Binaların Sismik Dayanıklılığı

NIKKEN SEKKEI'den strüktür mühendisi Shingo Torii, binaları depreme daha dayanıklı hale getirmek için yapılan uygulamaları sıraladığı yazıyı sizler için derledik. Binaları depremden koruyabilmek için, 3 tip sismik yapı var: sismik direnç, sismik sönümleme ve sismik yalıtım. Bunların tümü, sismik performansı etkili bir şekilde iyileştirmek ve büyük bir depremin verdiği zararı azaltmak için kullanılan yapısal sistemler, ancak her belirtilen her tipin bir depreme karşı direnci-avantajı farklı oluyor. Bu yüzden sismik sistemin seçimi, binanın sismik performans gereksinimlerini karşılayan başarılı bir tasarım için kilit bir rol taşıyor.

Dünyayı düzinelerce levha tabakası kaplıyor. Bu plakaların birleştiği sınırlar boyunca yoğun basınç ve gerilim oluşur. Gerilim enerjisi aniden açığa çıkarıldığında deprem olur. Japonya, dört dünya levhasının sınırlarının hemen üzerinde yer aldığı için yılda binlerce depreme maruz kalıyor ve bu nedenle dünyanın depreme en meyilli ülkelerinden biri olarak kabul ediliyor.

Japonya Bina Standartları Yasaları’nda sismik tasarım düzenlemeleri, geçmişteki büyük depremlerdeki deneyimleri ve bina hasarlarından elde edilen son bilgileri temel alarak tekrar tekrar ele alınmış.

Binaları Depremden Korumak İçin 3 Tip Sismik Yapı

Binaları depremden koruyabilmek için, 3 tip sismik yapı var: sismik direnç, sismik sönümleme ve sismik yalıtım. Bunların tümü, sismik performansı etkili bir şekilde iyileştirmek ve büyük bir depremin verdiği zararı azaltmak için kullanılan yapısal sistemler, ancak her belirtilen her tipin bir depreme karşı direnci-avantajı farklı oluyor. Bu yüzden sismik sistemin seçimi, binanın sismik performans gereksinimlerini karşılayan başarılı bir tasarım için kilit bir rol taşıyor.

Sismik Dirençli Yapı

Sismik dirençli bir yapı, ana çerçeveyi oluşturan kolon, kiriş ve duvarların sağlamlığı ve rijitliği sayesinde depremlere karşı dayanıklı olur.

Depremin enerjisine kolay ve direkt olarak taşıyıcı sistem tarafından tepki gösterileceği için, bina depremin büyüklüğü kadar bir deformasyona uğrar. Bu yüzden, taşıyıcı sistemi oluşturan ana çerçeve depremin büyüklüğüne göre hasarı sürdürecektir. Bina hasarını netleştirmek ve mümkün olan kadar gerekli onarımları saptayabilmek için deprem sonrası detaylı inceleme yapılmalı.

Sismik dirençli yapılar için, gerekli sismik performansı maliyet etkin bir şekilde elde etmek için duvarları ve benzerlerini uygun konumlara yerleştirmek önemlidir. Bu yapısal sistem, küçük ölçekli konutlardan yüksek katlı binalara kadar en yaygın kullanılanıdır.

Sismik Sönümleyici Yapı

Sismik sönümleyici yapı binalara monte edilen sönümleme bileşenleri (sönümleyiciler) ile deprem enerjisini emer. Böylelikle, ana çerçeveye çok daha az deprem enerjisi çarpar ve ana çerçeveye verilen hasar azalır. Tipik olarak, titreşimi azaltan parçaların büyük bir depremden sonra değiştirilmesi gerekmez. Bu, sistemin deprem öncesi koşullara geri yüklenmesini nispeten kolaylaştırır.

Sönümleyicilerin etkisiyle bu yapılar sismik dayanıklı yapıya göre çok daha az titreşim ve deformasyona uğrarlar. Rüzgar kaynaklı harekete karşı etkili sönümleyiciler yapmak da mümkündür. Sönümleme yoluyla titreşim kontrolü, küçük ve orta ölçekli binalara uygulanabilen bağlanmamış destekler veya ayarlanmış bir kütle sönümleyici olarak çalışan Tokyo Skytree®’nin prekast beton merkezi kolonu gibi çeşitli biçimlere sahiptir.

Sismik İzolasyonlu Yapı

Sismik izolasyonlu bir yapıda, sönümleyiciler enerjiyi absorbe ederken bina salınsın diye, binayı zemin kattan ayırmak için izolatörler kullanılır. Depremi meydana getiren enerji, yapının taşıyıcı sistemine iletilmeden evvel sismik yalıtım katmanındaki sönümleyiciler tarafından emildiği için, binada meydana gelebilecek olası hasarın şiddeti daha etkili bir şekilde hafifletilir. Sönümleyicilerin tipik olarak büyük bir depremden sonra değiştirilmesi gerekmez. Bununla birlikte, hasarın boyutunun araştırılması, performansın kötüleştiğini ortaya çıkarırsa, sönümleyicilerin onarılması ve değiştirilmesiyle deprem öncesi koşullar eski haline getirilebilir.

Sismik yalıtımlı yapılar, sismik dirençli ve sismik sönümleyici yapılardan daha fazla bina yalpalamasını ve deformasyonunu azaltabilse de, sismik izolasyonun ilk kurulum maliyeti, sismik izolasyon bileşenleri ve sismik izolasyon inşaatı için gerekli ek maliyetler nedeniyle diğerlerine göre biraz daha yüksektir.

Bir sismik izolasyon yapısı, diğer sismik sistemlere kıyasla daha iyi sismik performans elde etmenin yanı sıra mimari planlamada tasarımcılara daha fazla özgürlük de sağlar. Sismik izolasyonlu yapı deprem anında yavaş sallandığı için mobilya ve donatıların düşmesini engelleyerek hasarı azaltır.

Üstelik deprem sonrasında bina fonksiyonlarını etkili bir şekilde sürdürmeye devam eder. Son yıllarda, büyük ölçekli binalarda bile giderek daha fazla bina bu yapıyı benimsiyor.