12 DERSLİKLİ TİP OKUL BİNALARININ LİFLİ POLİMER (FRP) YARDIMIYLA YAPISAL GÜÇLENDİRİLMESİ VE FAYDA/MALİYET ANALİZİ DEĞERLENDİRMESİ

Abstract

Mevcut okul yapılarının büyük bölümü, 1998–2005 döneminde Millî Eğitim Bakanlığı tip projelerine göre inşa edilmiş; bu binalar, güncel TBDY 2018 performans hedeflerini karşılamada yetersiz kalabilmektedir. 6 Şubat 2023'de Kahramanmaraş merkezli depremler, okul binalarının kritik rollerini ve güçlendirme ihtiyacını bir kez daha gözler önüne sermiştir. Bu tez çalışmasında, yaygın 12 derslikli betonarme tip okul binaları; farklı beton dayanım sınıfları (C12, C16, C20), etriye düzenlemeleri (sıkıştırmalı/sıkıştırmasız) ve donatı çeliği türleri (S220 düz, B420C nervürlü) olmak üzere 12 senaryo üzerinden ideCAD statik analiz programında modellenmiştir. Her senaryo için doğrusal olmayan itme analizleri uygulanarak mevcut performans düzeyleri TBDY 2018'de bulunan hasar sınırlarıyla karşılaştırılmıştır. Performans hedeflerine ulaşamayan senaryolar için betonarme perde ekleme ve FRP takviyesi içeren hibrit güçlendirme stratejileri geliştirilmiştir. Doğrusal olmayan pushover analizler sonucunda hibrit güçlendirme uygulamalarının yapısal performans üzerinde önemli iyileştirmeler sağladığı tespit edilmiştir. Güçlendirme perdesi takviyesi ve Lifli Polimer sarımları sayesinde yapısal kapasite eğrilerinin elastik bölgedeki rijitliği ve plastik bölgedeki yük taşıma kapasitesi ortalama %30–50 oranında artmış, özellikle DD-3 (KH) ve DD-1 (GÖ) deprem düzeylerinde kat ötelemeleri ve sönümleme enerjisi talepleri %25–40 azalmıştır. Beton dayanım sınıfının C12'den C20'ye yükseltilmesi ve B420C nervürlü donatının sıkıştırmalı etriye düzenlemeleriyle kullanılması, FRP takviyesinin etkinliğini maksimum düzeye çıkararak C20 modellerde %40'ın üzerinde ek dayanım kazanımı sağlamıştır. Global yatay rijitliğin %30–50 oranında iyileştirilmesi ve lokal süneklik ile kesme kapasitesinin %30–50 aralığında artırılması sonucunda, tüm güçlendirme senaryolarının hedeflenen performans düzeylerini başarıyla sağlamıştır. Fayda/maliyet analizinde, FRP güçlendirme maliyetlerinin yeniden yapım maliyetinin %40'ını aşmaması kriteriyle karşılaştırmalar yapılmış; L'Aquila (2009) ve TBMM (2021) raporlarından hareketle FRP uygulamalarının işçilik, süre ve bakım avantajları değerlendirilmiştir. Sonuçlar, hibrit güçlendirme stratejilerinin hem yapısal performans hem de ekonomik açıdan yeniden yapım ve tek başına betonarme müdahalelere kıyasla daha etkin çözüm sunduğunu göstermektedir. Bu çalışma, Türkiye'deki 12 derslikli tip okul binalarının deprem güvenliğini artırmaya yönelik pratik, hızlı ve maliyet-etkin güçlendirme yöntemlerinin belirlenmesi ve standardize edilmesi adına rehber niteliği taşımaktadır. Anahtar Kelimeler: FRP kompozit güçlendirme, Betonarme perde duvar takviyesi, Sismik performans iyileştirmesi

Most existing school buildings were built between 1998-2005 using Ministry of National Education standard designs, but these structures may not meet current TBDY 2018 performance requirements. The February 6, 2023 Kahramanmaraş earthquakes highlighted the critical importance of school buildings and their urgent need for strengthening. This study analyzed 12-classroom reinforced concrete school buildings using 12 different scenarios with varying concrete strengths (C12, C16, C20), stirrup types, and steel reinforcement. Nonlinear pushover analyses were performed using ideCAD software, and results were compared with TBDY 2018 damage limits. Buildings that failed to meet performance targets were strengthened using hybrid methods combining concrete shear walls and FRP reinforcement. The hybrid strengthening approach significantly improved structural performance. Shear wall additions and FRP wrapping increased structural stiffness and load capacity by 30-50% on average. Story drifts and energy demands decreased by 25-40% at critical earthquake levels. Higher concrete grades (C20) with ribbed reinforcement provided over 40% additional strength improvement. All strengthened scenarios successfully met target performance levels. Cost-benefit analysis showed that FRP strengthening costs remained below 40% of reconstruction costs. Based on reports from L'Aquila (2009) and TBMM (2021), FRP applications offer advantages in labor, time, and maintenance. Results indicate that hybrid strengthening is more effective than reconstruction or concrete-only solutions in both structural and economic terms. This study provides guidance for practical, fast, and cost-effective strengthening methods to improve seismic safety of 12-classroom school buildings in Turkey. Keywords: FRP Composite Strengthening, RC Shear Wall Reinforcement, Seismic Performance Improvement