Depremlerde bina türü yapıların dışında endüstriyel yapılar ile sınırlı da olsa ulaştırma yapılarında ve altyapı sistemlerinde de hasar oluşumları tespit edilmiştir. Hasarlar incelendiğinde doğrultu atımlı fay zonları kaynaklı 17 Ağustos ve 12 Kasım 1999 depremlerine benzer olarak yumuşak zemin koşullarında zemin sıvılaşması ve aşırı oturma, yapı malzemelerindeki düşük kalite, kısa kolon etkisi, yumuşak ve zayıf kat etkisi, bitişik düzende teşkil edilmiş binalarda çekiçleme etkisi, hatalı donatı detayları, yetersiz tasarım, yetersiz denetim ve özensiz imalat ağırlıklıdır. Kahramanmaraş depremlerinde oldukça yeni bazı binaların hasar gördüğü gözlemlenmekle birlikte, sarsıntılar sırasında inşaat halindeki bazı binaların kalıp sistemlerinin bile etkilenmediği yerinde yapılan incelemelerde görülmüştür. Mühendislik hizmetleri açısından iyi tasarım, iyi imalat ve iyi denetim görmüş yapıların depremleri hasarsız ya da yapısal olmayan unsurlarında oluşan hafif hasarla atlatmaları, geçmiş depremlerde de gözlemlenen ortak bir sonuç olarak karşımıza çıkmaktadır.
Giriş
6 Şubat 2023 günü Türkiye saati ile 04.17’de merkez üssü Kahramanmaraş’ın Pazarcık ilçesi olan h=8.6km odak derinliğine sahip Mw7.7 (AFAD) büyüklüğünde yıkıcı bir deprem meydana gelmiştir. Bu depremden yaklaşık dokuz saat sonra h=7.0km derinlikli Mw7.6 Kahramanmaraş Elbistan depremi saat 13.24’te bölgeyi ikinci kez sarsmıştır. İlk depremi AFAD kuvvetli hareket şebekesinde bulunan 379 adet istasyon, ikinci depremi ise 387 farklı istasyon kaydetmiştir. Ne yazık ki ilk depremde tamamen göçmüş olan bazı kamu binalarında konuşlandırılmış istasyonlar, ikinci depremi kaydedememiştir. Depremler ve artçı sarsıntılar nedeniyle 10 binin üzerinde bina tamamen göçmüş, 100 binin üzerinde bina ise kullanılamaz hale gelmiştir.
Her iki depremin merkez üssü konumları, tespit edilen fay kırıkları, fay çözümleri ve depremlerde oluşan en büyük yer hareketlerinin kaydedildiği istasyonların kodları Şekil 1’de gösterilmektedir, (AFAD 2023, USGS 2023). Örnek olarak seçilen bazı kayıt istasyonlarından alınan en büyük yer ivmesi (PGA), en büyük yer hızı (PGV), en büyük yer değiştirme (PGD), ilgili depreme olan merkez üssü mesafesi (R), istasyonun bulunduğu zemine ait kayma dalgası hızı (Vs30), %5 sönüm için hesaplanan Housner Şiddeti (SI0.05) ve Husid diyagramından hesaplanan Anlamlı Süre (ts) Tablo 1’de özetlenmektedir.
Etki alanı üç farklı coğrafi bölgedeki 11 farklı ili kapsayan 6 Şubat 2023 Mw7.7 Kahramanmaraş Pazarcık ve Mw7.6 Kahramanmaraş Elbistan depremleri ve sonrasında meydana gelen artçı sarsıntılar, bölgede sarılması oldukça güç yaralar açmıştır. Saat 04.17’de oluşan ilk depremin dokuz saat ardından 13.24’te meydana gelen ikinci deprem, etki alanındaki birçok yerleşim bölgesinde zaten hasar görmüş yapıların hasar düzeyini arttırmış ve hatta göçmelerine neden olmuştur. 16.02.2023 tarihinde Çevre, Şehircilik ve İklim Değişikliği Bakanlığı tarafından yapılan açıklamaya göre hasar tespit çalışması tamamlanan 481 bin 865 binanın 61 bin 722’sinin göçme, kısmi göçme, acil yıkılması gereken veya ağır hasarlı bina olduğu bildirilmiştir. Bunların dışında 13 bin 917 binanın orta hasarlı, 121 bin 515 binanın hafif hasarlı ve 229 bin 23 binanın ise hasarsız olduğu bilgisi kamuoyu ile paylaşılmıştır. Diğer bir deyişle depremler ve artçı sarsıntılar sonrasında kullanılması mümkün olmayan binaların, o tarihte incelenen toplam binalara olan oranı %16 düzeyindedir. Hasar tespitlerinin tamamlanmasının ardından 06.7.2023 tarihinde bakanlıkça yapılan açıklamada ise 872 bin 59 adet bağımsız birimi kapsayan 311 bin binanın yıkıldığı göz önünde bulundurulduğunda kullanılamayacak bina oranının çok daha yüksek bir yüzdeye eriştiği anlaşılmaktadır.
Depremlerde en çok hasar gören Hatay, Adıyaman ve Kahramanmaraş illerinden seçilen örnek istasyonlar aynı zamanda en büyük yer hareketlerinin kaydedildiği istasyonlar olup, Tablo 1’de özetlenen karakteristik parametreler incelendiğinde en yüksek ivmelerin ilk depremde Kahramanmaraş’ın Pazarcık ilçesinde bulunan ve merkez üssüne 31.42 km uzaklıkta olan 4614 kodlu istasyondan alındığı anlaşılmaktadır. İlk depremde en yüksek yer hızları Hatay’ın Antakya ilçesinde, en büyük yer değiştirmeler ise Hatay’ın Hassa ilçesinde kaydedilmiştir. İkinci depremde en büyük yer ivmeleri ve hızları Kahramanmaraş’ın Göksun ilçesinde kaydedilmişken, en büyük yer değiştirmelerin Nurhak ilçesinde meydana geldiği anlaşılmaktadır.
Deprem yer ivmesine ait ölçülen değerlerinin 2g düzeyine varan büyüklüğünün yanı sıra dikkatleri çeken bir diğer husus, düşey ivmelerdeki yüksekliktir. Depremlerde oluşan hasarın göstergelerinden biri olan Housner Şiddeti, 6 Şubat 2023 depremlerinde 582 cm değerine, Anlamlı Süre ise 27 saniyelere ulaşmıştır. Bu nedenle gerek oluşan yapısal hasarların, gerekse depremlerin yıkıcı niteliğinin anlaşılabilmesi için öncelikle yer hareketlerine odaklanılmalıdır.
Yer Hareketlerinin İncelenmesi ve Karşılaştırılması
Mw7.7 Pazarcık depremi AFAD Kuvvetli Hareket Kayıt Şebekesinde bulunan 379 istasyon tarafından, Mw7.6 Elbistan depremi ise 387 istasyon tarafından kaydedilmiştir. Her iki depremde alınan en büyük yer ivmelerin merkez üslerine olan uzaklıkları Şekil 2’de doğu-batı (EW), kuzey-güney (NS) ve düşey (UD) bileşenleri için verilmektedir. Pazarcık ve Elbistan depremlerinin merkez üsleri arasındaki mesafe kuş uçuşu 90 km'dir.
En büyük ivmelerin uzaklıkla olan değişimi incelendiğinde Pazarcık depreminde oluşan düşey ivmelerin yatay ivme bileşenlerine oldukça yakın seviyelerde oldukları anlaşılmaktadır. Elbistan depremine ait grafik incelendiğinde düşey ivmelerin bu depremde de yüksek olmakla birlikte genel olarak yatay ivme düzeylerinin altında kaldığı ifade edilebilir.
Aletsel dönemde ülkemizde meydana gelen geçmiş depremler ile karşılaştırıldığında 4614 kodlu Kahramanmaraş Elbistan istasyonunda kaydedilmiş 2g değerinde bir başka kaydın olmadığı söylenebilir. Ancak 1939 büyük Erzincan depremi ve sonrasında Kuzey Anadolu Fay Zonu üzerinde meydana gelen çok yıkıcı nitelikli depremler döneminde kuvvetli hareket kayıt şebekesinin oldukça sınırlı olduğu da göz önünde bulundurulmalıdır. 17 Ağustos 1999 Gölcük ve 12 Kasım 1999 Düzce depremlerinde alınabilen kayıt sayıları sırasıyla 22 ve 19'dur.
Düşey ivmeler ele alındığında geçmiş depremlerde özellikle yumuşak zemin koşullarının üzerinde bulunan bazı istasyonlarda yüksek değerlerin bulunduğu bilinmektedir. Örneğin 23 Kasım 2022 tarihinde Düzce’nin Gölyaka ilçesinde meydana gelen Mw5.9 büyüklüğündeki depremde de bazı istasyonlardan yüksek düşey ivmeler kaydedilmiştir. Bu depremi kaydeden 8102 kodlu istasyonda alınan düşey ivme değerlerinin, bir doğrultudaki yatay ivmeyi aştığı fakat diğer doğrultunun %60’ı seviyesinde kaldığı görülmektedir. 6 Şubat 2023 Kahramanmaraş depremleri ele alındığında Hatay ve Kahramanmaraş’ın bazı ilçelerinde kaydedilen düşey ivme değerlerinin her iki yatay bileşenden yüksek olduğu anlaşılmaktadır. Bu nedenle yakın geçmişte ülkemizde meydana gelen bazı yıkıcı depremler ele alınmış ve Tablo 2’de karakteristik parametreleri verilmiştir.
Tabloda verilen geçmiş depremlerin kayıtlarının alındığı istasyonların bulunduğu yere ait Vs30 hızları 198 m/s ile 455 m/s arasında değişmekte olup, en düşük hızlara sahip kayıtçı Bayraklı’da bulunmaktadır. Bunu sırasıyla Dinar, Ceyhan, Düzce, Bolu, Demirci, Adapazarı ve Erzincan kayıtlarının alındığı istasyonlar takip etmektedir.
Depremlerde oluşan yapısal hasarların yer hızlarının yüksekliği ile olan ilişkisi birçok araştırmacının ortak görüşüdür, (Wu vd. 2002, Akkar & Özen 2005, Alarcon vd. 2006, Douglas 2012). İngiliz Standartları Enstitüsü BS 7385-2 (1993), gerek titreşimin hızına gerekse süresine bağlı olarak yapılarda oluşması muhtemel hasarları ve karşı gelen eşik değerleri tanımlamıştır. 06 Şubat 2023 Kahramanmaraş depremlerinin ilkinde kaydedilen en büyük yer hızı PGV=186.78 cm/s (NS) ile Hatay’ın Antakya ilçesinde, ikinci depremde ise 170.79 cm/s (NS) ile Kahramanmaraş’ın Göksun ilçesinde oluşmuştur. Bunların diğer yatay bileşen olan EW için değerleri ise sırasıyla 98.71 cm/s ve 72.52 cm/s dir. Tablo 2’de verilen geçmiş depremler incelendiğinde 1992 Erzincan depreminde PGV değerinin (NS) bileşeni için 218.90 cm/s, (EW) bileşeni içinse 154.49 cm/s olduğu görülmektedir. Keza 17.8.1999 Gölcük depremi merkez üssüne 100 km uzaklıkta bulunan Düzce’de kaydedilen PGV değerleri her iki yatay bileşen için de 100 cm/s’nin üzerindedir.
Hasar ile ilişkisi yüksek olan bir diğer parametre yer hareketinin Anlamlı Süresi ts dir, (Trifunac & Westermo 1982, Bommer Martínez-Pereira 1999). Anlamlı süre, depremin toplam enerjisinin mühendislik yapılarına olan etkisinin bir ölçütü olması nedeniyle hasar oluşumu bakımından ele alınması gereken bir diğer karakteristik parametredir. Anlamlı sürenin uzunluğu, bir depremin ilk anlarından itibaren oluşan yapısal hasar seviyesinin deprem süresince artmasında etkili olan faktörlerdendir. Gerek Mw7.7 Pazarcık ve Mw7.6 Elbistan depremlerinde gerekse yakın geçmişte meydana gelen yıkıcı depremlerde anlamlı sürenin 20 saniyenin üzerinde olduğu birçok kayıt bulunmaktadır.
Yerel zemin koşullarının etkisi; geçmiş depremlerde de sık olarak karşılaşılan sıvılaşma, aşırı oturma ve dönme deformasyonları olarak etkisini göstermektedir. Yumuşak zemin koşullarına sahip yerleşimlerde ivme spektrumunun orta ve uzun periyot bölgelerinde yükseltgenme etkisi meydana gelmektedir. Ülkemizdeki geçmiş depremler arasında Dinar, Ceyhan, Gölcük, Düzce ve Van depremlerinde yumuşak zemin koşullarının etkisiyle göçmüş ya da genel deformasyonu nedeniyle kullanılamayacak hale gelmiş birçok bina tespit edilmiştir. Kahramanmaraş depremlerinde de yerel zemin koşulları kaynaklı hasarlar Adıyaman Merkez ve Gölbaşı, Hatay İskenderun ve Antakya ilçelerinde yaygın olarak gözlenmiştir. Tablo 1’de örnek olarak seçilen yer hareketleri için hesaplanan ivme spektrumları yatay bileşenler ve düşey bileşen için Şekil 3’te sunulmaktadır.
Depremlerde alınan tüm kayıtlar dikkate alındığında yer hareketi değerlerinin oldukça yüksek olduğu veya yumuşak zemin koşullarının bulunduğu yerleşim bölgelerinde hasarın büyük bir alana yayıldığı görülmektedir. Örnek olması bakımından 3123 kodlu istasyon civarına ait Google Earth uydu görüntüleri Aralık 2022, Şubat 2023 ve Nisan 2023 için Şekil 4’te verilmektedir.
Yapısal Hasarların İncelenmesi ve Karşılaştırılması
Yerleşime uygun olmayan zemin koşullarında bulunan yapılar ve temel zeminin koşullarına uygun tasarlanmamış yapılar depremlerde yerel zemin koşullarının etkisiyle büyük hasarlara maruz kalmaktadır. Geçmişte yaşanan 1967 Mudurnu depremi başta olmak üzere, 1992 Erzincan, 1995 Dinar, 1998 Ceyhan, 1999 Gölcük ve Düzce, 2011 Van depremleri sonrasında yumuşak zemin koşullarında bulunan yerleşimlerde sıvılaşma ve aşırı oturma nedenleriyle bölgesel hasarlar gözlenmiştir (Erken vd., 2004). Bu depremlerden etkilenen küçük yerleşim bölgelerindeyse az katlı binaların varlığı, hasarın da nispeten sınırlı kalması ile sonuçlanmıştır. 6 Şubat 2023 Kahramanmaraş depremleri ise 11 ili etki alanına alan oldukça yıkıcı niteliğe sahip bölgesel depremler olup, geçmişte tarım amaçlı kullanılan alanların yerlerini günümüzde 8-10 katlı orta yüksekliğe sahip binalar almıştır. Başta Amik Ovası’nda yerleşmiş Hatay’ın Antakya ilçesi ve köyleri olmak kaydıyla İskenderun, Adıyaman Merkez ve Gölbaşı ilçeleri, Kahramanmaraş Merkez ve Onikişubat ilçeleri, Gaziantep İslahiye ilçesinde yer yer sıvılaşma, oturma, şev kayması ve yüzey kırıkları nedenleriyle ağır ve yaygın hasarlar oluşmuştur. Bu tür hasarlara ait bazı örnek görüntüler Şekil 5’te geçmiş depremlerde gözlemlenen benzerleriyle birlikte karşılaştırmalı olarak verilmektedir.
Kahramanmaraş depremlerinde oluşan yapısal hasarlar, ne yazık ki geçmiş depremlerde de gözlenmiş olan tasarım, imalat ve denetim kusurları ağırlıklıdır. Hasarlı betonarme binalar, hazır betonun yaygınlaştığı, betonarme çeliğinin sadece nervürlü donatı olarak uygulandığı, yapı denetimin zorunlu kılındığı dönemler öncesi (eski) ve sonrası (yeni) inşa edilmiş yapılar ile halihazırda yürürlükte olan Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği (2018) esaslarına göre tasarlanıp inşa edilmiş (çok yeni) binalar olarak sınıflandırılarak ele alınmasında yarar görülmektedir.
Hasar gören eski yapılarda çoğunlukla gözle görülür düzeyde düşük beton dayanımı, uygun dağılımda olmayan agrega, düz yüzeyli donatısının sıyrılması, kolon/perde-kiriş birleşim bölgelerinde etriye sıkılaştırılmasının bulunmaması türü imalat kusurları göze çarpmaktadır. Yeni binalarda tasarlandığı yıla bağlı olarak düzensiz taşıyıcı sistemler (yumuşak/zayıf kat ve kısa kolon), sargı bölgelerinin tekniğine uygun teşkil edilmemeleri, donatı işçiliğindeki kusurlar (özellikle kancaların 135° yapılmaması), yerel zemin koşulları ile uyumlu olmayan temel tasarımı; çok yeni binalarda ise çoğunlukla yetersiz taşıyıcı sistem düzeni ve donatı detaylarındaki hatalı ve eksik uygulamalar ön plana çıkmaktadır (Şekil 6). Bu hususların dışında hiçbir mühendislik hizmeti görmemiş binalar, kullanıcılar tarafından kat eklenmesi, taşıyıcı sistem elemanının kaldırılması veya tesisat geçişleri sırasında verilen hasarlar, tasarım mühendislerinin tecrübesizliği, analizlerde kullanılan bazı bilgisayar programlarının tasarım mühendisi tecrübesine ihtiyaç duymayacak pratikliğe sahip olması, yapı denetiminin ve zemin etütlerinin özensiz şekilde gerçekleştirilmesi gibi başlıklar da hasarın bu denli büyümesine yol açmaktadır.
Yaygın yapısal hasarın bulunduğu yerleşim bölgelerinde, depremin tüm olumsuzluklarına rağmen hiçbir hasar görmemiş binalar da bulunmaktadır. Bu durum iyi tasarlanan ve titizlikle inşa edilen yapıların kendilerinden beklenen yapısal performansı koruyarak can güvenliğini sağladıklarına dair olumlu bir göstergedir. Şekil 7 Adıyaman Merkez’de iyi performans sergilemiş olan inşaat halinde, kaba inşaatı tamamlanmış ve kullanımda olan üç farklı binayı göstermektedir.
Sonuç ve Değerlendirme
6 Şubat 2023 Kahramanmaraş Pazarcık ve Elbistan depremleri Hırvatistan’dan Mısır’a, Gürcistan’dan Suudi Arabistan’a hissedilen çok şiddetli ve yıkıcı nitelikli depremlerdir. Depremler sonrasındaki ilk üç haftada 10 binin üzerinde artçı sarsıntı meydana gelmiştir. Can kayıpları açısından Türkiye tarihinde ilk sıraya oturan deprem, dünya genelinde Mw9.1 Sumatra-Endonezya (2004), Mw7.0 Haiti (2010), Mw7.9 Sichuan-Çin (2008) ve Mw7.6 Kaşmir-Pakistan (2005) depremlerinden sonra beşinci sırada yer almaktadır. Depremde kayıpların 104 milyar dolar civarında olduğu tahmin edilmektedir, (Mondesert & Delany, 2023). Çevre, Şehircilik ve İklim Değişikliği Bakanlığı tarafından yapılan açıklamaya göre depremden etkilenen 11 ilde 319 bin konutun inşa edileceği ifade edilmiş olup, bu sayıya göre bölgede en az 1 milyon vatandaşımızın evsiz kaldığı tahmin edilmektedir. Depremler AFAD kuvvetli hareket kayıt şebekesi dahilindeki birçok istasyon tarafından kaydedilmiş olup, bazı istasyonlarda hatalı bulgular olsa bile genel olarak hasara yol açacak düzeyde yüksek yer ivmeleri ve hızları ile karşılaşılmıştır. Düşey ivmelerdeki yüksek değerler dikkat çekicidir.
Betonarme bina türü yapılarda meydana gelen hasarlar, kök nedenleri bakımından çoğunlukla geçmiş depremlerde tespit edilen hasarlara benzerdir. Ancak geçmiş depremlere göre yer hareketlerinin yüksekliği özellikle yumuşak zemin koşullarına sahip yerleşim bölgelerindeki hasarları, geçmiş depremlere kıyasla daha yaygın hale getirmiştir. Hasar gören bazı binalarda dikkati çeken bir başka husus kullanılan ithal donatıların gevrek davranış özelliğidir. Bu tür donatılarla imal edilen boyuna ve enine donatıların akmadan koptukları tespit edilmiştir.
Bölgede çok sayıda ağır hasar görmüş veya göçmüş binaların hemen yanında hiç hasar görmemiş binalarla karşılaşıldığı gibi, etrafındaki hiçbir binada göçme veya ağır hasar bulunmayıp da göçmüş binalarla da karşılaşılmaktadır. Tüm bunlara rağmen iyi tasarlanmış, imalatı ve denetimi titizlikle yapılmış binaların en yıkıcı depremleri bile can ve mal güvenliğini başarıyla korumakta olduklarının altı çizilmelidir.
Doç. Dr. Beyza Taşkın, Araş. Gör. Muzaffer Yazar
İTÜ İnşaat Fakültesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü
Betonarme Yapılar ve Deprem Mühendisliği Çalışma Grubu
Kaynakça:
Afet ve Acil Durum Başkanlığı (2018). Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği-TBDY, Ankara.
Akkar, S. & Özen, Ö. (2005). Effect of peak ground velocity on deformation demands for SDOF systems, Earthquake Engineering & Structural Dynamics, 34, 1551-1571.
Alarcón, J.E., E. Booth & J.J. Bommer (2006). Relationships between PGV and response spectral ordinates. Proceedings of 1st European Conference on Earthquake Engineering & Seismology, Geneva, 3-8 September, paper no. 093.
Bommer J.J. & Martínez-Pereira, A. (1999). The effective duration of earthquake strong motion, Journal of Earthquake Engineering, 3(2), 127-172.
BSI British Standards Institute (1993). Evaluation and Measurements for Vibration in Buildings – Part 2: Guide to Damage Levels Due to Groundborne Vibrations (BS 7385-2), London.
Douglas, J. (2012). Consistency of ground-motion predictions from the past four decades: peak ground velocity and displacement, Arias intensity and relative significant duration. Bulletin of Earthquake Engineering, 10(5), 1339-1356.
Erken, A., Özay, R., Kaya, Z., Ülker, M.B.C. & Elibol, B. (2004). Depremler sırasında zeminlerin sıvılaşması ve taşıma gücü kayıpları, Türkiye Mühendislik Haberleri, 431, 20-26.
Mondesert, A.L. & Delany, M. (2023) Donors vow 7 bn Euros for Turkey, Syria Quake Aid, AFP News, March 20, Barron’s.
Trifunac, M. D. & Westermo, B. D. (1982). Duration of strong earthquake shaking. Soil Dynamics & Earthquake Engineering, 1(3), 117-121.
Wu, Y.M., Hsiao, N.C.,Teng, T.L. & Shin, T.C. (2002). Near real-time seismic damage assessment of the rapid reporting system, Terrestrial Atmospheric and Oceanic Sciences, 13(3), 313-324.
https://www.csb.gov.tr/hasar-tespit-calismasi-kapsaminda-263-bin-800-bagimsiz-birimin-acil-yikilmasi-gereken-agir-hasarli-ve-yikik-oldugu-tespit-edildi-bakanlik-faaliyetleri-38431 erişim tarihi 16.02.2023
https://www.csb.gov.tr/bakan-ozhaseki-deprem-bolgesinde-yilsonuna-kadar-319-bin-konut-tamamlanacak-bakanlik-faaliyetleri-38719 erişim tarihi 06.7.2023
https://www.usgs.gov/programs/earthquake-hazards/google-earthtmkml-files erişim tarihi 05.5.2023