Deprem gerçeği önlenemez; ancak etkileri iyi tasarım ve mühendislik uygulamalarıyla kontrol altına alınabilir. Depreme dayanıklı binalar, sarsıntı sırasında can ve mal kaybını azaltmak için özel olarak tasarlanmış ve inşa edilmiş yapılardır.
Deprem sırasında zemin hareket eder ve bu hareket binaya aktarılır. Depreme dayanıklı bir bina, bu kuvvetleri güvenli bir şekilde taşıyıp dağıtarak yapısal bütünlüğünü korur. Taşıyıcı sistemler, kullanılan malzemeler ve bağlantı detayları bu tasarımın temel bileşenleridir.
Modern mühendislikte taban izolasyonu (sismik izolasyon) önemli bir çözümdür. Bu yöntemde binanın temeli ile zemin arasına esnek ve enerji sönümleyici elemanlar yerleştirilir. Amaç, zemindeki ani hareketlerin binaya doğrudan aktarılmasını önlemek ve binanın titreşim periyodunu artırarak deprem kuvvetini azaltmaktır.
Bir deprem sırasında bir bina, zemine göre yaklaşık 300 milimetre veya daha fazla hareket edebilir. Buna karşılık, bina esnek mesnetler üzerinde ve zeminden ayrık şekilde inşa edildiğinde deprem sırasında çok az hareket eder ya da hiç hareket etmez. Sabit tabanlı, yani doğrudan zemin üzerine oturan bir bina ise depremin hareketini doğrudan takip eder ve bu durum büyük hasar riski doğurur.
Dünyada Depreme Dayanıklı Binalardan Bazı Örnekler
Günümüzde birçok bina, bu tür modern ve bilimsel yaklaşımlarla geliştirilmiş teknikler kullanılarak inşa ediliyor. Yazının devamında, belli bir sıralama gözetmeksizin dünyanın farklı bölgelerinden depreme dayanıklı bazı binalara örnekler vereceğiz.
Sabiha Gökçen Uluslararası Havalimanı
Çoğumuzun bilmediği bir gerçek, İstanbul’un Anadolu Yakası’ndaki Sabiha Gökçen Havalimanının dünyanın depreme en dayanıklı yapıları arasında yer almasıdır. Mühendislik firması Ove Arup tarafından tasarlanan bu havalimanı, yanal deprem yüklerini yüzde 80 azaltmak için 300 adet sismik izolatör kullanır.
Sismik izolatörler, bodrum katlarında yer alan takviyeli beton kolonlarla binanın üst kısmının alt kısmından bağımsız hareket etmesine olanak tanır. Deprem sırasında yapının kontrollü şekilde hareket etmesini sağlayarak sarsıntının yarattığı kuvveti önemli ölçüde azaltır. Bu sistem sayesinde, 8 büyüklüğünde bir depremde terminal binası, geleneksel binalara kıyasla deprem etkisini yaklaşık beş kat daha az hisseder.
Transamerica Piramidi (San Francisco, ABD)
Transamerica Piramidi, Amerika Birleşik Devletleri’nin San Francisco kentinde bulunan bir gökdelendir. 1972 yılında Transamerica Corporation’un genel merkezi olarak inşa edilmiştir. Tamamlandığında 260 metre yüksekliğiyle dünyanın altıncı en yüksek binasıydı. Günümüzde de San Francisco’nun en yüksek binasıdır.
Bu yapı, sismik yükler altında hareket edebilmek için 15,54 metre derinliğinde çelik ve beton bir temele sahiptir. Sonucunda bu tasarım, deprem sırasında içindekilere güvenli bir ortam sağlar. Yapının iç çerçeveleri ve kendine özgü kafes sistemi karmaşık bir şekilde tasarlanmıştır. Bu sayede burulma hareketlerine karşı dirençli olur ve büyük yatay taban kesme kuvvetlerinin yapı üzerinde serbestçe hareket etmesine engel olur.
Burc Halife (Dubai, BAE)
Mühendisler Burc Halife’yi Dubai’de 4 Ocak 2010’da tamamlayarak dünyanın en yüksek gökdeleni unvanını kazandırdı. Aynı zamanda binayı depreme son derece dayanıklı hale getirdiler. 828 metre yüksekliğe ve 160 kata sahip bu yapıda yaklaşık 150. kattan sonra çelik konstrüksiyon kullandılar. Böylece Burc Halife, betonarme kütle üzerine çelik konstrüksiyonla devam eden ilk bina oldu.
Mimarlar cepheyi düz hatlar yerine aerodinamik şekilde tasarladı. Bu yaklaşım rüzgâr yüklerini azaltmayı hedefliyordu. Köşeleri keskin değil; dairesel birleşimlerle yumuşatarak rüzgâr kuvvetlerini daha verimli yönlendirdiler. Ayrıca yapı üzerindeki yükü azalttılar.
Yapının taşıyıcı sistemini çevre kolonlarını iç duvarlara mekanik olarak bağlayarak kurdular. Bu sayede çevre kolonlarının yanal direnci artırmasını sağladılar. Bu başarı, kapsamlı sismik ve jeoteknik çalışmaların ürünü oldu.
Taipei 101 (Taipei, Tayvan)
Taipei 101, tasarımı ve mühendisliğiyle dikkat çeken bir yapıdır. Onu benzersiz kılan en önemli özelliklerden biri, kulenin salınımını azaltmak için dünyanın en büyük kütle damperine sahip olmasıdır. Bu sistem, güçlü rüzgârlara ve depremlere karşı binayı dayanıklı kılar.
Taipei 101’in inşası 1999 yılında başlamış ve 2004 yılında tamamlanmıştır. Yapının çatıya kadar olan yüksekliği 460 metredir, en uç kısmı ise 509 metreye ulaşır. Deprem damperi sistemi 87. ve 92. katlar arasında yer alır.
Bu büyük metal küre, binanın sallandığı yönde ters hareket eder. Böylece yapının dengesini korur ve salınımın şiddetini azaltır. Bu mekanik çözüm, yüksek katlı bir yapının hem deprem hem de rüzgâr etkilerine karşı daha güvenli hale gelmesini 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.
Roppongi Hills Mori Tower ve FA-BO: Japonya
Japonya’da insanlar depremleri günlük yaşamın bir parçası olarak kabul eder. Bu sayede hayatlarında aksama yaşamaz. Bu yaklaşım sayesinde ülkede pek çok farklı depreme dayanıklı bina yöntemi geliştirdiler. İlk örnek olarak Tokyo’daki Roppongi Hills Mori Tower’a bakalım.
Mühendisler bu binada yüksek yapılar için geliştirdikleri tampon sıvı sistemini kullandı. Binanın içine petrolle dolu tamponlar yerleştirdiler. Deprem sırasında petrol, sallantının ters yönüne hareket ederek sarsıntının şiddetini azaltır.
Japonya’daki bir diğer örnek ise Nomi kentindeki FA-BO binası. Başlangıçta bir tekstil fabrikasının ofis binası olarak inşa edilen bu yapının çevresine çatıdan zemine kadar çeşitli açılarda örgülü karbon fiber çubuklar yerleştirdiler. Deprem anında bu esnek çubuklar sallantının ters yönüne hareket eder. Bu da binanın salınımını sınırlar ve yapıyı daha güvenli kılar.
Sonuç Olarak
Bir gün bu yapılardan birini ziyaret ettiğinizde, yalnızca mimari güzelliğini değil, arkasındaki etkileyici mühendislik başarısını da düşünmeye zaman ayırın. Doğanın muazzam gücünü yenemeyiz. Ancak mühendisler ellerindeki araçları kullanarak bu gücü kontrol altına almaya çalışır. Dünyanın dört bir yanındaki bu ve benzeri depreme dayanıklı yapılar, insan zekâsının ve onları tasarlayan mühendislerin becerisinin bir kanıtıdır.
Kaynaklar ve ileri okumalar:
- 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/
- Top 5 Earthquake Resistant Structures Around the World. yayınlanma tarihi: 22 Ağustos 2020; Bağlantı: https://interestingengineering.com/
Size Bir Mesajımız Var!
Matematiksel, 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 da büyümemize destek olabilirsiniz. Matematik ile kalalım, bilim ile kalalım.
Matematiksel
