Depreme Dayanıklı Bina Teknolojileri

26.12.2019

Tarih boyunca, insanoğlu sağlamlığı sadece doğa güçleriyle sınanabilecek, etkileyici yapılar ve şehirler inşa etmiştir. Bu doğa güçleri arasında en tehlikeli olan şüphesiz depremdir. Zemindeki sismik dalgalar binaları tahrip edebilir ve canlar alabilir. Depremin getirdiği yıkım, muazzam miktarda maliyete de neden olmaktadır. ABD Ulusal Deprem Bilgi Merkezi’ne göre, her yıl ortalama 20.000 deprem oluyor; çoğunluğu fark edilemeyecek seviyede düşük şiddette olsa da, büyük felaketlere sebep olanları da dünyanın herhangi bir köşesinde canlar almaya devam ediyor. Örneğin, Eylül 2017’de, 7.1 büyüklüğünde bir deprem, Meksika’nın başkentini salladı ve yaklaşık 230 kişiyi öldürdü. Diğer depremlerde olduğu gibi, hasar depremin kendisinden değil, binaların içindeki insanlarla birlikte çökmesindendi. Elbette bu gerçek, depreme dayanıklı binaları zorunlu kılmaktadır. Geçtiğimiz birkaç on yıl boyunca, mühendisler binaları depreme dayanacak şekilde daha iyi donatmak için yeni tasarımlar ve inşaat malzemeleri getirdiler. Ama ilk önce, depremlerin insan yapımı yapıları nasıl etkilediğini anlamak önemlidir. Bir deprem meydana geldiğinde, yerin her tarafında farklı aralıklarla kısa şok dalgaları oluşur. Deprem haritası

Binalar genellikle dikey kuvvetleri, yani kendi ağırlıklarından ve yerçekiminden gelen güçleri taşıyacak şekilde tasarlanmaktadır, bu yüzden depremlerden yayılan yan kuvvetlere direnmekte zorluk yaşamaktadırlar. Bu yatay yük, duvarları, döşemeleri, sütunları, kirişleri ve onları bir arada tutan konektörleri titretir. Binaların alt ve üst kısımları arasındaki hareket farkı, aşırı derecede baskı uygulayarak destek çerçevesinin kırılmasına ve tüm yapının çökmesine neden olabilir. Deprem Korumalı Bir Yapı Nasıl Yapılabilir? Depreme dayanıklı bina tasarlamak için, mühendislerin yapıyı güçlendirmeleri ve deprem kuvvetlerini önlemesi gerekir. Depremler, bir binayı bir yönden iten enerjiyi serbest bıraktığından, strateji binanın ters yönde itilmesini sağlamaktır. Bu yazıda, binaların depremlere dayanmasına yardımcı olmak için kullanılan yöntemlerden bazılarını incelemeye çalıştık.

Esnek Bir Temel

Kara kuvvetlerine direnmenin bir yolu, binanın temelini dünyanın üstünden “kaldırmak” tır. Taban izolasyonu, çelik, kauçuk ve kurşundan yapılmış esnek pedlerin üzerine bir bina inşa etmeyi içerir. Taban, deprem sırasında hareket ettiğinde, izolatörler titreşir ve yapının kendisi sabit kalır. Bu, sismik dalgaları absorbe etmeye ve bu dalgaların bina boyunca hareket etmelerini önlemeye etkili bir şekilde yardımcı olur.

Sönümlemeli Karşı Kuvvetler

Hemen hemen herkes, araçların amortisörleri olduğunu bilir, ancak, çoğu kişi bunların depreme dayanıklı binalar yapmak için de kullandıklarını bilmemektedir. Otomobillerde kullanımlarına benzer şekilde, amortisörler şok dalgalarının güncü azaltır ve binaların yavaşlamasına yardımcı olur. Bu iki yolla gerçekleştirilir: titreşim kontrol cihazları ve sarkaç damperleri.

Titreşimli Kontrol Cihazları

İlk yöntem, bir binanın her bir seviyesine bir kolon ile kiriş arasına damperlerin yerleştirilmesini içerir. Her damper, silikon yağı ile doldurulmuş bir silindirin içindeki piston kafalarından oluşur. Bir deprem meydana geldiğinde, bina titreşim enerjisini pistonlara aktarır, yağa karşı iter. Enerji, titreşimlerin gücünü dağıtarak ısıya dönüştürülür. Depreme dayanıklılık testi

Sarkaç Gücü

Diğer bir sönümleme yöntemi, öncelikle gökdelenlerde kullanılan sarkaç gücüdür. Mühendisler, binanın tepesinde bir hidrolik sisteme sahip olan çelik kablolarla büyük bir topu askıya almaktadır. Bina sallanmaya başladığında, top bir sarkaç görevi görür ve yönü dengelemek için ters yönde hareket eder. Sönümleme gibi, bu özellikler bir deprem durumunda binanın frekansını eşleştirmek ve dengelemek için ayarlanmıştır.

Binaları Titreşimlerden Saklamak

Araştırmacılar, yalnızca karşı koyma güçleri yerine, binaların enerjiyi depremlerden saptırıp yönlendirebilecekleri yöntemleri deniyorlar. “Sismik görünmezlik pelerini” olarak adlandırılan bu yenilik, 100 eş merkezli plastik ve beton halkalardan oluşan bir pelerin yaratmayı ve binanın temelinin altına gömmeyi içerir. Sismik dalgalar bu halkalara ulaştığında, dış halkalara geçmeye zorlanırlar. Sonuç olarak, esasen binadan uzağa kanalize edilir ve zemindeki plakalara dağıtılır.

Binanın Yapısını Güçlendirmek

Yıkıma dayanmak için binaların, sismik bir olay sırasında içlerinden geçen kuvvetleri yeniden dağıtması gerekir. Perde duvarları, traversler, diyaframlar ve moment dirençli çerçeveler bir binayı güçlendirmek için merkezidir. Perde duvarları, deprem kuvvetlerinin aktarılmasına yardımcı olan kullanışlı bir bina teknolojisidir. Panellerden yapılmış olan bu duvarlar bir binanın hareket sırasında şeklini korumasına yardımcı olur. Perde duvarları genellikle çapraz çapraz parantezlerle desteklenir. Bu çelik kirişler, basıncı engellemeye ve kuvvetleri temellere geri itmeye yardımcı olan sıkıştırma ve gerginliği destekleme özelliğine sahiptir. Diyaframlar bir binanın yapısının merkezi bir parçasıdır. Binanın zeminlerinden, çatıdan ve tabliyelerden oluşan yatay yüzeyler olan diyaframlar, zeminden gelen gerilimi alarak bu gücü binanın dikey yapılarına yönlendirir. Moment dirençli çerçeveler bir binanın tasarımında daha fazla esneklik sağlar. Bu yapı, binanın ek yerlerinin arasına yerleştirilir ve ek yerleri sert kalırken kolonların ve kirişlerin bükülmesine izin verir. Böylelikle, bina, depremlerin daha büyük kuvvetlerine karşı koyabilirken, tasarımcılara yapı elemanları düzenlemek için daha fazla özgürlük sağlar. Deprem

Depreme Dayanıklı Malzemeler

Şok emiciler, sarkaçlar ve “görünmezlik pelerinleri” enerjinin bir dereceye kadar atılmasına yardımcı olabilirken, bir binada kullanılan malzemeler istikrarından eşit derecede sorumludur.

Çelik ve Ahşap

Bir inşaat malzemesinin strese ve titreşime dayanması için yüksek sünekliğe sahip olması gerekir - büyük deformasyonlara ve gerilime maruz kalma yeteneği. Modern binalar genellikle yapı çeliğiyle inşa edilir - binaların kırılmadan bükülmesini sağlayan çeşitli şekillerde gelen bir çelik bileşenidir. Ahşap, hafif yapısına göre yüksek mukavemetinden dolayı şaşırtıcı bir sünek malzemedir.

Yenilikçi Malzemeler

Bilim adamları ve mühendisler, daha da şekil tutma özelliğine sahip yeni yapı malzemeleri geliştiriyorlar. Şekil hafızalı alaşımlar gibi yenilikler hem ağır zorlanmaya dayanabilme hem de orijinal şekillerine dönebilme kabiliyetine sahipken, çeşitli polimerler tarafından yapılan fiber takviyeli plastik ambalajlar sütunların etrafına sarılabilir ve %38 daha fazla güç ve süneklik sağlayabilir. Mühendisler aynı zamanda doğal elementlere de dönüyorlar. Yapışkan ancak katı midye lifleri ve örümcek ipliğinin mukavemet / boy oranı yapılar oluşturma konusunda ümit verici yeteneklere sahiptir. Bambu ve 3D baskılı malzemeler, binalar için potansiyel olarak daha fazla direnç sağlayabilecek sınırsız biçimlerde hafif, birbirine kenetlenen yapılar olarak da işlev görebilirler. Hazırlayan: B.Serhat Cengiz Kaynakça: • https://science.howstuffworks.com/engineering/structural/earthquake-resistant-buildings.htm • http://www.reidsteel.com/steel-buildings/resilient-steel-structures/earthquake-resistant-building/ • https://www.rishabheng.com/blog/earthquake-resistance-design-techniques-for-civil-structure/ • https://www.viatechnik.com/science-behind-earthquake-proof-buildings/ • https://interestingengineering.com/top-5-earthquake-resistant-structures-around-world • https://tommytoy.typepad.com/.a/6a0133f3a4072c970b01538e0889f1970b-600wi • https://www.kansascityfed.org/publications/research/oke/articles/2016/economic-damage-large-earthquakes • https://www.nationalgeographic.com/environment/natural-disasters/earthquakes/ • https://www.bigrentz.com/blog/earthquake-proof-buildings