Bu çalışma, karbon fiber takviyeli polimer (Carbon Fiber Reinforced Polymer, CFRP) ile güçlendirilen vida bağlantılarının soğuk şekillendirilmiş çelik (Cold-Formed Steel, CFS) yapıların deprem performansına ve 50 yıllık yaşam döngüsü maliyetine etkisini incelemiştir. Araştırmacılar, 18 grup CFRP ile güçlendirilmiş vida bağlantısı deneyinden elde edilen çevrimsel davranışı Pinching4 histeretik modeliyle temsil etmiş; bağlantı düzeyindeki modeli CFS perde duvarlara, ardından altı katlı bir CFS bina modeline aktarmıştır. Sayısal model, perde duvar çevrimsel deneyleri ve sarsma tablası sonuçlarıyla karşılaştırılmıştır. Duvar modelinde deney–simülasyon farkının en fazla %8,1, bina zaman tanım alanı tepkilerindeki farkın ise %10 içinde kaldığı bildirilmiştir.

Deprem değerlendirmesinde FEMA P695 kapsamında seçilmiş 22 uzak alan deprem kaydı kullanılmıştır. Artımsal dinamik analizlerde en büyük katlar arası ötelenme oranı hasar ölçütü, yapının birinci doğal periyodundaki %5 sönümlü spektral ivme ise yer hareketi şiddet ölçütü olarak alınmıştır. Hemen kullanım, yapısal hasar ve göçmenin önlenmesi sınırları sırasıyla %0,5, %1,3 ve %3,5 katlar arası ötelenme oranıyla tanımlanmıştır.

CFRP güçlendirmesinin karşılaştırılan yapı gruplarında göçmenin önlenmesi düzeyindeki medyan spektral ivme kapasitesini artırdığı ve 50 yıllık göçme olasılığını azalttığı bildirilmiştir. Kaynağın özet ve sonuç bölümlerinde üç kaplama grubu için performans artışları %12, %7 ve %14; risk azalmaları %24, %17 ve %16 olarak verilmektedir. Ancak OSB, GWB ve MGO malzemelerinin bu değerlerle eşleştirildiği sıra, metin ile şekil ve tablo dizilimi arasında tutarlı değildir. Tablo 5’te aynı yapı özelliklerine sahip güçlendirilmiş ve güçlendirilmemiş modeller doğrudan karşılaştırıldığında 50 yıllık göçmenin önlenmesi sınırı aşılma olasılığı GWB grubunda %2,38’den %1,80’e, MGO grubunda %1,51’den %1,25’e ve OSB grubunda %1,08’den %0,91’e düşmektedir. Bu değerler yaklaşık %24, %17 ve %16 göreli azalmaya karşılık gelmektedir.

Yaşam döngüsü maliyeti analizinde başlangıç inşaat maliyetine bakım, doğrudan hasar, içerik kaybı, taşınma, kira ve gelir kaybı ile yaralanma ve ölüm maliyetleri eklenmiştir. Çalışma CFRP’nin ilk yatırım maliyetini artırmasına rağmen beklenen deprem kayıplarını azalttığını göstermektedir. Bölüm 5’te CFRP’nin kullanılmamasının toplam yaşam döngüsü maliyetini GWB yapılarında %0,72, MGO yapılarında %2,33 ve OSB yapılarında %0,84 artırdığı belirtilmiştir.

Kaynağın özet ve sonuç bölümlerinde ayrıca CFRP güçlendirmesinin yaşam döngüsü maliyetini 3,718; 11,837 ve 4,201 milyon ABD doları azalttığı yazılmaktadır. Bu parasal büyüklükler yaklaşık 3,4 milyon ABD doları başlangıç maliyetli binalar ve Şekil 12’deki toplam maliyet eğrileriyle uyumlu görünmemektedir. Aynı sayıların \(10^4\) ABD doları biriminde yorumlanması, bölüm 5’te verilen yüzde farklarla daha uyumludur; ancak kaynak bu birim sorununu açıklamadığı için değerler düzeltilmiş sonuç olarak kullanılamaz.

Maliyet–fayda oranı, güçlendirme sayesinde önlenen beklenen kaybın güçlendirme için harcanan başlangıç maliyetine bölünmesiyle hesaplanmıştır. Şekil 14’te \(K_0\) rijitlik seçeneği için 50 yıl sonundaki maliyet–fayda oranları yaklaşık olarak GWB için 4,46, MGO için 5,57 ve OSB için 3,42’dir. Bununla birlikte sonuçların bağlantı başlangıç rijitliği seçimine duyarlı olduğu; \(K_m\) seçeneğinde negatif oranlar ve bir durumda yaklaşık 20,46 yıllık başabaş süresi görüldüğü için “her koşulda ilk on yılda başabaş” sonucu bütün modelleme seçeneklerine genellenemez.

Türkiye açısından değerlendirme: Çalışmanın risk tabanlı yaşam döngüsü maliyeti yaklaşımı, Türkiye’de hafif çelik yapılar, modüler yapılar ve deprem güçlendirme yatırımlarının yalnızca başlangıç maliyetiyle değil, beklenen uzun dönem kayıplarla birlikte değerlendirilmesi bakımından yararlıdır. Seçilen 22 deprem kaydı içinde 1999 Kocaeli depreminden iki ve 1999 Düzce depreminden bir kayıt bulunması Türkiye açısından ayrıca dikkat çekicidir. Bununla birlikte bina Los Angeles’ta varsayılmış; deprem tehlikesi USGS verilerinden, inşaat maliyetleri ABD pazarından ve nüfus yerleşim kabulleri ATC-13 yaklaşımından alınmıştır. Yöntemin Türkiye’de kullanılabilmesi için Türkiye Deprem Tehlike Haritası, yerel zemin koşulları, Türk yapı maliyetleri, kullanım biçimleri, işçilik fiyatları, iskonto oranları ve ilgili tasarım yönetmelikleriyle yeniden hesaplanması gerekir. Çalışma Türkiye’de belirli bir CFS yapının güvenli veya ekonomik olduğunu doğrudan göstermemektedir.

Araştırmanın temel sorusu nedir?

Araştırmanın temel sorusu, CFS perde duvarlarda vida çevresine uygulanan CFRP güçlendirmesinin ek malzeme ve işçilik giderinin, yapının kullanım ömrü boyunca azalttığı beklenen deprem kayıplarıyla karşılanıp karşılanamayacağıdır. Çalışma yalnızca “güçlendirme taşıma kapasitesini artırıyor mu?” sorusunu değil, “güçlendirmeye harcanan her bir maliyet birimi kaç birim beklenen kaybı önlüyor?” sorusunu da ele almaktadır.

Bu amaçla araştırma üç analizi tek bir çerçevede birleştirmiştir:

1. Deprem tehlikesi analizi,
2. Risk tabanlı sismik yaşam döngüsü maliyeti analizi,
3. Sismik yaşam döngüsü maliyet–fayda analizi.

Çalışmanın 4. sayfasındaki Şekil 1, araştırma sürecini bağlantı deneylerinden ve sayısal model doğrulamasından başlayarak deprem tehlike eğrilerine, maliyet tabanlı kırılganlık analizine ve hizmet süresi boyunca değişen maliyet–fayda oranına uzanan bir akış olarak göstermektedir.

CFS ve CFRP ile toklaştırılmış vida bağlantısı ne anlama gelmektedir?

Soğuk şekillendirilmiş çelik yapılar, ince çelik levhaların oda sıcaklığında bükülerek oluşturulan profillerle kurulan hafif yapı sistemleridir. Deprem yatay yüklerinin taşınmasında çelik profiller, kaplama levhaları ve bunları birleştiren vidalar birlikte çalışır. Vida çevresindeki kaplama levhasının çatlaması veya vidanın levhayı delerek geçmesi, duvarın dayanım ve enerji yutma kapasitesini erken kaybetmesine neden olabilir.

İncelenen güçlendirme yaklaşımında vida bağlantılarının çevresindeki kaplama bölgesi CFRP tabakalarıyla sarılmakta veya desteklenmektedir. Amaç, vida çevresindeki yerel hasarı geciktirmek, çevrimsel yükleme altında bağlantının dayanımını ve sünekliğini artırmak ve duvarın histeretik enerji tüketme kapasitesini korumaktır.

Çalışma, bağlantı düzeyindeki deneysel tasarımın araştırma ekibinin önceki çalışmalarından geldiğini belirtmekte ve bu makalede yalnızca yaşam döngüsü analizi için gerekli temel ayrıntıları sunmaktadır. Bu nedenle yeni bağlantının bütün üretim adımları, yapıştırıcı özellikleri, CFRP tabaka sayısı ve uygulama kalite kontrol koşulları bu çalışmada eksiksiz olarak yeniden açıklanmamıştır.

Çalışmanın yenilik iddiası nedir?

Araştırmacılara göre CFS yapılar üzerinde daha önce çok sayıda deneysel ve sayısal deprem çalışması yapılmış olsa da CFRP ile güçlendirilmiş vida bağlantılarının başlangıç maliyeti ile uzun dönem deprem kayıplarını aynı ekonomik model içinde karşılaştıran çalışmalar sınırlıdır.

Çalışmanın önerdiği yaklaşım, yalnızca en büyük kat ötelenmesine dayalı geleneksel kırılganlık eğrileri yerine, binanın bütün katlarında oluşan hasarların mali parasal karşılığını kullanan maliyet tabanlı kırılganlık eğrileri geliştirmektedir. Böylece düşük veya orta şiddetli depremlerde birden fazla katta oluşabilecek ekonomik kayıpların, yalnızca en ağır hasarlı kat üzerinden temsil edilmesi sorununu azaltmayı hedeflemektedir.

Risk tabanlı sismik yaşam döngüsü maliyeti nedir?

Yaşam döngüsü maliyeti, binanın yalnızca ilk yapım harcamasını değil, kullanım süresince beklenen bakım ve deprem hasarı giderlerini de kapsayan toplam maliyettir. Çalışmada toplam maliyet şu bileşenlerden oluşturulmuştur:

• Başlangıç inşaat maliyeti,
• Bakım maliyeti,
• Yapısal ve yapısal olmayan onarım giderleri,
• İçerik kayıpları,
• Geçici taşınma giderleri,
• Kira ve gelir kaybı,
• Yaralanma ve ölüm için ekonomik kayıp kabulleri.

Risk tabanlı yaklaşımda bu maliyetler kesin olarak gerçekleşecek harcamalar değildir. Her hasar durumunun yıllık gerçekleşme olasılığıyla çarpılan ve iskonto edilen beklenen değerlerdir. Dolayısıyla örneğin 50 yıllık sismik maliyet, 50 yıl içinde kesin olarak ödenecek bir fatura değil, modeldeki deprem tehlikesi ve hasar olasılıklarına göre hesaplanan olasılık ağırlıklı bugünkü değerdir.

Deprem tehlikesi nasıl modellenmiştir?

Örnek binaların Los Angeles’ta ve ABD zemin sınıfı koşullarında bulunduğu kabul edilmiştir. USGS deprem tehlikesi aracı kullanılarak farklı doğal periyotlara ait yıllık aşılma frekansı–spektral ivme eğrileri elde edilmiştir. Her bina modelinin birinci doğal periyoduna karşılık gelen tehlike parametreleri doğrusal enterpolasyonla belirlenmiştir.

Çalışmada Cauchy–Pareto ailesine dayalı deprem tehlikesi fonksiyonu şu şekilde basılmıştır:

\[ H(x)=1-\exp[(x/u)^{-k}]\approx(x/u)^{-k}=k_0x^{-k} \]

Burada \(x\), yer hareketi şiddetini; \(k\), tehlike eğrisinin biçim parametresini; \(u\) ve \(k_0\), ölçek parametrelerini göstermektedir. Ancak basılı denklemde üstel terimin önünde eksi işareti bulunmamaktadır. Denklem bu biçimiyle \(1-\exp(\text{pozitif değer})\) nedeniyle negatif sonuç üretebilir. Devamındaki pozitif yaklaşık ifade, işaretin muhtemelen dizgi sırasında kaybolduğunu düşündürmektedir; ancak çalışma bu konuyu açıklamamıştır.

10. sayfadaki Şekil 7, farklı doğal periyotlar için USGS tehlike eğrilerini logaritmik eksenlerde göstermektedir. Eğriler üzerinde 50 yılda %10 ve 50 yılda %2 aşılma olasılığı düzeyleri ayrıca işaretlenmiştir.

Performans tabanlı ve maliyet tabanlı kırılganlık arasındaki fark nedir?

Performans tabanlı kırılganlık eğrisi, belirli bir spektral ivmede kat ötelenmesi sınırının aşılma olasılığını verir. Çalışmada bu fonksiyon şu biçimde gösterilmiştir:

\[ F_R(x)=P[LS_i\mid Q=x]=\Phi[(\ln x-\ln m)\beta] \]

\(LS_i\), belirli performans sınırını; \(m\), medyan kapasiteyi; \(\beta\), logaritmik standart sapmayı ve \(\Phi\), standart normal dağılım fonksiyonunu ifade etmektedir. Kaynakta \(\beta\) ile bölme yerine çarpma yazılmıştır. Lognormal kırılganlık fonksiyonlarının yaygın gösterimi \(\Phi[(\ln x-\ln m)/\beta]\) biçimindedir; ancak çalışmanın basılı formülü sessizce değiştirilmemelidir.

Maliyet tabanlı kırılganlık fonksiyonu aynı yaklaşımı hasar maliyetine uygulamaktadır:

\[ F_C(x)=P[C\mid Q=x]=\Phi[(\ln x-\ln m_c)\beta_c] \]

Burada \(m_c\), medyan hasar maliyetini; \(\beta_c\), maliyetin logaritmik saçılımını göstermektedir. Bu denklemde de aynı \(\beta_c\) gösterim sorunu bulunmaktadır.

Çalışma, deprem hasar maliyetinin başlangıç inşaat maliyetine oranını şu şekilde tanımlamıştır:

\[ \zeta_i=\frac{C_{\mathrm{seismic},i}}{C_{\mathrm{ICC}}} \]

\(\zeta=0{,}2\), deprem hasarı maliyetinin başlangıç inşaat maliyetinin %20’sine ulaşmasını; \(\zeta=1{,}0\) ise başlangıç maliyetine eşit bir kayıp oluşmasını ifade etmektedir.

Toplam yaşam döngüsü maliyeti nasıl hesaplanmıştır?

Toplam yaşam döngüsü maliyeti şu şekilde tanımlanmıştır:

\[ C_{\mathrm{LCC}}(t)=C_{\mathrm{ICC}}+C_{\mathrm{MC}}(t)+C_{\mathrm{SDC}}(t) =C_{\mathrm{ICC}}+C_{\mathrm{SC}}(t) \]

\(C_{\mathrm{ICC}}\), başlangıç inşaat maliyetini; \(C_{\mathrm{MC}}\), bakım maliyetini; \(C_{\mathrm{SDC}}\), sismik hasar maliyetini ve \(C_{\mathrm{SC}}\), bakım ile deprem hasarının toplamını göstermektedir.

Hizmet süresine bağlı sismik maliyet şu biçimde verilmiştir:

\[ C_{\mathrm{SC}}(t)= \frac{\nu}{\lambda}\left(1-e^{-\lambda t}\right) \sum_{i=1}^{K}C_iP_i = \frac{\nu}{\lambda}\left(1-e^{-\lambda t}\right)C_{\mathrm{EAL}} \]

Burada \(\nu\), büyük deprem olaylarının yıllık ortalama oluşum oranını; \(\lambda\), yıllık parasal iskonto oranını; \(K\), hasar durumu sayısını; \(C_i\), ilgili hasar durumunun maliyetini; \(P_i\), gerçekleşme olasılığını ve \(C_{\mathrm{EAL}}\), beklenen yıllık deprem kaybını ifade etmektedir. Çalışmada 50 yıllık hizmet ömrü, \(\nu=1{,}0\) ve \(\lambda=0{,}05\) kullanılmıştır.

2019 yılına ait maliyetlerin 2025 fiyatlarına taşınması için şu ilişki uygulanmıştır:

\[ C_{2025}=C_{2019}(1+0{,}05)^5 \]

Denklem beş yıllık %5 bileşik artış kullanmaktadır. 2019 ile 2025 arasında takvim olarak altı yıl bulunmasına rağmen kaynak üssü 5 olarak vermiş ve bu zaman farkını açıklamamıştır.

Maliyet–fayda oranı nasıl tanımlanmıştır?

Güçlendirme sayesinde elde edilen fayda, güçlendirilmemiş yapının beklenen yaşam döngüsü kaybıyla güçlendirilmiş yapının kaybı arasındaki farktır:

\[ Benefit_t=C_{\mathrm{LCC},i}-C_{\mathrm{LCC},t} \]

Maliyet–fayda oranı ise şu şekilde tanımlanmıştır:

\[ CBR=\frac{Benefit_t}{C_{\mathrm{ini},t}} \]

\(C_{\mathrm{ini},t}\), CFRP güçlendirmesinin başlangıç yatırım maliyetidir. \(CBR>1\), beklenen kayıp azalmasının başlangıç yatırımını aştığını; \(CBR=1\), başabaş noktasını; \(CBR<1\), hesaplanan hizmet süresinde yatırım maliyetinin henüz geri kazanılmadığını gösterir.

Bağlantı deneylerinden bina modeline nasıl geçilmiştir?

Çalışmanın 7. sayfasındaki Şekil 2, üç ölçekli bir modelleme zinciri göstermektedir:

1. CFRP ile güçlendirilmiş vida bağlantılarının çevrimsel deneyleri,
2. Bağlantı histerezisinin sıfır uzunluklu elemanlar üzerinden CFS perde duvar modeline aktarılması,
3. Duvar davranışının iki düğümlü bağlantı elemanlarıyla altı katlı bina modeline yerleştirilmesi.

Bağlantı deneylerinden elde edilen yük–deplasman çevrimleri Pinching4 modelinin dayanım, rijitlik azalması, çevrimsel boğumlanma ve enerji tüketme parametrelerine dönüştürülmüştür. Bu parametreler önce duvar modelindeki sıfır uzunluklu elemanlara, ardından sadeleştirilmiş bina modelindeki iki düğümlü bağlantılara atanmıştır.

Bu çok ölçekli yaklaşım bağlantının yerel davranışını her vida için ayrıntılı katı sonlu elemanlarla tüm binada çözmek yerine, deneyle kalibre edilen eşdeğer histeretik elemanlar kullanarak hesaplama maliyetini azaltmaktadır.

Sayısal model nasıl doğrulanmıştır?

8. sayfadaki Şekil 3, CFS perde duvarın deneysel ve sayısal histerezis çevrimlerini ve zarf eğrilerini karşılaştırmaktadır. Model çevrimsel dayanım artışı, maksimum yük, rijitlik kaybı ve yük terslenmesindeki boğumlanma davranışını genel olarak takip etmiştir. Çalışma, duvar deneyleriyle model arasındaki en büyük farkın %8,1 olduğunu bildirmektedir.

Aynı sayfadaki Şekil 4, bina modelinin çatı katı deplasmanı ve zemin kat katlar arası ötelenme zaman geçmişlerini sarsma tablası deneyleriyle karşılaştırmaktadır. Deney ve simülasyon eğrileri genel faz ve genlik bakımından benzer görünmekte, farkların %10 içinde kaldığı belirtilmektedir.

Bununla birlikte makalede yer sınırlaması nedeniyle yalnızca bir tipik perde duvar doğrulaması gösterilmiştir. Modelin daha kapsamlı doğrulamasının araştırma ekibinin önceki yayınlarında bulunduğu belirtilmiştir. Dolayısıyla bu preprint, bütün 18 bağlantı yapılandırması için ayrı doğrulama grafiklerini içermemektedir.

Hangi deprem kayıtları kullanılmıştır?

FEMA P695 tarafından önerilen 22 uzak alan yer hareketi kaydı seçilmiştir. Kayıtlar 1971–1999 arasında meydana gelen 14 depremden gelmekte ve büyüklükleri 6,5–7,6 arasında değişmektedir. Kaynak–saha uzaklıkları 7,1–26,4 km, ortalama uzaklık 16,4 km’dir. Kayıtlar ABD zemin sınıfı C ve D koşullarını temsil etmektedir.

Kayıt kümesinde şu depremler bulunmaktadır:

• San Fernando,
• Friuli,
• Imperial Valley,
• Superstition Hills,
• Loma Prieta,
• Cape Mendocino,
• Landers,
• Northridge,
• Kobe,
• Kocaeli,
• Chi-Chi,
• Düzce,
• Manjil,
• Hector Mine.

1999 Kocaeli depreminden iki kayıt ve 1999 Düzce depreminden bir kayıt kullanılmıştır. Bununla birlikte bu kayıtların bulunması, binanın Türkiye deprem tehlikesine göre değerlendirildiği anlamına gelmez; kayıtlar FEMA P695 uzak alan kümesinin parçasıdır ve tehlike eğrileri Los Angeles için oluşturulmuştur.

9. sayfadaki Şekil 5, 22 kaydın tepki spektrumlarını ve ortalama spektrumunu göstermektedir. Kayıtların tepe yer ivmeleri 0,21g ile 0,82g arasında değişmektedir.

Artımsal dinamik analiz nasıl uygulanmıştır?

Artımsal dinamik analizde her deprem kaydı önce 0,1g düzeyine ölçeklenmiş, daha sonra genlik 0,2g artımlarla yükseltilmiştir. Hasar ölçütü olarak en büyük katlar arası ötelenme oranı, şiddet ölçütü olarak birinci doğal periyottaki %5 sönümlü spektral ivme kullanılmıştır.

11. ve 12. sayfalardaki Şekil 8, GWB, MGO ve OSB gruplarına ait medyan artımsal dinamik analiz eğrilerini göstermektedir. Eğrinin aynı ötelenme oranında daha yüksek spektral ivmeye ulaşması, daha yüksek sismik kapasite olarak yorumlanmıştır.

OSB kaplamalı yapıların genel olarak performans sınırlarına ulaşmak için daha yüksek spektral ivme gerektirdiği görülmektedir. CFRP içeren modeller, aynı geometrik özelliklere sahip güçlendirilmemiş modellere göre çoğunlukla daha yüksek kapasite göstermiştir. Çalışmada çelik dikme kalınlığı, kaplama kalınlığı ve vida çapı arttıkça performansın yükseldiği; vida uç mesafesi arttıkça performansın düştüğü belirtilmiştir.

Hasar durumları ekonomik kayba nasıl çevrilmiştir?

Her bina katı ayrı bir maliyet birimi olarak değerlendirilmiş ve katlar arası ötelenme oranı yedi hasar sınıfına ayrılmıştır.

Bu oranlar çalışmanın ekonomik kayıp modeline ait kabullerdir. Belirli bir binada gerçek yaralanma veya ölüm olasılıklarını doğrudan temsil eden saha verileri olarak yorumlanmamalıdır.

Hangi birim maliyetler kullanılmıştır?

İnsan yaşamı için kullanılan parasal değer, çalışmanın kayıp modelindeki ekonomik kabuldür; insan yaşamının etik veya toplumsal değerini tanımlayan bir ifade değildir.

Örnek binanın maliyeti nasıl belirlenmiştir?

Örnek bina Los Angeles’ta bulunan orta standartta, altı katlı bir konut yapısı olarak modellenmiştir. Her katın alanı 146,64 m², merdiven alanı 17,16 m² olarak alınmıştır. Kullanılabilir alana göre her katta yaklaşık altı kişi bulunduğu varsayılmıştır.

ABD ticari inşaat maliyetlerinden alınan birim maliyet 3.552 ABD doları/m²’dir. Altı katlı yapının 2024 başlangıç maliyeti yaklaşık 3,125 milyon ABD doları, %5 fiyat artışıyla güncellenmiş değeri 3,281 milyon ABD doları olarak verilmiştir.

CFRP duvar bağlantıları için Çin maliyetleri ABD dolarına çevrilirken 8 Ağustos 2025 tarihinde 1 CNY=0,1394 ABD doları kuru ve ABD fiyat düzeyinin Çin’den yaklaşık 1,5 kat yüksek olduğu varsayımı kullanılmıştır.

Tablo 6’daki bütün yapılandırmaların toplam başlangıç maliyetleri \(10.000\) ABD doları biriminde 340,55–343,81 arasında, yani yaklaşık 3,4055–3,4381 milyon ABD doları arasındadır. Aynı panel ve bağlantı özelliklerine sahip güçlendirilmiş ve güçlendirilmemiş örneklerde CFRP uygulaması başlangıç maliyetini yaklaşık 27.200 ABD doları artırmaktadır.

Kırılganlık eğrileri ne göstermektedir?

13. sayfadaki Şekil 9, hemen kullanım, yapısal hasar ve göçmenin önlenmesi sınırları için lognormal kırılganlık eğrilerini göstermektedir. Bir eğrinin sağa kayması, aynı aşılma olasılığına ulaşmak için daha yüksek spektral ivme gerektiğini ve yapının daha düşük kırılganlığa sahip olduğunu ifade etmektedir.

OSB kaplamalı modeller genel olarak GWB ve MGO kaplamalı modellere göre daha sağda yer almıştır. CFRP içeren bağlantılar çoğu eşleştirilmiş modelde güçlendirilmemiş karşılıklarından daha sağa kaymıştır. Daha kalın çelik dikme ve daha kısa vida uç mesafesi de bazı performans düzeylerinde olumlu etki göstermiştir.

Tablo 5’teki 50 yıllık göçme riski nasıl değişmektedir?

Bu değerler, yalnızca aynı temel yapılandırmaya sahip CFRP’li ve CFRP’siz modellerin Tablo 5’teki göçmenin önlenmesi sınırı karşılaştırmasından hesaplanmıştır. Kaynağın sonuç bölümünde panel sırası OSB–GWB–MGO olarak yazılmasına rağmen verilen %24–%17–%16 dizisi tablodaki GWB–MGO–OSB sırasıyla uyumludur. Bu nedenle panel-değer eşleştirmesinde editoryal sıra hatası bulunmaktadır.

Maliyet tabanlı kırılganlık eğrileri ne eklemektedir?

15. ve 16. sayfalardaki Şekil 10 ve Şekil 11, maksimum ötelenme yerine parasal kayıp oranını kullanmaktadır. \(\zeta=0{,}2\), 0,4, 0,6 ve 0,8 düzeyleri için ekonomik kayıp kırılganlık eğrileri oluşturulmuştur.

Bu eğrilerde de OSB kaplamalı modellerin çoğu daha yüksek spektral ivmelerde aynı kayıp oranına ulaşmıştır. CFRP güçlendirmesi eğrileri sağa kaydırarak belirli deprem şiddetinde ekonomik kayıp olasılığını düşürmüştür. Vida uç mesafesinin 15 mm’ye düşürülmesi özellikle yüksek kayıp oranlarında bazı GWB modellerinde avantaj sağlamıştır.

Çalışmanın bu yaklaşımı, yalnızca en ağır hasarlı katı değil, her kattaki hasar ve kullanım kayıplarını parasal olarak toplaması bakımından klasik ötelenme tabanlı kırılganlıktan daha kapsamlı bir ekonomik gösterge sunmayı amaçlamaktadır.

Yaşam döngüsü maliyeti eğrileri ne göstermektedir?

17. sayfadaki Şekil 12, GWB, MGO ve OSB yapılarının toplam maliyetini hizmet süresine göre göstermektedir. Bütün eğriler başlangıç maliyetinden başlamakta ve beklenen iskonto edilmiş deprem kayıpları eklendikçe yükselmektedir.

Çalışmanın bölüm 5’te verdiği malzeme bazlı bulgular şöyledir:

Bulgular, CFRP uygulamasının üç panel grubunda da olumlu ekonomik sonuç verdiğini; ancak çelik dikme kalınlığı, kaplama kalınlığı ve vida uç mesafesi gibi diğer tasarım değişkenlerinin ekonomik etkisinin panel malzemesine bağlı olduğunu göstermektedir.

Bağlantı rijitliği neden önemlidir?

Pinching4 modeli kalibre edilirken yük–deplasman çevriminin enerji tüketme alanına öncelik verilmiş, başlangıç rijitliğinin tam uyumu ikinci planda kalmıştır. Ancak bağlantı rijitliği bina doğal periyodunu, doğal periyot deprem tehlike değerini ve dolayısıyla ekonomik kayıp hesabını değiştirmektedir.

Çalışma üç başlangıç rijitliği tanımı kullanmıştır:

• \(K_m\): Tepe noktasına kadar olan sekant rijitliği,
• \(K_e\): Tepe yükünün 0,4 katındaki noktaya kadar olan sekant rijitliği,
• \(K_0\): Başlangıçtaki teğet rijitliği.

19. sayfadaki üst grafik bu üç rijitliği bağlantının zarf eğrisi üzerinde göstermektedir. Alt grafikte ise aynı yapılar için farklı rijitlik seçimlerine bağlı maliyet–fayda eğrileri yer almaktadır.

Daha yüksek başlangıç rijitliği seçildiğinde yapının doğal periyodu kısalmakta ve maliyet–fayda oranının 1’e ulaşma süresi genellikle azalmaktadır. Araştırmacılar \(K_0\) seçiminin önceki risk analizleriyle daha tutarlı olduğunu belirtmiştir. \(K_m\) kullanıldığında bazı eğriler negatif maliyet–fayda oranı vermektedir.

Başabaş süreleri ve son maliyet–fayda oranları nelerdir?

Şekil 14 üzerinde yaklaşık 3,60; 3,77; 4,61; 6,29; 7,67; 8,95; 9,81 ve 20,46 yıl gibi çeşitli başabaş etiketleri bulunmaktadır. Bu nedenle sonuç bölümündeki “ilk on yıl içinde başabaş” ifadesi yalnızca belirli rijitlik seçimleri için geçerlidir; bütün eğrileri kapsamamaktadır.

Bu değer–malzeme eşleştirmesi Şekil 14’teki \(K_0\) eğrilerinin son noktalarından ve şekil açıklamasındaki panel sırasından okunmaktadır. Sonuç metni değerleri 4,46, 5,57 ve 3,42 olarak vermiş ancak panel adlarını aynı cümlede açıkça tekrar etmemiştir.

Parasal tasarruf sonuçlarında hangi sorun vardır?

Kaynak, CFRP güçlendirmesiyle üç panel grubu için yaşam döngüsü maliyetinin 3,718; 11,837 ve 4,201 milyon ABD doları azaldığını bildirmektedir. Ancak:

• Örnek binanın başlangıç maliyeti yaklaşık 3,4 milyon ABD dolarıdır.
• Şekil 12’de 50 yıllık toplam maliyetler yaklaşık 5 milyon ABD doları düzeyindedir.
• CFRP’nin kaldırılmasının bölüm 5’te verilen etkileri yalnızca %0,72, %2,33 ve %0,84’tür.
• Grafiklerde güçlendirilmiş ve güçlendirilmemiş eğriler arasındaki fark milyonlarca dolar büyüklüğünde görünmemektedir.

Bu nedenle “milyon ABD doları” ifadesi ve panel sıralaması kaynak içinde güvenilir biçimde uzlaştırılamamaktadır. Sayıların 3,718×10⁴, 11,837×10⁴ ve 4,201×10⁴ ABD doları olarak amaçlanmış olması yüzdelere daha yakındır; fakat çalışma açık bir düzeltme vermediği için bu yorum doğrulanmış sonuç olarak sunulamaz.

Çalışmanın güçlü yönleri nelerdir?

• Bağlantı deneyi, duvar modeli ve bütün bina analizini çok ölçekli bir çerçevede birleştirmektedir.
• Sayısal model hem çevrimsel duvar deneyleri hem de sarsma tablası zaman geçmişleriyle karşılaştırılmıştır.
• FEMA P695 uzak alan kayıt kümesinden 22 deprem kaydı kullanılmıştır.
• Yalnızca taşıma kapasitesi değil, yıllık ve 50 yıllık hasar olasılıkları hesaplanmıştır.
• Kat ötelenmesine dayalı performans kırılganlığıyla maliyet tabanlı kırılganlık birlikte ele alınmıştır.
• Başlangıç maliyeti, doğrudan hasar, işlev kaybı ve dolaylı ekonomik kayıplar aynı yaşam döngüsü hesabına dâhil edilmiştir.
• Panel malzemesi, çelik dikme kalınlığı, panel kalınlığı, vida uç mesafesi, vida çapı ve CFRP kullanımı parametrik olarak karşılaştırılmıştır.
• Bağlantı başlangıç rijitliği seçiminin ekonomik sonuçları nasıl değiştirebildiği ayrıca incelenmiştir.
• CFRP’nin ek ilk maliyetine rağmen uzun dönemde ekonomik olup olmadığı doğrudan maliyet–fayda oranıyla değerlendirilmiştir.

Çalışmanın sınırlılıkları nelerdir?

• Çalışma hakem değerlendirmesinden geçmemiş bir preprinttir.
• Örnek bina ve deprem tehlikesi Los Angeles koşullarına özgüdür.
• ABD ve Çin arasındaki fiyat düzeyi 1,5 katsayısıyla temsil edilmiştir; ayrıntılı piyasa karşılaştırması verilmemiştir.
• 50 yıllık sonuçlar %5 sabit yıllık iskonto oranına duyarlıdır; farklı iskonto senaryoları sunulmamıştır.
• Deprem tehlikesi, inşaat maliyeti, yaralanma maliyeti ve kullanım oranlarına ilişkin epistemik belirsizlikler kapsamlı bir olasılık analiziyle yayılmamıştır.
• Yer hareketi kayıtları uzak alan kümesidir; yakın fay atımları ve yönlülük etkileri ayrıca incelenmemiştir.
• CFRP’nin yaşlanması, yapıştırıcının çevresel bozulması, yangın etkisi ve 50 yıllık bakım gereksinimi modellenmemiştir.
• CFRP uygulamasındaki işçilik kalitesi ve saha hataları modele dâhil edilmemiştir.
• Bütün bina modeli deneysel bağlantıları eşdeğer histeretik elemanlarla temsil etmektedir; yerel çatlak ilerlemesi doğrudan çözülmemiştir.
• Makale yalnızca bir tipik duvar doğrulama grafiği göstermektedir.
• İnsan yaralanması ve ölüm oranları doğrudan bu bina tipine ait yeni ampirik verilerden elde edilmemiştir.
• Birinci deprem tehlikesi denkleminde olası işaret hatası bulunmaktadır.
• Lognormal kırılganlık denklemlerinde \(\beta\) gösterimi standart biçimle uyuşmamaktadır.
• Panel türlerine atanan performans artışı, risk azalması ve parasal tasarruf sıralamaları metin içinde tutarlı değildir.
• Parasal tasarrufların “milyon ABD doları” olarak verilmesi grafik ve yüzde sonuçlarıyla çelişmektedir.
• İlk on yılda başabaş iddiası, 20,46 yıllık ve negatif CBR içeren rijitlik duyarlılığı sonuçlarını kapsamamaktadır.
• Tablo 7 ve Şekil 13 açıklamalarında editoryal başlık sorunları bulunmaktadır.

Çalışma hangi sonuçları desteklemektedir?

• CFRP ile güçlendirilen vida bağlantıları, incelenen sayısal CFS bina modellerinde sismik kapasiteyi artırabilmektedir.
• CFRP, aynı temel yapılandırmadaki güçlendirilmemiş modellerle karşılaştırıldığında 50 yıllık göçmenin önlenmesi sınırı aşılma olasılığını azaltmıştır.
• OSB kaplamalı modeller, incelenen örnekler içinde genel olarak daha yüksek spektral ivme kapasitesine ve daha düşük kırılganlığa sahiptir.
• CFRP’nin ek başlangıç maliyeti, çalışmanın temel ekonomik senaryolarında beklenen deprem kaybı azalmasıyla karşılanabilmektedir.
• Çelik dikme, panel ve bağlantı ayrıntılarının ekonomik etkisi panel malzemesine bağlıdır.
• Maliyet tabanlı kırılganlık, bütün katlardaki hasarları parasal olarak birleştirerek yalnızca en büyük kat ötelenmesine göre daha geniş bir ekonomik görünüm sunmaktadır.
• Bağlantı başlangıç rijitliği seçimi bina periyodunu ve hesaplanan maliyet–fayda sonucunu belirgin biçimde değiştirebilir.

Çalışma neyi kanıtlamamaktadır?

• CFRP güçlendirmesinin bütün CFS binalarda aynı oranda risk azalması sağlayacağını göstermemektedir.
• Türkiye’deki CFS yapıların aynı başabaş süresine veya maliyet–fayda oranına sahip olacağını göstermemektedir.
• OSB, GWB veya MGO’dan birinin bütün iklim, yangın ve kullanım koşullarında en iyi panel olduğunu kanıtlamamaktadır.
• CFRP’nin 50 yıl boyunca bakım gerektirmeden aynı mekanik özellikleri koruyacağını göstermemektedir.
• Belirli bir vida uç mesafesinin bütün bağlantılar için optimum olduğunu göstermemektedir.
• Gerçek bir binada ölçülmüş 50 yıllık ekonomik tasarruf sunmamaktadır.
• Sonuç bölümündeki milyon dolarlık tasarrufların doğru birim ve malzeme sırasına sahip olduğunu doğrulamamaktadır.
• Bütün rijitlik modellemelerinde ilk on yılda başabaş sağlandığını göstermemektedir.
• Yapının deprem sonrasında kesintisiz kullanılabilir veya hızla onarılabilir olduğunu doğrudan ölçmemektedir.
• Çalışmadaki ekonomik göstergeler bir yapı ruhsatı, tasarım standardı veya yatırım garantisi yerine geçmemektedir.

Geçmiş, bugün ve gelecek açısından önemi nedir?

Geçmişte CFS yapı araştırmaları çoğunlukla bağlantı dayanımı, duvar taşıma kapasitesi veya göçme riski üzerine yoğunlaşmıştır. Bu çalışma, bağlantı düzeyindeki CFRP güçlendirmesini bütün bina deprem riski ve 50 yıllık ekonomik sonuçlarla ilişkilendirmektedir.

Bugünkü katkısı, deprem mühendisliği performans göstergelerini yatırım kararlarının anlayabileceği başabaş süresi ve maliyet–fayda oranı gibi ekonomik ölçütlere dönüştürmesidir. Ayrıca başlangıç rijitliği gibi sayısal modelleme tercihlerinin yalnızca yapısal tepkiyi değil, ekonomik sonucu da değiştirebildiğini göstermektedir.

Gelecekte yöntemin hakemli bir sürümde birim ve sıra tutarsızlıkları giderilerek sunulması; farklı deprem bölgeleri, yakın fay kayıtları, değişken iskonto oranları, CFRP yaşlanması, bakım maliyetleri ve saha uygulama kalitesiyle yeniden değerlendirilmesi gerekmektedir. Türkiye için yerel tehlike, maliyet ve bina kullanım verileriyle bağımsız bir uygulama yapılmadan doğrudan ekonomik karar verilmemelidir.

Çalışmanın Yöntemi ve Bulguları

Çalışma tasarımının teknik özeti

İncelenen yapı parametreleri

Ana sismik bulgular

Ana ekonomik bulgular

Şekillerin kendi başına anlattığı temel sonuçlar

Bulguların dengeli yorumu

Çalışmanın en güçlü ve iç tutarlılığı en yüksek sonucu, aynı temel yapılandırmadaki CFRP’li modellerin güçlendirilmemiş modellerden daha düşük 50 yıllık göçme olasılığı ve daha düşük yaşam döngüsü maliyeti göstermesidir. Bu sonuç hem kırılganlık tablolarında hem de maliyet eğrilerinde genel olarak aynı yöndedir.

Bununla birlikte performans yüzdelerinin panel sıralaması, parasal tasarrufların birimi ve bütün senaryolar için başabaş süresi güvenilir biçimde tek bir sonuca indirgenememektedir. Bu nedenle Verianla değerlendirmesinde göreli risk ve yüzde maliyet değişimleri esas alınmış; tartışmalı milyon dolarlık değerler doğrulanmış ekonomik tasarruf olarak sunulmamıştır.

Araştırma, CFRP’nin her koşulda en ucuz başlangıç çözümü olduğunu değil, daha yüksek başlangıç yatırımının belirli risk ve maliyet kabulleri altında uzun dönem kayıpları azaltabildiğini göstermektedir. Sonuçların gerçek proje kararına dönüştürülmesi için yerel tehlike, malzeme fiyatı, işçilik kalitesi, bakım süresi ve iskonto oranı üzerinde proje özelinde analiz yapılmalıdır.

Kaynak ve Yöntem Notu

Çalışmanın tam özgün adı: Risk-based seismic life-cycle cost-benefit analysis of CFS structures with CFRP-toughened screw connections

Yazarlar ve doğru sıralama: Keyu Chen; Liqiang Jiang; Liping Wang; Xinyuan Cheng; Shizhong Zhou; Xingshuo Zhang.

Yazar adı tutarsızlığı: Başlık sayfası ve SSRN kaydında son yazar “Xingshuo Zhang” biçiminde yer alırken CRediT katkı bölümünde “Xingshou Zhang” yazılmıştır. Bibliyografik kimlik için başlık sayfası ve SSRN kaydındaki Xingshuo Zhang kullanılmıştır.

Eş birinci yazar: Eş katkı veya eş birinci yazarlık bilgisi belirtilmemiştir.

Sorumlu yazar: Liqiang Jiang.

İletişim adresi: jianglq2019@csu.edu.cn

Kurumlar:

• School of Civil Engineering, Central South University, Changsha 410000, China.
• National Engineering Research Center for High Speed Railway Construction, Changsha 410004, China.

DOI:10.2139/ssrn.6923006

Resmî kaynak bağlantısı:https://ssrn.com/abstract=6923006

Yayın platformu: SSRN.

Yayımlanma tarihi: 12 Haziran 2026.

Yayın yılı: 2026.

Sayfa sayısı: 23.

Kaynak türü: Deneysel bağlantı verileri, doğrulanmış sayısal yapı modeli, olasılıksal deprem riski ve yaşam döngüsü maliyeti analizi içeren preprint araştırma makalesi.

Hakemlik durumu: Çalışma hakem değerlendirmesinden geçmemiştir. Sonuçlar, formüller ve ekonomik çıkarımlar bu sınırlılık dikkate alınarak okunmalıdır.

Dergi: Hakemli dergi bilgisi bulunmamaktadır.

Özgün yayınevi: Hakemli dergi yayınevi bulunmamaktadır; çalışma SSRN üzerinde preprint olarak sunulmuştur.

Hakemli sürüm durumu: 5 Ağustos 2026 tarihli bibliyografik kontrolde aynı başlıkla yayımlanmış hakemli bir dergi sürümü doğrulanamamıştır.

Yazar katkıları: Keyu Chen; ilk taslak, görselleştirme, doğrulama, gözetim, yazılım, biçimsel analiz, veri düzenleme ve kaynak sağlama görevlerini üstlenmiştir. Liqiang Jiang; inceleme ve düzenleme, yazılım, kaynaklar, proje yönetimi, yöntem, araştırma, finansman ve kavramsallaştırmaya katkıda bulunmuştur. Liping Wang; inceleme ve düzenleme, araştırma ve proje yönetimine katkı vermiştir. Xinyuan Cheng, Shizhong Zhou ve son yazar; kaynak, araştırma, biçimsel analiz ve veri düzenlemeye katkıda bulunmuştur.

Finansman: National Natural Science Foundation of China 52378209, 52008398 ve 52208224 numaralı destekleri; Hunan Province Science and Technology Project Huxiang Young Talents Program 2023RC3057 ve Furong Plan Youth Talent Support Project 2025QT-44.

Çıkar çatışması: Yazarlar, çalışmayı etkileyebilecek bilinen mali çıkar veya kişisel ilişki bulunmadığını beyan etmiştir.

Veri erişimi: Kullanılan veya analiz edilen veri kümelerinin sorumlu yazardan makul talep üzerine edinilebileceği belirtilmiştir. Herkese açık veri deposu bağlantısı verilmemiştir.

Bu Türkçe makale yüklenen çalışmanın başlık, özet, yöntem, 12 numaralı denklem, yedi tablo, 14 şekil, model doğrulaması, artımsal dinamik analizleri, kırılganlık eğrileri, yaşam döngüsü maliyeti, maliyet–fayda analizi, sonuç ve sınırlılıkları incelenerek hazırlanmıştır. Bilimsel içerik yalnızca bu çalışmaya dayanmaktadır. Haricî kontrol yalnızca DOI, SSRN kayıt tarihi, yazar kimliği ve yayın durumunun bibliyografik doğrulaması için kullanılmıştır.

Kaynakta bulunan temel tutarsızlıklar şunlardır: deprem tehlikesi denklemindeki olası eksik eksi işareti; lognormal kırılganlık denklemlerindeki \(\beta\) gösterimi; OSB, GWB ve MGO için yüzde sonuçların sıralama uyuşmazlığı; yaşam döngüsü tasarruflarının “milyon ABD doları” olarak verilmesiyle grafik ölçeği arasındaki çelişki; ilk on yılda başabaş iddiasına karşı 20,46 yıllık sonuç ve negatif CBR eğrileri; Tablo 7 ile Şekil 13 başlık sorunları ve son yazar adındaki yazım farklılığıdır.

Çalışma CFRP ile güçlendirilmiş vida bağlantılarının incelenen CFS bina modellerinde deprem riskini ve beklenen yaşam döngüsü maliyetini azaltabileceğini desteklemektedir. Çalışma Türkiye’deki yapılar için doğrudan tasarım değeri, garanti edilmiş parasal tasarruf, kesin başabaş süresi veya proje bazlı güvenlik onayı sunmamaktadır.