Deprem öngörülemez ve önlenemez bir gerçektir. Bu nedenle can ve mal kaybını en aza indirgemek için yapılacak tek şey binanın depreme dayanıklı biçimde inşa edilmesidir. Bir deprem vurduğunda, zemin (ve ona bağlı bina) depremin hareketiyle hareket ederek binada büyük hasara neden olur.
Sabit tabanlı binalar gibi daha geleneksel yapılar, doğrudan zemin üzerine inşa edilme eğilimindedir. Bu, sık sık deprem yaşamayan yerler için geleneksel bir yöntem olsa da deprem kuşağındaki ülkelerde uygulanması genellikle önerilmez. Bunun yerine daha çok taban izolasyonu denilen bir uygulama karşımıza çıkmaktadır.
Taban izolasyonu ya da sismik izolasyon denilen bu yöntemde amaç yapının tabanına esnek ve enerji sönümleyici elemanlar yerleştirilerek yapının periyodunu artırıp zeminden yapıya aktarılan deprem kuvvetlerinin azaltılmasıdır. Bu tür sistemler tüm dünyada kullanılmaktadır ve en çok Yeni Zelanda, Hindistan, Japonya, İtalya ve Amerika Birleşik Devletleri’nde yaygındır.
Bir deprem sırasında, bir bina zemine göre yaklaşık 300 mm veya daha fazla hareket edebilir. Oysa ki bina, esnek mesnetler üzerinde zeminden uzakta inşa edildiğinde, bir deprem sırasında çok az hareket edecek veya hiç hareket etmeyecektir. Ancak sabit tabanlı yani doğrudan zemin üzerine inşa edilmiş bir bina, bir depremin hareketiyle hareket edecek ve sonuç olarak büyük hasara maruz kalma riskliyle karışılacaktır. ( Bu videodan iki yapı arasındaki farkı izleyebilirsiniz: https://www.sciencelearn.org.nz/videos/558-shaken-not-stirred)
Günümüzde bir çok bina yukarıda örneğini verdiğimiz gibi bir çok modern, bilimsel yaklaşımla hazırlanmış teknikler kullanılarak inşa edilmektedir. Bu yazının devamında belli bir sıralama olmaksızın, dünyanın dört bir yanından depreme dayanıklı binalardan bazılarına bir göz atalım.
Dünyada Depreme Dayanıklı Binalardan Bazı Örnekler
Sabiha Gökçen Uluslararası Havalimanı
Aslında bir çoğumuzun muhtemelen bilmediği bir bilgi, İstanbul Anadolu yakasında bulunan Sabiha Gökçen Havalimanının dünyanın depremlere en dayanıklı yapılarının arasında yer almasıdır. Mühendislik firması Ove Arup tarafından, planlanan bu havalimanı, yanal deprem yüklerini %80 azaltmak için 300 izolatör kullanmaktadır. Bu da onu en büyük sismik olarak izole edilmiş yapı haline getirir.
Sismik izolatör, bodrum katlarında kullanılan takviyeli beton kolonlarla binanın üst kısmının alt kısmından bağımsız olarak hareket etmesine imkan verir. Deprem sırasında binanın kontrollü bir şekilde hareket etmesini sağlayarak, sarsıntının yarattığı şiddeti en aza indirir. Bu izolatörler sayesinde 8 şiddetinde ki bir depremde bile terminal depremin etkisini normal binalara göre 5 kat daha az hissedecektir.
Transamerica Piramidi (San Francisco, ABD)
Transamerica Piramidi, ABD’nin San Francisco kentinde yer alan bir gökdelendir. Bina 1972 yılında Transamerica Corporation’un genel merkezi olarak inşa edilmiştir. Tamamlandığında 260 metre yüksekliği ile dünyanın altıncı en yüksek binası olan bu gökdelen, günümüzde de San Francisco’nun en yüksek binasıdır.
William Pereira tarafından tasarlanan ve Hathaway Dinwiddie Construction Company tarafından inşa edilen Transamerica Piramidi, sismik yüklerle hareket etmek üzere tasarlanan 15.54 metre derinliğindeki çelik ve beton temel sayesinde deprem anında içindekilere güven veren bir yapıdır. İç çerçeveler ve benzersiz bir kafes sistemiyle desteklenen bu yapı, karmaşık kombinasyonlarla dizayn edildiği için burulma hareketlerine karşı dirençlidir ve büyük yatay taban kesme kuvvetlerinin hareketine izin vermemektedir.
Burc Halife (Dubai, BAE)
Burc Halife Dubai’de inşası 4 Ocak 2010 tarihinde tamamlanan dünyanın en yüksek gökdelenidir. Burası aynı zamanda dünyanın depreme en dayanıklı yapılarından biridir. 828 metrelik yüksekliğe sahip olan 160 katlı bu binanın yaklaşık 150. kattan sonra geri kalan katları çelik olarak yapılmıştır. Bu da dünyada ilk defa betonarme kütle üzerine çelik konstrüksiyonla devam edilen bina olma özelliğini kazandırmıştır. Ayrıca binanın cephelerine gelen rüzgâr yüklerini en aza indirmek için binanın hiçbir cephesi düz olarak tasarlanmamıştır. Köşeleri ise keskin değildir, dairesel birleşimlerle yapılmıştır.
Bu yapı dış duvarların çevre kolonlarının iç duvarlara bağlayan mekanik bir yapıdadır. Bu sayede çevre kolonları yapının yanal direncini desteklemiştir. Sonuç olarak bu dev binanın büyük depremlere dayanacağı düşünülmektedir. Bu da kapsamlı sismik ve jeoteknik çalışmalar sonucunda elde edilmiştir.
Taipei 101 (Taipei, Tayvan)
“Daha ileriyi görmek için tırmanıyoruz” sloganıyla inşa edilen Taipei 101, her anlamda büyüleyici bir yapıdır. Önemli farkı, kulenin salınımını azaltmak için dünyanın en büyük ayarlanmış kütle damperini barındırmasıdır. Bu sayede güçlü rüzgarlar ve depremlere karşı dayanıklı bir hale gelmiştir.
1999 yılında yapımına başlanan Taipei 101, 2004 yılında tamamlanmıştır. Yapının çatıya kadar olan yüksekliği 460 m’dir. Ayrıca en uç kısmına kadar olan yükseklik ise 509 m’dir. Bu deprem damperi sistemi 87. kat ile 92. kat arasında yer almaktadır. Taipei 101’in kütle sönümleyicisi aşağıda gördüğünüz gibidir. Sonucunda bu metal top, sallantı esnasında ters yönde hareket ederek binanın dengede durmasını sağlar.
Ayarlı kütle sönümleyici günümüzde bir çok gökdelen tasarımında karşımıza çıkmaktadır. Bu uygulamanın ilk uygulandığı yer ise daha önceden bir yazımızda ele aldığımız Citicorp Center binasıdır. Detaylar için: Tasarım Ölüm Kalım Meselesi Olursa: Citicorp Center Mühendislik Krizi
Roppongi Hills Mori Tower ve FA-BO: Japonya
Japonya’da deprem insanların günlük yaşantısını aksatmaz. Bunun nedeni deprmelerin hayatın bir parçası haline gelmesidir. Bu nedenle Japonya’da bir çok farklı biçimde inşa edilmiş depreme dayanıklı bina karşımıza çıkmaktadır. Bunlara vereceğimiz ilk örnek Tokyo’daki Roppongi Hills Mori Tower olacaktır.
Temelde tampon sıvıların kullanımı yüksek binalarda uygulanan bir tekniktir. Bu binada da petrolle dolu tamponlar kullanılmıştır. Bu sistemle amaçlanan deprem sırasında petrolün sallantının tersi yönüne akarak şiddeti azaltmaktır.
Yine Japonya’da karşımıza çıkan bir başka bina da Nomi şehrine bulunan FA-BO isimli binadır. Burası temelinde bir tekstil fabrikasının ofis binasıdır. Çeşitli açılarla çatıdan zemine kadar uzanan örgülü karbon fiber çubuklardan oluşan bir perde ile sarılmıştır. Deprem anında esnek çubuklar, deprem salınmasının tersi yönünde hareket ederek binanın sallanmasını önler. Sonucunda bu da binayı güvenli bir hale getirir.
Sonucunda hepimizin bildiği gibi doğanın müthiş gücünü alt etmenin bir yolu yoktur. Ancak insan zekası bu sorun ile baş edebilir. Bu depreme dayanıklı binalar, insan zekasının ve inşaatlarının arkasındaki mühendislerin becerilerinin birer kanıtıdır.
Kaynaklar ve ileri okumalar:
- 1- Taban İzolasyonlu Sistemler; Bağlantı: https://polen.itu.edu.tr/
- 2-Deprem Etkisindeki Yapıların Sismik Taban İzolasyonu ve Çoklu Ayarlı Kütle Sönümleyici Sistemleri ile Karma Korunması. Erzincan University, Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi Journal of Science and Technology. Bağlantı: https://dergipark.org.tr/
- 3-Top 5 Earthquake Resistant Structures Around the World. yayınlanma tarihi: 22 Ağustos 2020; Bağlantı: https://interestingengineering.com/
Size Bir Mesajımız Var!
Matematiksel, 2015 yılından beri yayında olan ve Türkiye’de matematiğe karşı duyulan önyargıyı azaltmak ve ilgiyi arttırmak amacıyla kurulmuş bir platformdur. Sitemizde, öncelikli olarak matematik ile ilgili yazılar yer almaktadır. Ancak bilimin bütünsel yapısı itibari ile diğer bilim dalları ile ilgili konular da ilerleyen yıllarda sitemize dahil edilmiştir. Bu sitenin tek kazancı sizlere göstermek zorunda kaldığımız reklamlardır. Yüksek okunurluk düzeyine sahip bir web sitesi barındırmak ne yazık ki günümüzde oldukça masraflıdır. Bu konuda bizi anlayacağınızı umuyoruz. Ayrıca yazımızı paylaşarak veya Patreon üzerinden ufak bir bağış yaparak da büyümemize destek olabilirsiniz. Matematik ile kalalım, bilim ile kalalım.
Matematiksel
