyük ölçüde performans kaybına uğradığı ve bu durumun duvar stabilitelerini olumsuz yönde etkilediği, - Doğal olarak, zemin kat yığma moloz taş duvarların da yangından etkilendiği ve derzlerdeki harcın kavrularak, bu duvarlarda stabilite ve performans kaybına neden olduğu, - Yığma yapılarda, ahşap döşeme sisteminin duvarlara oturduğu noktalarda, mesnet altlarının boşaldığı, döşeme sisteminde sürekliliği sağlayan hatıl bağlantılarının bulunmadığı veya yetersizliği de göz önünde tutulduğunda, yapının tüm duvarlarında, katlar boyunca, statik güvenliğin kalmadığı ve buna göre, tüm bina içi duvarlarının statik açıdan yetersiz oldukları ve bu duvarların yıkılmasının statik açıdan zorunlu bir durum olduğu, - Diğer yandan, bina içi eklentisi olarak yapılmış olan betonarme yapının zemin kat beton kalitesinin C10 mertebesinde son derece düşük bir değer olarak elde edilmesinin yanı sıra, donatılarında aşırı derecede korozyon etkilerinin tespit edilmiş olması, bina deprem performansının yetersizliğini vurgulayan önemli tespitlerdir. Bu tespitlere göre, eklenti yapısının statik açıdan yetersiz olduğu açıktır ve bina riskli bir yapıdır. Bu değerlendirmelere 10
göre, bu eklentinin de yıkılması statik açıdan uygun ve zorunlu bir durumdur. - Söz konusu yapının özgün bir kültür varlığı olması nedeniyle, dış cephe duvarları bina içinden güçlendirilerek (bina içinde teşkil edilecek betonarme perdelerle kuşatılarak) korunmasının statik açıdan uygun bir çözüm şekli olabileceği, - Dış cephelerde gözlenen yapısal önemdeki hasarların kendi malzemesiyle onarımlarının yapılmasının gerekli olduğu, ve bu değerlendirmelere göre, T.C Galatasaray Üniversitesi ana binasının statik dengesinin, ağır hasar görmüş olmasından dolayı risk altında olduğu, malzeme ve yapısal bozulmalar ile nitelik kayıpları da dikkate alındığında, mevcut malzeme ve elemanlarıyla onarılmasının mümkün olmadığı, yapının hali hazırda orijinal fonksiyonu dışında bir eğitim kurumu olarak kullanıldığı, bu nedenle Türk Standartları “Yapı Elemanlarının Boyutlandırılmasında Alınacak Yüklerin Hesap Değerleri” TS 498 gereği sınıflarda 350.- kg/m2, genel mekanlarda 500 kg/m2 hareketli döşeme yükü hesaplanması gerektiği için halihazır taşıyıcı sistemin zafiyetleride göz önüne alınarak iç bölme duvarlarının sökülerek, dış cephe duvarlarının ise içerden betonarme perdeler ile takviye edilerek korunacak şekilde hazırlanacak mimari uygulama projesinin statik açıdan zorunlu bir çözüm olduğuna ve uygulamanın bu veriler ışığında yapılmasının önerilmesi gerektiği; görüş ve kanaatine varılmıştır.
Y.Doç. Dr. Hasan Yıldırım
Prof. Dr. Özkan İŞLER, İnş. Y. Müh. İTÜ
İTÜ
EKLER
Fotoğraflar
11
T.C. GALATASARAY ÜNİVERSİTESİ EK RESİMLER DOSYASI
1
2
3
Resim 1-2-3. Dış cephe görünüşleri ve cephe hasarları. 12
4
5
6
Resim 4-5-6. Katlar boyunca yanan ahşap çatı ve kat döşemeleri
13
7
8
9
Resim 7-8-9. Katlar boyunca yanan ahşap çatı ve kat döşemeleri
14
10
11
12
Resim 10-11-12. Katlar boyunca yanan ahşap çatı ve kat döşemeleri ile Ahşap kirişlerin oturduğu duvar mesnet ve hatıllarında bozulmalar.
15
Resim 13. Ahşap kirişlerin oturduğu duvar mesnetlerinde bozulmalar
Resim 14-15-16. Mevcut tuğla duvarlardan görünüşler.
16
17
18
19
Resim 17-18-19. Yangın sonrası bina iç duvarlarından görünüşler.
17
20
21
22
Resim 20-21-22. Çalışma sırasında inceleme yapmak ve deney örnekleri almak için kurulan iskeleler.
18
Resim 23. Çelik profil takviyeli ahşap döşeme kirişlerinde oluşan sehimler.
19