Featured Video Play Icon
Blog Yerli Filozof

Depremde Binaların Çökme Nedeni Nedir?

Geçtiğimiz günlerde Ege Bölgesi’nde yaşadığımız 6.3 şiddetindeki deprem ile son derece güncel bir konu olan depremlerin temel prensibini ve depremde binaların çökme nedenini anlatan bir animasyonlu videoya Türkçe seslendirme yaparak beğenininize sunuyorum.

Animasyon video TED-Ed kanalına (youtube.com/tededucation), seslendirme bana aittir.

 

Depremler her zaman korkutucu bir fenomendi ve kentlerimiz büyüdükçe en büyük risk olan çöken binalar ile daha ölümcül hale geldi.

Neden binalar depremde çöker ve bu nasıl önlenebilir?

Eğer çok fazla felaket filmi izlediyseniz şöyle düşünebilirsiniz: Binanın yıkılmasına doğrudan altındaki zeminin şiddetle sarsılması ya da bölünmesi sebep olur. Aslında böyle olmuyor. Bir kere çoğu bina fay hattı üstünde yerleşik değil ve levha hareketi bina temelinin çok daha altından gelmektedir.

Peki aslında neler oluyor?

Esasında deprem gerçeği ve binalar üzerindeki etkisi biraz daha karmaşıktır. Mimar ve mühendisler bunu anlamak için kolon ve kirişleri temsil eden iki boyutlu çizgiler ya da bina kütlesini temsil eden ve daireler çizen tek hat üzerindeki lolipop gibi modeller kullanır. Bu derece basitleştirilmiş modeller bile çok yararlı olabilir.

Depreme karşı bina tepkisini tahmin etmek öncelikle fiziğin konusudur. Deprem anında meydana gelen bina çökmelerinin bir çoğu aslında depremin kendisinden kaynaklanmaz. Bunun yerine binanın zemini sallandığında binanın temeli ve alt seviyelerini değiştirir, yapının kalanına şok dalgaları gönderir ve ileri geri titreşmesine neden olur.

Titreşimin gücü iki ana faktöre bağlıdır: Binanın kütlesi (aşağıda daha yoğundur) ve sertliği (belirli bir miktar yer değişimi için gerekli olan kuvvettir)

Binanın sertliği, malzeme türü ve kolon şeklinin yanı sıra genellikle yükseklikle ilgilidir. Alçak binalar daha sert ve daha az kaymaya yatkınken, yüksek binalar daha esnektir.

Çözümü daha alçak binalar yapmakta bulabilirsiniz. Böylece mümkün olduğu kadar az kayarlar. Ama 1985 Meksika Depremi durumun böyle olmadığına en iyi örnektir. Bu deprem sırasında 6 ila 15 katlı pek çok bina çökmüştür. Ne gariptir ki yandaki alçak binalar ve 15 kattan daha yüksek binalar daha az hasar görürken, çöken orta ölçekli binaların depremde daha şiddetli şekilde sarsıldıkları gözlendi.

Bu nasıl mümkün olabildi?

Cevabın “doğal frekans” olarak bilinen olguyla ilgisi bulunmaktadır. Bir salınım sisteminde frekans, bir saniyede ileri geri oluşan hareket döngüsünün sayısıdır. Bu, bir döngüyü tamamlamak için gereken saniye miktarı olan periyodun tersidir. Bir binanın kütlesi ve sertliği tarafından belirlenen doğal frekansı, titreşimlerinin etrafında kümelenme eğilimi olan frekanstır. Bina kütlesinin arttırılması doğal titreşim hızını yavaşlatır, sertliğinin arttırılması ise titreşimi hızlandırır. Yani ilişkilerini gösteren denklemde sertlik ve doğal frekans birbiriyle doğru orantılıyken, kütle ve doğal frekans birbiriyle ters orantılıdır.

Meksina’da olan şey, rezonans etkisiydi. Depremin sismik dalga frekansıyla, orta ölçekli binaların doğal frekansları eşleşti. Bir salıncağı itmenin iyi zamanlaması gibi her ilave sismik dalga bina titreşimini mevcut yönünde arttırdı. Daha da geriye sallanmasına neden oldu ve sonuçta ilk kaydırmadan daha büyük boyuta ulaştı.

Bugün mühendisler, jeolog ve sismologlarla birlikte çalışıp rezonans kaynaklı çöküşü önlemek için toprak ve arazi türü gibi faktörleri dikkate alarak önceki deprem verileriyle birlikte inşaat alanlarında deprem frekansı tahmini yapıyor. Düşük frekanslı hareket, yüksek ve daha esnek binalara fazla hasar verirken, yüksek frekanslı hareket, alçak ve sert olan yapıları daha fazla tehdit etmektedir.

Mühendisler ayrıca, sarsıntıları emen metotlar geliştirdi ve yaratıcı sistemler kullanarak bozulmaları sınırladılar. Binanın temel kaymasını kalan kısmından ayırmak için taban izolasyonunda esnek tabakalar kullanıp ayarlanmış kütle damper sistemiyle titreşimleri azaltarak doğal frekans ve faz dışı salınımla birlikte rezonansı yok ettiler.

Sonuçta, ayakta kalacak olan binalar en sağlam olanlar değil, en akıllı olanlardır.

 

Yerli Filozof – YouTube: youtube.com/c/yerlifilozof

Yerli Filozof – Facebook: facebook.com/yerlifilozofyt

Bir Cevap Yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir