Tarih boyunca insanlar pek çok etkileyici bina ve şehir inşa etti, ancak doğanın gücü karşısında yenik düştüler. Şiddetli bir deprem, potansiyel yıkıma karşı yeterince önlem almamış bir toplumda, binlerce kişinin hayatını etkileyebilir, maddi ve manevi telafisi zor kayıplara yol açabilir. Olası bir deprem felaketinden en az zararla çıkmanın en etkili yolu, geçerli inşaat ve sismik tasarım standartlarına uygun depreme dayanıklı yapılar inşa etmektir. Herhangi bir inşaat projesine başlamadan önce, mühendisler inşaat alanının sismik aktivitesini değerlendirmeli ve uygun inşaat yapım aşamaları doğrultusunda bir tasarım önermelidir.
Onlarca yıldır depreme karşı önlemler almaya çalışan mühendisler, depremlerin yapılar üzerindeki etkilerini anlama konusunda önemli aşamalar kaydetmiştir. İnşaat şirketleri, deprem hasarlarına karşı daha dayanıklı yapılar inşa etmenin yanı sıra, bu yenilikleri eski yapıları yenilemek ve daha sağlam hale getirmek için de kullanırlar. Günümüzde depreme dayanıklı yapılar nasıl tasarlanıyor öğrenmek için yazımızı okumaya devam edebilirsiniz.
Depremler Binaları Nasıl Etkiler?
Depreme dayanıklı yapıların özelliklerine geçmeden önce, depremlerin yapıları nasıl etkilediğini anlamak önemlidir. Depremler, yerkabuğundaki kaya gruplarının kayması ve çarpışması neticesinde meydana gelir. Bu kayma ve çarpışma hareketi, kaya kütlesi boyunca kilometrelerce uzanabilen bir fay hattı üzerinde gerçekleşir. Bu hareketin sonucunda, yerkabuğunun her yönünde, kısa ve hızlı aralıklarla yayılan sismik dalgalar, zeminin yüzeyde titreşmesine ve sallanmasına neden olan muazzam miktarda enerji açığa çıkarır. Geleneksel yöntemlerle inşa edilen binalar genellikle ağırlıklarından ve yerçekiminden kaynaklanan dikey kuvvetlerle başa çıkabilse de depremden kaynaklanan sismik dalgaların neden olduğu yatay kuvvetlere dayanamaz.
Bu yatay hareket duvarları, döşemeleri, kolonları, kirişleri ve bunları bir arada tutan bağlantı elemanlarında titreşime neden olur. Yapıların alt ve üst kısımları arasındaki hareket farkından doğan aşırı stres destek çerçevesinin yırtılmasına ve sonunda tüm yapının çökmesine neden olur.
Depreme Dayanıklı Yapılar Nasıl Yapılır?
Büyük bir inşaat projesine başlamadan önce mühendisler, öncelikle inşaat alanının sismik aktivitesini değerlendirirler. Daha sonra, depreme karşı dayanıklı bir bina tasarlamak amacıyla yapıyı güçlendirmek ve olası bir depremde yıkılmamasını sağlamak için çalışırlar. Depremler binaları yanal olarak iten bir enerji açığa çıkardığından, tasarım stratejisi binanın ters yönde itilmesini içerir.
Deprem sırasında bir yapının hasar görmesini önlemeye yardımcı olabilecek bazı özel bina teknikleri şunlardır:
1. Esnek Bir Temel
Sismik dalgaların neden olduğu zemin kuvvetlerine karşı koymak için, taban izolasyonu adı verilen bir yöntemle binanın temeli kaldırılır. Taban izolasyonunda bina, çelik, kauçuk ve kurşundan yapılmış esnek pedlerin üzerine inşa edilir. Bir deprem meydana geldiğinde, bu izolatörler titreşirken binanın kendisi sabit kalır. Taban izolasyonu, sismik dalgaları sönümlemede ve yapıya ulaşmasını önlemede etkilidir.
2. Karşı Kuvvetler
Mühendisler depreme dayanıklı yapılar inşa etmede otomobillerde kullanılan amortisör sistemine benzer bir sistem kullanabilirler. Bu amortisörler şok dalgalarının büyüklüğü ve yapıya binen baskıyı azaltmaya yardımcı olur. Bunu sağlamak için, titreşim kontrol aygıtlarını ve sarkaç gücünü kullanır. Sarkaç gücünden istifade etmek için mühendisler, binanın tepesinde bulunan bir hidrolik sisteme çelik kablolara büyük bir top asarlar. Bina sallanmaya başladığında, top bir sarkaç görevi görür ve binayı stabilize etmek için ters yönde hareket eder.
3. Titreşimsiz Binalar
Yapıların deprem kaynakları güçlere karşı koymaya çalışması yerine, bu enerjiyi yeniden yönlendirmesi de bir seçenek olarak karşımıza çıkıyor. Bu teknoloji, eşmerkezli plastik ve beton halkalardan oluşan bir perde inşa edilmesini ve bina temelinin en az 1 metre altına gömülmesini içeriyor. Sismik dalgalar bu perdeye ulaştığında perdenin dış halkalarına doğru ilerlemeye zorlanır ve sonuç olarak binadan uzaklaştırılarak zemine dağıtılır.
4. Güçlü Bina Yapıları
Yapılar üzerlerine binen kuvvetleri yeniden dağıtarak, bir deprem sırasında çökmeye karşı dayanmaya çalışırlar. Bunun için, perde duvarlar, çapraz destekler, diyaframlar ve moment dirençli çerçeveler gibi güçlendirme sistemlerinden faydalanılır.
Birden fazla panelden oluşan perde duvarlar, binanın hareket sırasında şeklini korumasına yardımcı olur. Perde duvarlar genellikle çelikten yapılmış diyagonal kirişlerle desteklenir.
Binanın zemini, çatısı ve bunların üzerine yerleştirilen döşemelerden oluşan diyaframlar, zemindeki gerilimin giderilmesine ve itme kuvvetlerinin binanın dikey yapılarına doğru yönlendirilmesine yardımcı olur.
Bir yapının tasarımında ek esneklik sağlayan moment dirençli çerçeveler binanın birleşim noktaları arasına yerleştirilir ve birleşim noktaları rijit kalırken kolon ve kirişlerin bükülmesine izin verir. Böylece bina, bir depremin daha büyük kuvvetlerine karşı koyabilir.
Depreme Dayanıklı Malzemeler
Amortisörler, sarkaçlar ve halka perde yapılar enerjiyi belli bir dereceye kadar dağıtmaya yardımcı olsa da kullanılan malzemeler de bir binanın stabilitesinden sorumludur.
1. Çelik ve Ahşap
Bir malzemenin gerilime ve titreşime karşı dayanabilmesi için büyük deformasyonlara ve gerilmelere maruz kalabilme yeteneğine sahip olmalıdır. Modern binalar genellikle binaların kırılmadan bükülmesini sağlayan yapısal çelik ile inşa edilir. Ahşap da hafif yapısına karşın yüksek mukavemeti nedeniyle şaşırtıcı derecede deformasyonlara ve gerilmelere dayanıklı bir malzemedir.
2. Yenilikçi Malzemeler
Bilim insanları ve mühendisler hem ağır gerilmelere dayanma hem de orijinal şekillerine geri dönme yeteneğine sahip şekil hafızalı alaşımlar gibi yeni yapı malzemeleri geliştirir ve bu malzemeler üzerine çalışmalar yapar. Ayrıca, kolonların etrafına sarılarak %38’e kadar ilave güç ve süneklik sağlayabilen çeşitli polimerlerden imal edilmiş elyaf takviyeli plastik sargılar da mevcuttur.
Mühendisler binaları güçlendirmek için doğal unsurlardan da destek alır. Midyelerin yapışkan ancak sert lifleri ve örümcek ipeğinin mukavemet-boyut oranı, depreme dayanıklı yapıların oluşturulmasında şaşırtıcı özellikler sunar. Bambu ve 3D baskılı malzemeler de binalar için potansiyel olarak daha fazla direnç sağlayabilecek sınırsız formlara sahip hafif ve birbirine kenetlenen yapılar olarak işlev görebilir.
