Tarih boyunca muhteşem şehirler ve yapılar inşa ettik, ancak bunlar doğal güçler tarafından yok edildiler. Yeryüzündeki en zarar verici doğa olaylarından biri, sismik dalgalar göndererek binaların çökmesine, insanların ölmesine ve hasar ve restorasyon nedeniyle muazzam mali kayıplara neden olan depremlerdir.
Ulusal Deprem Bilgi Merkezi, her yıl tipik olarak 20.000 deprem olduğunu ve bunların 16’sının büyük felaket olduğunu tahmin etmektedir. 14 Ağustos 2021’de Haiti’nin güneybatısını sarsan 7,2 büyüklüğündeki deprem yaklaşık 2.000 kişinin ölümüne yol açmıştır. Binaların içinde yaşayanlar varken çökmesi, geçmiş depremlerde olduğu gibi yıkıma önemli ölçüde katkıda bulunmuş ve depreme dayanıklı inşaatı zorunlu hale getirmiştir.
Mühendisler son birkaç on yılda yeni bina tasarımları ve malzemeler kullanarak binaların depreme dayanıklılığını artırdı. Okumaya devam ederek veya aşağıdaki infografiğe geçerek modern binaların depreme nasıl dayanıklı hale getirildiğini öğrenin.
Depremlerin Binalar Üzerindeki Etkileri
Depreme dayanıklı binaların özelliklerine bakmadan önce depremlerin insan yapımı yapıları nasıl etkilediğini anlamak hayati önem taşımaktadır. Bir deprem meydana geldiğinde, şok dalgalarının her yöne ulaşan kısa ve hızlı patlamalar halinde yer boyunca ilerlemesine neden olur. Binalar tipik olarak ağırlıkları ve yerçekimi tarafından üretilen dikey kuvvetlere dayanabilir, ancak depremler tarafından üretilen yan yana kuvvetlere dayanamaz.
Duvarlar, zeminler, kolonlar, kirişler ve bunları bir arada tutan bağlantı elemanları bu yatay hareketin bir sonucu olarak titreşir. Binaların alt ve üst hareketleri birbirinden ayrılır, destek çerçevesi üzerinde önemli bir baskı oluşturur ve sonuçta tüm yapının çökmesine neden olur.
Bir Yapıyı Depreme Dayanıklı Hale Getirmek
Mühendisler, depreme dayanıklı bir bina oluştururken yapıyı güçlendirmek ve olası bir depremin etkilerini azaltmak için çalışırlar. Yapılar depremler sırasında açığa çıkan enerji tarafından bir yöne doğru itildiğinden, teknik, binanın karşıt yöne doğru itilmesini içerir. İşte yapıları depreme daha dayanıklı hale getirmek için birkaç teknik.
1. Uyarlanabilir bir temel oluşturun
Taban izolasyonu, zemin gerilimlerine dayanmak amacıyla binanın temelini zeminden “yükseltmek” için kullanılan bir tekniktir. Taban izolasyonu, esnek çelik, kauçuk ve kurşun pedlerin üzerine bir yapı inşa edilmesini gerektirir. Deprem sırasında temel sallandığında izolatörler titreşir, ancak binanın kendisi hareket etmez. Sonuç olarak, sismik titreşimler başarılı bir şekilde emilir ve binadan geçmesi engellenir.
2. Karşı Kuvvette Sönümleme Güçleri
Otomobillerde kullanılan amortisörlere aşina iseniz, mühendislerin depreme dayanıklı binalarda da amortisörlerin bir çeşidini kullandığını öğrenmek sizi şaşırtabilir. Amortisörler otomobillerdekine benzer şekilde çalışırlar: şok dalgalarının kuvvetini azaltırlar ve yapı üzerindeki gerilimi azaltırlar. Bunu başarmak için sarkaç gücü ve titreşim kontrol cihazları kullanılır.
Titreşimi kontrol etmek için cihazlar
Bu teknik, bir yapının her seviyesinde kolonlar ve kirişler arasına damperlerin yerleştirilmesini içerir. Her bir damper silikon yağı içeren bir silindir ve piston başlarından oluşur. Bir deprem olduğunda, yapının titreşim enerjisi, yağa baskı yapan pistonlara aktarılır. Titreşimlerin kuvveti daha sonra enerjinin ısıya dönüşmesi sonucu dağılır.
Sarkaç Gücü
Çoğunlukla gökdelenlerde kullanılan sarkaç gücü, bir başka tipik sönümleme tekniğidir. Mühendisler bunu, binanın tepesindeki hidrolik bir sisteme bağlı çelik kablolara büyükçe bir top asarak yaparlar.
Top bir sarkaç gibi çalışır ve sallanmaya başladığında binayı sabitlemek için ters yönde sallanır. Sönümleme gibi bu özellikler de deprem sırasında binanın hareketine denk gelecek ve buna karşı koyacak şekilde ayarlanır.
3. Yapıları Titreşimden Koruyun
Araştırmacılar, binaların depremlerden kaynaklanan enerjiyi sadece karşı koymak yerine tamamen saptırıp yeniden yönlendirebilecekleri yöntemler üzerinde çalışıyorlar. “Sismik görünmezlik pelerini” olarak bilinen bu buluş, 100 eşmerkezli plastik ve beton halkadan bir pelerin yapılmasını ve binanın temelinin en az üç metre altına gömülmesini gerektiriyor.
Hareket kolaylığı, sismik dalgaları halkalara girdiklerinde dış halkalara geçmeye zorlar. Sonuç olarak dalgalar etkili bir şekilde yapıdan uzağa yönlendirilir ve yeryüzüne dağılır.
4. Binanın Yapısının Güçlendirilmesi
Binalar çökmeye dayanabilmek için içlerinden geçen sismik kuvvetleri yeniden dağıtmalıdır. Bir bina, perde duvarlar, çapraz destekler, diyaframlar ve moment dirençli çerçeveler ile güçlendirilebilir.
Perde duvarlar, deprem kuvvetlerinin aktarılmasına yardımcı olabilecek pratik bir inşaat tekniğidir. Birkaç panelden oluşan bu duvarlar, bir binanın hareket ettirilirken şeklini korumasına yardımcı olur. Perde duvarlar sıklıkla çelik çapraz kirişlerle desteklenir. Bu kirişler hem sıkıştırma hem de gerilmeyi destekleme kapasitesine sahiptir, bu da itme ve basınç gerilmelerine direnmelerine yardımcı olur.
Bir binanın yapısının bir diğer önemli bileşeni de diyaframıdır. Binanın zeminleri, çatısı ve bunların üzerindeki güvertelerden oluşan diyaframlar, kuvvetlerin binanın dikey desteklerine itilmesine ve zemin geriliminin hafifletilmesine yardımcı olur.
Moment dirençli çerçeveler, bir yapıyı tasarlarken mimarlara daha fazla özgürlük sağlar. Bu elemanlar binadaki birleşim noktaları arasına yerleştirilir ve birleşim noktaları sert kalırken kolon ve kirişlerin esnemesine izin verir. Sonuç olarak, bina bir depremin daha büyük kuvvetlerine dayanabilirken, mimarların bina bileşenlerini uygun gördükleri şekilde düzenlemelerine izin verir.
Depreme Dayanıklı Malzemeler
Amortisörler, sarkaçlar ve “görünmezlik pelerinleri” bir dereceye kadar enerjiyi dağıtmaya yardımcı olabilir, ancak bir bina için seçilen malzemeler de onun stabilitesinden sorumludur.
Ahşap ve Çelik Malzemesinin Deprem Önleyici Etkisi
Bir malzemenin stres ve titreşime dayanabilmesi için yüksek sünekliğe (önemli deformasyonlara ve gerilime dayanma kapasitesi) sahip olması gerekir. Çeşitli şekillerde bulunan ve binaların kırılmadan bükülmesini sağlayan yapısal çelik, modern binaların yapımında sıklıkla kullanılmaktadır. Hafif yapısına kıyasla kayda değer mukavemeti nedeniyle ahşap da beklenmedik derecede sünek bir malzemedir.
Deprem Hasarını Önleyici Çağdaş Malzemeler
Mühendisler ve bilim insanları şekillerini daha da iyi koruyan yeni yapı malzemeleri yaratmak için çalışıyorlar. Şekil hafızalı alaşımlar, orijinal şekline geri dönerken önemli strese dayanabilen bir yenilik örneğidir. Buna ek olarak, kolonlar %38’e kadar daha fazla mukavemet ve süneklik sunmak için fiber takviyeli plastik sargı ile kaplanabilir. Bu tür plastik sargılar çeşitli polimerlerden üretilir.
Binaları güçlendirmek için mühendisler artık doğal malzemelere başvuruyor. Hem örümcek ipeğinin yüksek mukavemet-boyut oranı hem de midyelerin esnek olmayan ancak yapışkan lifleri yapı malzemelerinde kullanım için umut vaat ediyor. Bambu ve 3D baskılı malzemeler, neredeyse sonsuz tasarım seçeneğine sahip hafif, birbirine kenetlenen yapılar olmalarının yanı sıra, bir binanın direncini daha da artırma özelliğine sahiptir.
Mühendisler ve bilim insanları yıllar içinde depreme dayanıklı bir dizi etkili bina inşa yöntemi geliştirmiştir. Günümüzün malzemeleri ve teknolojisi oldukça sofistike olsa da, binaların hasar görmeden güçlü depremlere tamamen direnmesi her zaman mümkün değildir. Ancak yine de bir bina yıkılmayı önleyip insanların ve toplumların hayatını kurtarabiliyorsa bunu büyük bir başarı olarak kabul edebiliriz.
Kaynak: bigrentz.com/blog/earthquake-proof-buildings
