Şiddetli Depremlerde Bile Ayakta Kalacak Bina Tasarlamak

New York Times’da 2019 yılında yayınlanan makalede Japon ve ABD’li mühendislerin yüksek bina yapım kültürü ile depreme dayanıklı bina yapımı ve toplumu depremde yıkılan binalardan korumak konusuna farklı şekillerde tepki verdiğine değiniliyor.

Makalede, ayrıca depreme dayanıklı bina yapma konusunda Japonya’da kullanılan sismik izolasyon tekniğine de değiniliyor. Yazıyı sizler için özetledik.

Binalar Depremde Ayakta Kalacak Şekilde Tasarlanabilir

Bina Hareketini Kontrol Eden Hareketli Mekanizma

17 Ocak 1995’teki Büyük Hanshin depremi, endüstriyel liman kenti ve çevresinde 6.000’den fazla insanı ölümüne neden oldu. Kobe’deki büyük bir Japon inşaat şirketinde mimar olan Yasuhisa Itakura, depremin şiddetinden etkilenmemişti çünkü üç katlı ofis binası, sismik izolasyon adı verilen bir mühendislik tekniğinin erken bir versiyonu olan kauçuktan yapılmış deneysel bir temel üzerinde oturuyordu.

Itakura’nın çalıştığı binayı koruyan teknik, bugün Japonya’da yaklaşık 9.000 yapıda kullanılıyor, Kobe depremi sırasında ise sayıca çok azdı. Ülkedeki diğer binlerce bina, hasarı büyük ölçüde azaltabilen ve çökmeyi önleyebilen şok emici cihazlarla donatıldı.

Şili, Çin, İtalya, Meksika, Peru, Türkiye gibi depremlere karşı savunmasız diğer ülkeler, bu teknolojiyi değişen derecelerde benimsemiş durumda.

Büyük depremler Japonya’da Amerika Birleşik Devletleri’nden yaklaşık 10 kat daha yaygın

Depremler elbette bir doğa olayı. Ancak neden oldukları zararın miktarı, politikacılar, mühendisler ve şirket yöneticileri tarafından alınan kararların bir sonucu. Dünyanın teknolojik olarak en gelişmiş ülkelerinden olan Japonya ve Amerika Birleşik Devletleri aynı sorunu yaşıyor. İnsanlar ve toplum depremlerden nasıl korunacak? Sonuç olarak çok farklı şekillerde tepki veriyorlar.

Japonya, hem hükümet yetkileri hem de mühendislik kültürü aracılığıyla, depremlere dayanabilecek ve hemen ardından kullanılabilecek daha güçlü yapılar inşa ediyor. Amerika Birleşik Devletleri, birçok binanın ağır hasar göreceği anlayışıyla minimum ve daha az koruyucu bir standart belirliyor. Amerika’nın sismik mühendislik yaklaşımının özünde bir risk hesaplaması var: Birçok Amerikalı mühendis, yıkılıp yenisiyle değiştirilmeden önce 50 yıl kullanılabilen bir binanın nispeten küçük bir hasar alma şansı olduğu varsayımıyla hareket eder.

Bina yönetmeliği konusunda önde gelen otoritelerden olan Amerikalı yapı mühendisi Ron Hamburger, “Bugün parayı harcarsanız ve yarın deprem olursa, o zaman tebrikler, iyi bir iş çıkardınız” dedi. “Ama gerçek şu ki, gerçekten önemli zarar veren depremler San Francisco veya Los Angeles gibi bir yeri belki her 100 ila 200 yılda bir etkileyecek.”

Bir evin ortalama fiyatının bir milyon doların çok üzerinde olduğu San Francisco gibi şehirlerde, amaç şehri uzun vadede korumak olsa bile, inşaat maliyetlerini daha da pahalı hale getirme fikri muhtemelen çok tutmayacak. California Institute of Technology’de emekli bir sismoloji profesörü olan Hiroo Kanamori’ye göre, büyük depremler Japonya’da Amerika Birleşik Devletleri’nden yaklaşık 10 kat daha yaygın. Ancak sismik tarih, Kaliforniya’nın genellikle kümeler halinde gelen büyük depremlerden etkilenebileceğini gösteriyor.

Kuzey Kaliforniya’da, Hayward fayı boyunca, San Francisco Körfezi’nin karşısındaki yoğun nüfuslu Berkeley ve Oakland şehirlerinden geçen yeryüzündeki çatlak boyunca son beş büyük deprem, ortalama olarak her 140 yılda bir meydana geldi.

Yüksek Bina Yapım Teknikleri

Amerikan yüksek binaları tipik olarak bir depremin sismik kuvvetlerinin çoğuna direnen beton bir çekirdekle inşa edilir. Japon yüksek katlı inşaatı, sismik kuvvetleri yapı boyunca eşit olarak dağıtan çelik kirişler ve kolonlardan oluşan bir ızgara ve amortisör görevi gören çapraz amortisörler kullanılır.

Yüksek binaları depremden korumak, mühendisler için en riskli işlerden birisi. Tek bir gökdelenin bile çökmesi feci sonuçlara yol açabilir. Yüksek binalar aynı zamanda Amerikalı ve Japon mühendisler arasındaki belki de en büyük çekişme nedeni.

Amerika Birleşik Devletleri’ndeki yeni yüksek binaların çoğu, bir depremde öngörülemeyen bir şekilde performans gösterdiğini söyledikleri için Japon mühendislerin kaçındığı bir teknik olan betonarme bir çekirdek etrafında, Japonya’daki yüksek binalar neredeyse her zaman çelikten inşa edilir.

Japonya’nın elbette hala birçok zayıf noktası var. 2011 Tohoku Depremi, deniz duvarlarını aşan, tahmini 16.000 insanı öldüren ve nükleer reaktörden radyasyon açığa çıkaran tsunamiye neden oldu.

Ülkede 1981 bina yönetmeliğinde yapılan büyük değişikliklerden önce inşa edilmiş birçok eski bina var ve geçen yıl bir sismik amortisör üreticisinin performans verilerini tahrif ettiğinin ortaya çıkmasıyla vurgulandığı gibi, ülkenin sismik yenilikleri bile değişen kalite ve etkiye sahip.

Ancak Japon mühendisler, her şeyden önce, son yirmi yıldaki depremlerin ülkenin daha katı düzenlemelerinin ve yeniliklerinin etkinliğini kanıtladığını söylüyor. Ishinomaki şehrindeki, sismik izolasyon sistemiyle donatılmış Japon Kızılhaç Hastanesi çalışanları, 2011’deki 8,9 büyüklüğündeki Tohoku depremi sırasında masalarında kalabildiler.

2011’deki Kobe ve Tohoku depremi, tüketicilerin en yeni teknolojiler için tutar ödemeye istekli olmasıyla daha sağlam binalara olan talebin artmasına neden oldu. Bir şirket, büyük bir deprem algılandığında ahşap bir evin altına açılan şişirilebilir hava yastıkları geliştirdi.

Japonya Sismik İzolasyon Derneği’ne göre, Japonya’daki 9.000 sismik izolasyonlu yapının 4.300’ü çok katlı binalar, bunların çoğu ofis, kat mülkiyeti ile hükümet binası ve 4.700’ü ise ev.

Bir Japon inşaat şirketi olan Nice Corporation, yedi katlı sismik izolasyonlu bir binanın geleneksel bir binadan yüzde 13 ila 15 daha pahalıya mal olduğunu söylüyor. Sismik teknolojilerde uzmanlaşmış bir mühendis olan Ian Aiken, sistemlerin maliyetinin yüzde 5 kadar az olabileceğini söylüyor. Hamburger ve her iki ülkede de çalışmış diğer mühendislere göre, Japonya’daki birçok yeni bina sismik izolasyona sahip değil, ancak geleneksel olanlar bile genellikle Amerikan binalarından daha güçlü ve sağlam.

Sismik İzolasyon Nasıl Çalışır?

Binayı Yer Hareketinden Yalıtmak

• Geleneksel binalar bir depremde sallanır. Yapısal hasara maruz kalabilirler ancak ayakta kalacak şekilde tasarlanmıştır.
• Deprem ne kadar güçlü olursa, bina tepki olarak o kadar fazla hareket eder.
• Bina çok fazla sallanırsa, kirişler, kolonlar, duvarlar ve payandalar gibi yapısal elemanlar hasar görerek binayı işlevsiz hale getirebilir.
• Sismik izolatörler, bina ile yer hareketi arasındaki amortisörler gibidir, bir deprem sırasında bir binanın dik dururken ileri geri kaymasını sağlar.
• Binanın hareket ettiği miktar büyük ölçüde azalır.
• Sismik izolasyon kullanan binaların güçlü bir depremden kurtulma ve sonrasında işlevsel olma olasılığı daha yüksektir.