Deprem de binalar neden çöküyor?
Deprem’de binaların yıkılmasına neden olan temel unsurlar.
03 Kasım 2011, AHDER- Bildiğiniz üzere, Betonarme çok ciddi bir bilim dalıdır. Yüksek matematik bilmek, statik bilmek, malzeme ve uygulamasını bilmek ve tecrübe ile donatılmış olmak gerekir. Oysa; Bu güne kadar; inşaat yapanların büyük bir bölümü meslekten olmayan insanlar tarafından yapılmıştır. Depreme kadar güvenle ayakta duran bir bina depremde yüklerin misli misli artması ile bir anda güvensiz hale gelir. Nasılsa kalp ameliyatınızı kardiologlar, sünizit, bademcik, kulak ameliyatınızı kulak burun boğaz mütehassısları, beyin ameliyatınızı beyin cerrahları yapıyorsa; Yapılarınızı da inşaat mühendisleri yapmış olmalıdırlar.
DEPREMDE BİNAYA NE OLUR NEDEN YIKILIR ?
Deprem anında meydana gelen sarsıntılar, yeryüzünde yatay ve düşey yönde yer ivmeleri oluştururlar. Önemli olan ivmeler, yatay yönde olanlardır. Bu ivmeler, yapılarda yatay momentlerin oluşmasına sebep olur. Yapıların depremde hasar görmemesi için, bu kuvvetlere dayanıklı olmaları gerekir. Yapılarda deprem sırasında meydana gelen yatay kuvvetler, yapının titreşim özelliklerinin etkileşimi sonucunda ortaya çıkar ve bu durum, her yapı için farklı olur. Pratik olarak 5-10 kat arası betonarme binalar ağırlıklarına oranla en fazla yatay yüklere maruz kalırlar. Deprem anında bu modlar ayrı ayrı veya belli bir sıra ile oluşmazlar çünkü çok kısa bir süre içinde farklı yönlerden farklı karakterde hareketler aynı anda yapıya etkir.
Önemli olan deprem anında zemin hareketi periyodu ile yapı dinamik davranışına büyük etkisi olan modların titreşim periyodlarının çakışmamasıdır. Çünkü böyle bir durumda deprem yapıya önemli ölçüde zarar verebilir.
REZONANS UNSURU
Rezonans mühendislikte teknik olarak; “genliğin sonsuza gitmesi” şeklinde açıklanır. Periyodik bir etkinin altında olan sistemde salınımlar olduğunu biliriz. Salınımlar esnasında sistemin normal durumuna göre yaptığı yer değiştirme miktarına genlik denir. Bu salınımlar eğer sistemin doğal frekansına eşit olursa, sistemin genliği sonsuza dek artma eğilimi gösterir; bu olaya “rezonans” denir. Depremlerde binaların yıkılmasına neden olan da rezonans olayıdır. Salınımlar binanın doğal frekansına eşit olduğunda, bina artan genliğe ve bunun neden olduğu gerilime dayanamayarak yıkılır. Rezonansa uğrayan bir nesnenin zarar görmemesi mümkün değildir. Fakat nesnenin rezonansa girmesi alınacak önlemlerle engellenebilir. Bu önlem yapının salınımlarıyla titreşimi sönümleyebilmesidir. Günümüzde inşa edilen mimari yapılarda, 9 şiddetine varan oranlarda depreme dayanıklı esneklik toleransı uygulanabiliyor. Bu sayede binalar 9 şiddetine kadar depremin neden olduğu salınımları sönümleyerek, yapının doğal frekansıyla titreşim frekansının eşitlenmesi engelleniyor. Özellikle Japonya’da binalar 9 şiddetine dayanıklı inşa edilir çünkü bu bölgede çok büyük ve aktif fay hatları yer aldığından sık sık depremler yaşanır. Depremde sadece binalar değil, zemin de rezonansa girebilir. Örneğin, ıslak toprak bir zeminde, depremin yol açtığı periyodik kuvvetler altında kum tanecikleri birbirleri üzerinden kayarak ara boşluklara yerleşebilir. Bu durumda zemin ara boşlukları daha az olan bir kum yığınına dönüşür ve boşlukları dolduran suyun bir kısmı yukarı çıkıp kum yığınının üzerini kaplar. Eğer böyle bir zemine oturmuş binalar varsa, öne-arkaya yatabilir veya bütünüyle kayabilirler. Bazı durumlarda bina depreme dayanıklı olsa dahi, zeminin rezonansa uğrayıp kayması sonucu yıkılabilirler.