Geri Dön

Strategies for seismic risk mitigation by considering economic criteria on a regional basis

Bölge bazında ekonomik kriterler göz önünde tutularak deprem risklerinin azaltılmasına yönelik stratejiler

PDF İndir

  1. Tez No: 854199
  2. Yazar: HASAN HÜSEYİN AYDOĞDU
  3. Danışmanlar: PROF. DR. ALPER İLKİ
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Deprem Mühendisliği, İnşaat Mühendisliği, Earthquake Engineering, Civil Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2024
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Deprem Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Deprem Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 223

Özet

Türkiye'de 1960'lı yıllara kadar %30'un altında olan kentsel nüfus oranı, bu dönemden itibaren yaşanan göçlerle başlamış, bu artış 70'li yıllarla birlikte doruğa ulaşmıştır. Kentlerde bu süreçte artan barınma talebine karşılık verecek miktarda konut bulunmaması hızlı ve kontrolsüz bir yapılaşmayı beraberinde getirmiş, birçok konut türü bina mühendislik hizmeti almadan ve yapıldıkları dönemde yürürlükte olan deprem ve tasarım yönetmeliklerine uyulmadan üretilmiştir. Dahası, yönetmeliklere göre tasarlanan binalar çoğu zaman tasarım projelerine ve dikkate alınan malzeme standartlarına uyulmadan, kötü işçilikle üretilmiştir. Aktif bir deprem kuşağında yer alan ülkemizde geçmişten beri yerleşim birimleri depremler sebebiyle önemli kayıplar yaşamış olsa da 1999 yılında Marmara Bölgesi'nde gerçekleşen Kocaeli ve Düzce depremlerinin ağır sonuçlarıyla karşılaşılana kadar ülkede deprem farkındalığı yeterince oluşmamış, 2001 yılında Yapı Denetim Kanunu yürürlüğe girene kadar bir denetim mekanizması işlememiştir. Bu dönem sonrasında ise denetim mekanizmasının kurulması, 1999 depremlerinin sağladığı bilinçlenme, malzeme teknolojisindeki gelişmeler, deprem mühendisliği alanındaki bilgi birikiminin ilerlemesi gibi sebeplerle inşa edilen binaların deprem güvenliklerinde gözle görülür bir artış gerçekleşmiştir. Ancak İstanbul'da mevcut bulunan binaların %68'i 2000 yılı öncesinde inşa edilmiştir. Bu binaların büyük bir çoğunluğu; 1972 Deprem Bölgeleri Haritasında ikinci derece deprem bölgesine ait taleple tasarlandığı ve bahsedilen eksikliklere sahip olduklarından, günümüzde yürürlükte olan 2018 Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği veya 2019 Riskli Bina Tespit Esaslarına göre incelenmeleri sonucunda Riskli ya da Göçme Bölgesinde çıkmaları olasıdır. Ancak bilinmektedir ki günümüzde yeterli deprem güvenliğini sağlayamadığı düşünülse de eski yönetmeliklere uygun yapılan binalar, geçmiş depremlerde can güvenliğini sağlamayı başarabilmiştir. Bunun yanında, İstanbul gibi büyük kentlerde bulunan yüz binlerce 2000 yılı öncesi inşa edilmiş binayı mevcut yönetmeliklere göre detaylı mühendislik incelemesine tabi tutmak zaman ve ekonomi kriterlerine göre verimli gözükmemektedir. Gelecekte İstanbul'u etkilemesi olası bir depremde can ve mal kayıplarının en aza indirilmesi ve risk azaltma çalışmalarında kaynakların en verimli şekilde değerlendirilebilmesi için söz konusu görece yüksek riskli bina stokunun yapısal olarak hızlı, mekanik ve tutarlılığı yüksek bir yöntemle incelenmesi ve incelenen binaların sınıflandırılarak bir triyaj sistemine tabi tutulması gerekmektedir. İstanbul Deprem Master Planı (2003) bu doğrultuda kademeli bir değerlendirme yaklaşımı tanımlamış; bahse konu bina stokunun tamamına yakını hakkında alınacak kararın, binaların içerisinden taşıyıcı sistem bilgilerinin toplandığı ve mekanik hesaplamalar yapılan ikinci kademe değerlendirme aşamasında alınması gerektiği, kritik öneme sahip olan ya da performans olarak gri bölgede kalan binalarda ancak daha ayrıntılı bir inceleme çalışması yapılmasının uygun olacağı belirtilmiştir. Bu ihtiyaçlar doğrultusunda İstanbul genelinde gerçekleştirilecek yaygın bina inceleme çalışmalarında kullanılmak üzere, 5 adet ikinci kademe, 3 adet ise birinci kademe sokak taraması yöntemi pilot bir çalışmayla incelenmiştir. Seçilen yöntemlerin tutarlılığı, ayrıntılı olarak yürürlükteki deprem yönetmeliklerine göre incelenmiş binaların sonuçlarıyla karşılaştırılarak tespit edilmiş, bu çalışmalar tezin 2. bölümünde derlenmiştir. Yapılan çalışmalar sonucunda hız, tutarlılık ve ekonomiklik bakımından en verimli yöntem olarak, yönetmelik tabanlı değerlendirme yaklaşımına sahip olan PERA2019 yöntemi seçilmiştir. Yapılan analizler sonucunda 615,000 1-10 katlı betonarme binanın 2'şer mühendisten oluşan 100 ekiple seçilen yönteme göre incelenmesinin 4.4 yıl süreceği ve bu çalışmanın Türkiye Bina Deprem Yönetmeliğine göre bu binaların incelenmesi maliyetinin %3'üne mal olacağı görülmüştür. Çalışmanın aynı ekip miktarıyla Türkiye Bina Deprem Yönetmeliğine uygun bir şekilde tamamlanabilmesi için yaklaşık 147 yıllık bir zaman zarfı gerekmektedir. Tezin 3. bölümünde PERA2019 yöntemi, yöntemin artımsal yaklaşımı ve önerilen 5 risk sınıflı derecelendirme sisteminin güvenilirliği deprem hasarlı binalar ve artımsal dinamik analiz sonuçlarıyla karşılaştırılarak belirlenmiştir. Çalışmalar göstermiştir ki yöntem ağır hasarlı ve yıkık binaların tamamını yüksek veya çok yüksek riskli olarak değerlendirmeyi başarmış, hasarsız ve hafif hasarlı binalardaki riski ise genel olarak daha düşük seviyede göstermiştir. Ayrıca artımsal dinamik analizler göstermiştir ki yöntemin bulduğu deprem güvenliği oranı değerleri ve risk sınıfları büyük çoğunlukla ayrıntılı yöntemin sonuçlarıyla uyumlu bulunmuştur. Bunun yanında, bu bölümde incelenen binalar içerisinde 1975 yönetmeliğine göre tasarlanmış olanların, projelerine uygun olarak inşa edilmiş olmaları halinde mevcut durumlarına oranla ortalama 2 kattan fazla deprem güvenliği sağlamış olacağı sonucuna varılmıştır. Bu bilgiler ışığında PERA2019 yöntemi ve belirlenen risk sınıflandırma yaklaşımı İstanbul'un 37 ilçesinde yaklaşık 25000 binaya uygulanmıştır. Uygulanan binalar üzerinden yapılan çıkarımlar 4. bölümde özetlenmiş, saha çalışmaları sonucunda ise binaların tamamına yakınının günümüz yönetmeliklerinin deprem taleplerini karşılayamadığı görülmüştür. Bu bölümde yapılan çalışmalarla, mevcut binaların sınıflandırılması ve risklerinin azaltılmasında, yeni bina tasarımı için talep edilen deprem seviyesi olan Tasarım Depreminin kullanılmasından ziyade, 7.5 büyüklüğündeki Senaryo Depreminin parametrelerinin kullanılması, yaklaşan depreme hazırlık çalışmalarında çok daha etkili bir yaklaşım olarak ön plana çıkmış; Tasarım Depremine göre incelemelerde binaların yaklaşık %80'inin yüksek veya çok yüksek riskli olması nedeniyle problemin çözümsüz bir noktaya geldiği anlaşılmıştır. Ayrıca yapım yıllarına göre binaların durumları incelendiğinde, 1999-2000 yıllarına kadar bina stokunun deprem güvenliği ve yapısal parametrelerinde gözle görülür bir iyileşme tespit edilememiştir. Gerçekleştirilen çalışmalarda yapılan çıkarımlar, incelenen binaların kapsamıyla sınırlı olacağından, bina stokunun geneli hakkında bir görüş elde ederek, risk azaltma stratejilerinin gerçeğe daha yakın şekilde üretilebilmesi adına risk dağılımı ve ekonomik kayıp tahmini çalışmaları, saha çalışmalarından elde edilen veriler ışığında gerçekleştirilmiştir. İlçelerden gelen verilerle her ilçeye has kırılganlık eğrileri, farklı kat sayısına sahip binalar için üretilmiştir. Bu eğriler yardımıyla yaklaşık 580,000 bina üzerinde risk tahmini yapılmıştır. Çalışma sonucunda gelen risk dağılımları, saha çalışmalarıyla paralel olmakla birlikte, Senaryo Depremine göre stokun %19'u çok yüksek riskli, %22'si ise yüksek riskli çıkarken; Tasarım Depremine göre çok yüksek riskli binaların oranı %40, yüksek riskli binaların oranı ise %31 olarak tespit edilmiştir. Tezin son bölümünde fayda/maliyet analizleri tamamlanmıştır. Analizler ışığında yalnızca yıkıp yapma yönteminin maddi olarak kayıp azaltmada yeterince etkili olmadığı belirlenmiştir. Çalışmalar göstermiştir ki optimum sayıdaki binaya kadar binaların riskini azaltmak, deprem öncesi müdahale ve deprem sonrası zarar maliyetlerinin toplamını azaltırken, bu miktardan fazla binaya müdahale ediyor olmak (yıkıp yeniden yapma veya güçlendirme) toplam maliyeti artırmaktadır. Bu husus, yüksek ve çok yüksek riskli bulunan binaların risk azaltma çalışmalarında ilk müdahale edilmesi gerekenler olarak ele alınması, orta ve düşük riskli olarak tespit edilmiş binaların ise çok sonra müdahale edilecek binalar olarak öncelik dışı nitelendirilmesi gerektiğini göstermektedir. Ayrıca, yeniden yapım ile güçlendirme seçeneği arasında maliyet/fayda analizi açısından ciddi getiri farkı tespit edilmiştir. Hem risk azaltma çalışmalarının aciliyeti, hem de problemin boyutları düşünüldüğünde; yüksek veya çok yüksek riskli olup güçlendirilmesi verimli çıkan bütün binaların güçlendirilip, verimli bir şekilde güçlendirilemeyen binaların yeniden yapıldığı hibrit bir stratejide, mevcut durumda 7.5 büyüklüğündeki Senaryo Depreminin gerçekleşmesiyle oluşacak zarara kıyasla %72 seviyesine kadar maliyet azalışı sağlanabilmektedir. Aynı miktarda binanın yeniden yapıldığı senaryo ise ancak %49'luk bir maliyet azalışı yaratacaktır ve bu müdahale stratejisinin uygulama süresinin hibrit stratejiye göre çok daha uzun olacağı tespit edilmiştir. Bu doktora tezi kapsamında yapılan çalışmalar ile yakın gelecekte büyük bir depreme maruz kalma tehlikesi altında bulunan şehirlerde konut stokunun riskinin, tutarlılıktan taviz vermeden en hızlı bir şekilde tespiti için bir yöntemin önerilmesi yapılmış; yasal mevzuattaki bu eksiklik için bir çözüm önerisi yapılmıştır. Ardından günümüzde 2019 Riskli Bina Tespit Esasları ve 2018 Türkiye Bina Deprem Yönetmeliğinin barındırmadığı, mevzuatın şartlarını sağlamayan mevcut binaların risk seviyelerine göre önceliklendirilmesi önerilmiş, önerilen artımsal sıralama ve sınıflandırma yöntemlerinin güvenilirliği incelenmiştir. Üretilen çıktılar üzerinden incelemesi yapılan yaklaşık 23,000 binanın verisinden yola çıkarak gerçekleştirilen risk dağılımı ve fayda/maliyet tahminleri ise önerilen önceliklendirme yaklaşımına uyularak yapılacak risk azaltma çalışmalarının en verimli stratejiyi yansıttığını göstermektedir. 6 Şubat 2023 depremleri sonrasında görülmüştür ki bu tezin önerdiği şekilde deprem öncesinde yapılacak müdahaleler, afet kayıplarının önlenmesi açısından kritik öneme sahiptir.

Özet (Çeviri)

Exposure, hazard and vulnerability are the components of seismic risk, and knowledge on the vulnerability of the existing buildings is vital to properly assess their risks in seismically active regions. Unfortunately, it is not easy to assess the vulnerability of individual buildings realistically in large building stocks, particularly for regions where the buildings do not comply with the current and/or previous code regulations. The first step for ensuring seismic resilience is the identification of risky buildings, which is a difficult challenge for metropolises like Istanbul since the building stock consists of over a million buildings. Applying code-based detailed assessments to so many buildings is not practical in terms of time and cost. Moreover, the current code-based detailed assessment methodologies provide discrete predictions for existing buildings as either risky or non-risky. However, a ranking system based on a reliable and realistic risk classification to prioritize the buildings is needed. To cope with this problem, a simplified and economical, yet reliable and realistic rapid seismic assessment method need to be applied to hundreds of thousands of buildings to pave the way for planning interventions in a rational and prioritized way. Thus, this huge problem can be reduced to a manageable scale. In this thesis, for assessing the reliability, applicability and cost-effectiveness of available rapid seismic safety assessment procedures for individual reinforced concrete buildings in huge building stocks, five second stage and three rapid visual screening methods are examined in a comparative manner. For this purpose, these eight methods are used to assess the seismic risks of actual service buildings of Istanbul Metropolitan Municipality, which had been previously evaluated by the third-level detailed code-based seismic performance assessment procedures. Furthermore, comprehensive site works have been conducted to compute the average time required for collecting data on each parameter necessary to use the investigated rapid assessment methods. Then, based on the findings of this study, the reliability of the most accurate and yet cost/time-efficient rapid assessment method, PERA2019, is evaluated by comparing the risk classes of the buildings determined by the implementation of the rapid assessment methodology with actual earthquake-induced damages. Also, another reliability assessment is made by comparing the risk classess of actual buildings with the results of a more detailed assessment procedure (Incremental Dynamic Analysis). Consequently, the safety margin of the classification approach was measured in light of the findings. The validation studies showed that all heavily damaged or collapsed buildings are found high or very high risky according to the methodology. Based on the outputs of evaluation of rapid seismic safety assessment methods on a substandard reinforced concrete building stock in Istanbul, which is prepared as Chapter 2 of this thesis, as a pilot project, nearly 23,000 reinforced concrete buildings from 37 different districts of Istanbul have already been investigated by Istanbul Metropolitan Municipality through the PERA2019 rapid assessment methodology by considering the Design Level and Scenario-Based Earthquake cases. In this thesis, the structural characteristics of the building stock of Istanbul obtained through the site investigations conducted during this study are outlined. Furthermore, a discussion is presented on the estimated seismic performances of the examined existing residential buildings based on the analyses conducted for the Design Level and Scenario-Based Earthquake cases through the presented algorithm. Finally, an estimation study on the seismic risk of the building stock in Istanbul is made based on the generated probability of exceedance curves from the data provided from the site works. Then, two different risk mitigation strategies are proposed, and a cost-benefit analysis is made to evaluate the efficiency of the risk mitigation strategies proposed. The findings of this thesis show that the highest post-earthquake costs are observed in the absence of any pre-earthquake intervention. The maximum reduction in the cost is not reached in the case of intervening all buildings. The optimum amount of building must be intervened to reach the maximum cost reduction varies with respect to considered intervention strategy. With the original studies carried out within the scope of this dissertation, a method was proposed to determine the seismic risk levels of building stock in metropolises that are waiting for their next major earthquake in the near future in a rapid way without compromising consistency; a solution to fill the gap in current regulations was studied. Then, an incremental risk ranking and classification approach for sub-standard buildings, which is not defined in 2019 Provisions for the Seismic Risk Evaluation of Existing Buildings and 2018 Turkey Building Earthquake Code, was proposed; the reliability of the approach was evaluated. Risk distribution and preliminary cost/benefit estimates based on the data of approximately 23,000 buildings examined through the outputs of this thesis showed that risk reduction studies to be carried out in accordance with the recommended prioritization approach reflect the most efficient strategy.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    692576

    İnsani yardım lojistiğinde dağıtım merkezi yer seçimi ve İstanbul uygulaması

    Distribution center location selection in humanitarian logistics and Istanbul application

    HAFİZE YILMAZ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ÖZGÜR KABAK

  2. Tez No

    879933

    A3 türü düzensizliğine sahip yapılarda yerel zemin sınıfının yapıasal davranışı üzerindeki etkisi

    The effect of local soil class on structural behavior in buildings with A3 type irregularity

    EMİR DEMİR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    İnşaat MühendisliğiSakarya Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MUHAMMET ZEKİ ÖZYURT

  3. Tez No

    902056

    A resiliency framework for quantitative loss analyses of a network of hospital systems in bayrakli, izmir

    Bayraklı, İzmir'de bir hastane ağının niceliksel kayıp analizi için rezilyans çerçevesi

    GÜLŞAH OLGUN ÖZKAYA

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    İnşaat MühendisliğiDokuz Eylül Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ÖZGÜR ÖZÇELİK

  4. Tez No

    393025

    Betonarme çerçevelerin doğrusal olmayan analizinde değişik modelleme stratejilerinin araştırılması

    Investigation of various modeling strategy in nonlinear analysis of concrete frames

    KÜRŞAT AKTAŞ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2015

    İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. FATMA GÜLTEN GÜLAY

    YRD. DOÇ. DR. İHSAN ENGİN BAL

  5. Tez No

    851190

    Deprem kayıtlarının istatistiksel analizi ile fay uzaklığına ve kayıtlara dayalı şiddet haritalarının oluşturulması

    Generation of intensity maps based on fault distance and earthquake records through statistical analysis of seismic data

    HAKAN TURAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Deprem Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Deprem Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. BEYZA TAŞKIN

    DR. KEREM PEKER

Geri Dön