SiSMiK İZOLATÖR
Sismik izolasyon uygulaması; yapı mühendislerince kullanılan geleneksel yaklaşımlara kıyasla, depreme dayanıklı yapı tasarlamak üzere köklü ve radikal bir yaklaşımdır. Sismik izolasyon, yapının depreme dayanma kapasitesini arttırmaktan daha ziyade, yapının depreme karşı tepkisini azaltma esasına dayanan bir tür depreme dayanıklı yapı tasarımı yaklaşımıdır.
Mühendisler ve mimarlar 100 yılı aşkın bir zamandır binaların yer hareketlerine verdiği tepkileri azaltmanın uygulanabilir metotlarını bulmak için çalışmalar yapmaktadır. Sismik izolasyon ve enerji sönümleyici sistemler, yapıların depreme dayanıklılığını arttırmak için uygulanabilen tasarım stratejilerinden bazılarıdır. Aktif kontrol ve karma sistemler gibi diğer sismik koruma sistemleri de sürekli gelişmekte ve yakın gelecekte çok daha uygun pratik sonuçlar sunacakları öngörülmektedir.
Gelişen teknoloji ile birlikte yapıyı zemin etkilerinden izole etmek amacıyla çeşitli teknikler geliştirilmiştir. Bu tekniklerden özellikle son yıllarda gelişen sismik izolasyon yöntemi ön plana çıkmaktadır. Sismik izolasyon yönteminin amacı; bütün deplasmanların temel ile üst yapı arasında meydana gelmesini ve soğurucu elemanın mümkün olduğu kadar deprem enerjisini soğurmasını sağlamaktır. Bu şekilde yapının dinamik özellikleri değiştirilerek depremde yapıya gelecek yatay yükün azaltılması sağlanmaya çalışılır. Deprem sırasında yapının frekansı ile zeminin frekansının birbirine yakın olması durumunda yapı rezonansa geleceğinden deprem hasarı beklenenden çok daha büyük olmaktadır. Genel olarak “uzun periyotlu yapıların kısa periyotlu zeminler üzerine, kısa periyotlu yapıların da uzun periyotlu zeminler üzerine yapılması” depreme dayanıklı yapı yapmanın önemli bir aşamasını oluşturur. Sismik izolasyon yöntemi; zemin ile yapı arasındaki etkileşimi azaltmakta ve yapının tabanında düşeyde rijit fakat yatayda esnek, belirli ölçülerde yer değiştirme yapabilen donanımlar yerleştirmek suretiyle üst yapıyı yer hareketinden ayırma işlemidir.
Şekilde görüldüğü üzere sismik izolasyonlu yapıda sadece tabanda ötelenme olmakta sismik izolasyonsuz yapıda ise katlar arasında büyük ötelenmeler olmaktadır. Ayrıca sismik izolasyonlu yapı kat ivmelerinin azaltılması için gerekli yatay ”esnekliğe” ve büyük rijit üst yapısı sayesinde rölatif kat ötelenmelerinin azaltılması için düşeyde gerekli olan ”rijitliğe” sahiptir. Günümüzde sismik izolasyon yöntemi şiddetli depremler sonucunda yapının nispeten hasarsız kalması beklenen, depremden hemen sonra mutlaka kullanılması gerekli hastane, acil yardım merkezi, itfaiye, polis binası, enerji dağıtım ve haberleşme binaları ile nükleer enerji santralleri gibi göçmeleri durumunda doğal çevre tehlikeleri yaratabilecek yapılarda kullanılmaktadır.
Sismik izolasyon kavramı ilk olarak 1876 yılında Tokyo Üniversitesi maden mühendisliği profesörlerinden John Milne tarafından ortaya atılmıştır. Milne yapının altına izolasyon amaçlı çelik bilyeler yerleştirerek 1876- 1895 yılları arasında çeşitli deneyler yapmıştır. 1905 yılında ABD’de silindir sistemle yapılan izolasyon çalışmalarının depreme karşı etkili olduğu ortaya konulmuştur. Bu çalışma sonucunda ilk resmi belgeye dayalı patent alınmıştır.
Türkiye’de sismik izolasyonun ilk uygulaması ise Atatürk Havalimanı Dış Hatlar Terminali’nin Sismik Modernizasyonu Projesi kapsamında yapılan uygulamadır. 250×225 m2 alana kurulu olan bu yapıda sismik izolasyon,uzay kafesten yapılmış çatısı ile 7m yüksekliğindeki beton kolonlarının arasına yerleştirilen toplam 130 adet sürtünmeli sarkaç izolatör (FPS) ile gerçekleştirilmiştir. Proje aynı zamanda Amerikan Mühendislik Şirketleri Konseyi (American Council of Engineering Companies – ACEC) tarafından verilen ödüle, 700 aday arasından seçilerek layık görülmüştür (Constantinou, M.C., ve ark. 2001).
Yeni Bir Tasarım Yaklaşımı Sismik izolasyon, geleneksel tasarım yaklaşımıyla sağlanmaya çalışılan elastik ötesi davranış için gerekli kapasite kavramına kıyasla depremin yapıda meydana getirdiği deprem kuvvetlerinin azaltılmasına olanak sağlar. Bu nedenle uygulandığı yapılarda üst yapı ile temel arasına yanal esnekliği fazla, düşey esnekliği ise oldukça az olan düşey yönde rijit elemanlar konularak yapının periyodu ile deprem hakim periyodunun çakışması (rezonans durumu) önlenir. Geleneksel tasarım anlayışı kullanılarak bazı olumsuzlukları yok etmek veya minimize etmek istenirse, yapım maliyetleri büyük oranda artacak veya mimari estetik ve kullanışlılık değerlerinden çok fazla ödün vermek gerekecektir. Yine de bu anlayış çerçevesinde şiddetli depremler etkisinde hiç hasar görmeyecek bir yapı inşa etmek mümkün değildir. Sismik İzolasyonun uygulandığı binalarda, bina, büyük depremlerde rijit bir kutu gibi hareket edeceğinden içerisindeki kullanıcılar ve eşyalar güvende kalır. Binadaki faaliyetler deprem esnasında ve deprem sonrasında kesinti olmadan devam eder. Aynı zamanda sismik izolasyonun binaya sağladığı rijitlikten dolayı katlardaki kolon ve kiriş boyutları küçülür, betonarme perdelerin gerekliliği önemli derecede azalır. Bahsedilen bu özelliklerden ötürü sismik izolasyon sistemlerini uygulamak, mühendisin düşük fiyatlı yapı sistemleri kullanarak orta ve büyük şiddetli depremlerde, hem binanın taşıyıcı sisteminde hem de bina içindeki eşyalarda meydana gelebilecek hasarları ve yukarıda da açıklandığı üzere sosyal, psikolojik, ekonomik vb. sorunların sınırlandırılmasını sağlar. İyi uygulanmış bir sismik izolasyonun geleneksel yaklaşıma kıyasla birçok avantajı vardır.
Bu avantajlar şu şekilde sıralanabilir:
a) Geleneksel yaklaşıma nazaran yapı elemanları içerisindeki iç kuvvetler azaltılmış olur böylece hafif şiddetteki depremlerde bile kullanılabilirlik sınır durumu aşılmaz ve yapı elamanları daha az zorlanır.
b) Çok büyük deprem esnasında bile sismik izolasyonun uygulandığı acil yardım merkezi, hastane gibi yapılarda o esnada devam eden acil müdahalelerin devam etmesine olanak sağlayabilir.
c) İtfaiye binası, hastane, polis binası, acil ulaşım ağı üzerindeki köprü viyadükleri, tarihsel dokusu önemli tarihi yapılar vb. yapıların depremden hemen sonra kullanılmasını sağlar.
d) Üst yapı daha rijit olduğu için yapı içindeki eşyaların korunmasını sağlayarak ekonomik kazanç sağlar. e) Yapıya gelen deprem etkilerini üst yapıdan bağımsız olan temelin almasını sağlayarak üst yapının deprem etkilerinden korunmasını sağlar.
f) Araştırma ve geliştirme projeleri deprem sonrası korunmuş olur.
g) İş kesilme riskini önleyerek deprem sonrası üretimin devamlılığını sağlar. Bazı sismik izolatör tipleri şu şekilde sıralanabilir; kurşun çekirdekli kauçuk izolatör, çapraz doğrusal hareket sistemi, kayıcı tabakalı kauçuk izolatör, çelik bilyeli izolatör ve sürtünmeli sarkaç sistemidir. Sismik izolasyon yaklaşımının doğru kullanılması yapılarda deprem etkilerinin azaltılmasını sağlarken aynı zamanda geleneksel yapı tasarım yaklaşımıyla dizayn edilen yapılara kıyasla yapının taşıyıcı sistemini oluşturan eleman kesitlerinin küçük boyutlarda tasarlanmasını olanaklı hale getirir. Bu da mimari anlamda yapılara daha fazla estetiklik kazandıracak alanın oluşmasına ve küçük eleman kesit tasarımı imkanıyla ekonomik kazançlar sağlayacaktır. Özellikle deprem kuşağında yer alan ülkemizdeki deprem zararlarını azaltmasının yanı sıra devletin de desteğiyle mühendis ve mimarların sismik izolasyon uygulamasını kullanması sadece 1. derece önemli yapılar açısından değil, konut türü yapılarda bile can kaybını önleyecektir. Bu uygulamanın yaygınlaşması daha yüksek katlı yapılar yapma imkanı sağlarken tarımsal faaliyetler gibi çeşitli alanlarda kullanılmak üzere daha fazla alan yaratarak hızla gelişen inşaat teknolojisinde de dünyadaki konumumuzu dolaylı yoldan güçlendirecektir.
ŞİDDET VE BÜYÜKLÜK
Deprem, diğer doğal afetlere göre önceden tahmin edilemeyen ve günümüz teknolojisiyle tahmin edilmesi durumunda bile önlem almak için yeterli zamanın ol- madığı bir doğal afet türüdür. Bu doğal afete karşı dayanıklı yapılar tasarlayarak önlem alınması zorunlu hale gelmiştir.
Deprem, terimsel olarak iki şekilde ifade edilir. Bunlardan biri depremin büyüklüğü öteki ise şiddetidir. Depremin büyüklüğü, deprem sırasında açığa çıkan enerjinin ölçüsüdür. Depremin şiddeti ise depremin meydana geldiği bölgede yarattığı hasarın ölçüsüdür.
