Depreme dayanıklı binalar nasıl yapılır?

Depreme dayanıklı evler ve binalar nasıl yapılır? Depreme dayanıklı ev inşa etmek gerçekten mümkün mü?

Depremler bugüne kadar yüz binlerce evin yıkılmasına, milyonlarca insanın hayatını kaybetmesine yol açtı.

Peki ama insanlar deprem nedeniyle mi ölüyorlar?

Kimisi depremin meydana getirdiği tsunami ile hayatını kaybederken kimisi de yıkılan evlerin, işyerlerinin ve kamu binalarının altında kalarak hayata veda ediyor.

HowStuffWorks isimli internet sitesinde yer alan habere göre, 2010-2011 yılı boyunca Şubat 2010’da Concepcion şehrinde 8,8 şiddetindeki depremle başlayıp Şili’yi aralıklı olarak salladı. Sonra Japonya’da Mart 2011’de meydana gelen 9,0 şiddetindeki depremde meydana gelen tsunami tahminen 29 bin kişinin ölümüne neden oldu ve nükleer reaktörlere zarar verdi. Bundan sonra olarak 2011 yılının Ağustos ayında Virginia eyaletinde meydana gelen 5,8 büyüklüğündeki deprem de yürekleri ağza getirdi. Ancak son olarak Türkiye’de Van’da meydana gelen 7,2 ile 5,6 büyüklüğündeki deprem insanları depremin değil, binaların öldürdüğünü bir kez daha gösterdi.

Depremler olmaya devam edecektir. Yüzyıllardır mühendisler depremin insanları öldürmediğini, binaların insanları öldürdüğüne inandılar. Depremin yol açtığı tsunami bunun dışında kalıyor. Ancak tüm depremler de tsunamiye yol açmıyor.

Birçok mühendis ve mimar depreme dayanıklı binaların inşasının mümkün olduğunu düşünüyor. Bu binaların maliyeti ise fazla olacaktır. Tamamen yıkılmayı önlemek ve insanların yaşamını kurtarmak için tasarlanan binalar gelecekte çok önemli olacak.

Geçtiğimiz yıllarda depreme dayanıklı binaları inşa eden bilim dünyası hızlı bir şekilde ilerliyor. Fakat bu tam olarak yeni bir konu değil. Gerçekte birkaç tarihi bina aktif fay hattı üzerinde olmasına rağmen halen ayakta duruyor. Bunlardan belli başlı olanı İstanbul’da bulunan ve MS 537 yılında inşa edilen Aya Sofya’dır. Tamamlandıktan yaklaşık 20 yıl sonra, bu bölge depremle sarsıldı. Mühendisler durumu değerlendirdi ve yapıyı yeniden inşa etmeye karar verdiler. Bu sefer daha küçük çapta bir bina yaptılar. Tüm yapıyı dıştan güçlendirdiler.

Bugün teknikler biraz farklı, fakat temel prensipler aynı. Gelin depreme dayanıklı binalar konusuna gelmeden önce depremin insan yapımı binaları nasıl etkilediğine bakalım.

Depremin binalar üzerindeki etkisi

Depremler yer kabuğunun içindeki kaya parçalarının kayması ve bir diğerine doğru sürtünmesiyle oluşuyor. Bu tür bir hareket yüzlerce kilometre devam edebiliyor. Yer kabuğu parçaları aniden kaydığında ve hareket ettiğinde çok büyük miktarda enerji açığa çıkarıyorlar. Yerkabuğunun yüzeyinde, sismik dalgalar yerin titremesine, sallanmasına yol açıyor. Bazen bu çok şiddetli oluyor.

Jeologlar, sismik dalgaları 2 kategoriye ayırıyorlar: gövde ve yüzey dalgaları. P ve S dalgalarını kapsayan gövde dalgaları yerkabuğunun iç kısımlarına doğru yayılıyor. P dalgaları ses dalgalarına benziyor, geçtiği yerlerde baskı yapıyorlar ve orayı genişletiyorlar. S dalgaları ise su dalgasına benziyor, geçtiği yerlerin yukarı aşağı hareket etmesine yol açıyor. S dalgaları sadece katı zeminde hareket ederken, P dalgaları ise hem sıvı hem de katıların içinden geçebiliyor.

Deprem başlayınca P dalgaları önce küçük dalgalar meydana getiriyor, sonra bunu S dalgaları izliyor. Daha sonra daha yavaş olan yüzey dalgaları geliyor. Jeologlar bu yüzey dalgalarına Love ve Rayleigh diyorlar. Her ikisi de yerin altında yatay olarak hareket ediyorlar, ancak Rayleigh dalgaları dikey olarak da hareket edebiliyorlar. Yüzey dalgaları çok uzak yerlere kadar ulaşabilen ve daha fazla sarsıntıya ve hasara neden olan uzun dalga sıraları oluşturuyorlar.

Eğer depremler sadece dikey olarak hareket etseydi, binalar daha az hasar alırdı. Çünkü yapılan bütün binalar dikey güçlere dayanmak için tasarlanmıştır. Fakat, depremin dönen dalgaları özellikle de Love dalgaları binalar üzerinde aşırı yatay güç uyguluyorlar. Bu güçler yan ivmelere (hızlanma) yol açıyor. Bilim adamları , bunları G gücü şeklinde ölçüyor.Örneğin, 6-7 büyüklüğündeki deprem 1G’lik ivmeye neden oluyor. Bir tarafa doğru olan ani hareket kolonlar, duvarlar, zemin ve kirişler gibi binanın yapısal elementleri için çok büyük stres oluşturuyor. Eğer bu stres yeterince büyük olursa, bina yıkılabiliyor veya büyük çapta hasar görüyor.

Diğer kritik faktör ise bir evin ya da gökdelenin alt katmanıdır. Dip kayalar üzerinde inşa edilen binalar daha dayanıklıdır, çünkü zemini sağlamdır. Yumuşak ya da doldurulmuş zemin ise oldukça tehlikelidir. Açıkça mühendisler inşaat alanlarını çok dikkatli bir şekilde seçmek zorundadır.

Depreme dayanıklı bina tasarımları

Büyük bir inşaat projesi başlamadan önce, mühendisler inşaat alanının sismik aktivitesini değerlendirmek zorundadır. Amerika’da Amerikan Jeoloji Araştırmaları Kurumu tarafından hazırlanan Ulusal Sismik Tehlike Haritaları bu süreçte mühendislere yardımcı oluyor. Bu haritalar önümüzdeki 50 yıl içindeki yer hareketlerinin tahminini gösteriyor.

Yüksek risk olan bölgelerde, mühendisler ve mimarlar bina, köprü ya da otoyol tasarladıklarında bunların depreme dayanacağından emin olmak için daha sıkı standartlara uymak zorundalar. Aynı zamanda az riskli olan bölgelerde bu haritalar mühendisleri aşırı planlamadan kurtarır.

İnşaat alanının sismik riskini belirleyen mühendisler uygun bir bina tasarımı teklif etmek zorunda. Genelde, düzensiz ve asimetrik tasarımlardan uzak duruyorlar. Bunun yerine sismik mühendisler, binaya gücü eşit olarak dağıtan simetrik tasarımları tercih ediyorlar. Aynı zamanda saçak, dikey ya da yatay çıkma ya da tabela projelerini sınırlandırıyorlar. Çünkü depremler bu mimari elementleri kolayca yıkabiliyor. Mühendisler binaları dışarıdan güçlendirerek inşa ediyorlar. Böylece depreme daha dayanıklı binalar oluşuyor.