İnsanoğlu geçmişten günümüze her zaman doğal afetlerle karşı karşıya kaldı. Bu afetler insanların can ve mal kaybına uğramasına neden oldu. İnsanların en çok zarar gördüğü afetlerden bir tanesi de depremdir. Depremin yapılar ve insanlar üzerindeki etkisi göz ardı edilemeyecek kadar büyüktür. Bu yüzden yıllar boyunca bu etkiyi azaltmaya yönelik çalışmalar yapıldı. Bu çalışmalar sonucunda sismik izolatör sistemleri gözle görülür bir fark yarattı. Bu sistem depremin sarsıcı etkisini en aza indirger, çünkü yapıları deprem etkisinden yalıtan bir teknolojiye sahiptir.
Nedir?
Sismik izolasyon, (deprem yalıtımı, sismik yalıtım ya da taban yalıtımı ) yapının kendisi ile temeli arasına yerleştirilen özel cihazlar sayesinde yapıyla zemin arasında bir katman oluşturarak, yapının ve yapının içindeki tüm bileşenlerin depremin yıkıcı etkilerinden korunmasını sağlayan bir yöntemdir. Üst yapının altına izolatörler ve enerji emici cihazlar yerleştirilerek yapıyı depremden korur. Bu sistem yapının titreşim periyodunu artırır ve bu sayede depremden kaynaklanan kuvvetlerin azalmasını sağlar. Deprem sırasında binanın ağırlığını taşıyıp, temelin yana doğru hareket etmesini sağlayacak şekilde tasarlanmıştır. İzolatörler yapının yaşamdaki performans beklentisini artırabilir hatta hasarı en aza indirebilir. Bu sistem sadece yapısal güvenlik sağlamakla kalmaz, aynı zamanda binadaki insanlar ve mülkler için güvenlik sağlar.
Sismik İzolatör Çeşitleri
- Kurşun Kauçuk Rulmanlar
- Lamine Çelik Kauçuk İzolatörler
- Çok Katmanlı Taşlar
- Dolgulu Kauçuk Yataklar
- Aktif Baz İzolasyonu
Nasıl Çalışır?
Depreme dayanıklı tasarımda sismik izolasyon birçok ülkede yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu kontrol tekniği, esnek tipte bir arayüz sunarak temel olarak yapıyı yer hareketinden ayırmaktadır. Deprem sırasında yer hareketinin frekansı binanın doğal frekansına yakın olduğunda yapı önemli ölçüde sallanabilir. Buna karşın sismik izolasyon, yapının doğal frekansını düşürerek sismik enerjiyi saptırır ve dağıtır. Bu şekilde sismik izolasyon, yapının yer değiştirmesini en aza indirir ve yapısal bütünlüğünü korur. Altyapı ve üstyapı arasına yerleştirilen bu izolatörler deprem etkisini sönümler ve yapının üst katlarında neredeyse hiç hissedilmemesini sağlar.
Geleneksel Yapıya Göre Avantajları
Geleneksel yapılar, deprem hareketlerine dayanacak kadar güçlü ve esnek olacak şekilde tasarlanır. Yapıların büyük çoğunluğu bu yöntemle tasarlanır ve inşa edilir. Geleneksel bir bina şiddetli bir depreme maruz kaldığında bina çökmeyi önleyebilir ancak yönetmeliklere uygun tasarlanmış ve uygulanmış olması gerekir. Yapı, insanların hayatını kurtarabilir fakat bina içindeki mobilya, ekipmanlar ve yapı elemanları ciddi hasar görür. Temelden izole edilmiş yapılar tahmin edilebilirdir dolayısıyla geleneksel yapı bileşenlerine kıyasla güvenilirliği çok yüksektir. Beklenmeyen büyük sismik faaliyetler durumunda, hasar sadece elemanların kolayca değiştirilebildiği izolasyon sisteminde yoğunlaşır. Sismik izolasyonu uygun mevcut yapılara uyarlanabilir. Ayrıca, bina inşaat boyunca hizmet vermeye devam edebilir.
Dünden Bugüne
John Milne
Sismik izolasyon kavramı ilk olarak 1876 yılında Tokyo Üniversitesi Profesörlerinden John Milne tarafından ortaya atılmıştır. Milne, yapının altına izolasyon amaçlı 25cm çapında çelik bilyeler yerleştirerek 1876-1895 yılları arasında çeşitli deneyler yapmıştır ve bu deneyler sonucunda, kullanılan 25 cm çaplı demir bilyelerin hafif depremlere karşı başarılı oluşu, fakat sürtünme kuvvetlerinin az olmasından dolayı rüzgara karşı başarısız olduğu gözlemlemiştir. Bu yüzden sürtünme yüzeylerini arttırmak için bilye çapını 2,5 cm ye düşürerek yeniden deneyler yapmıştır. Bu deneyler küçük çaplı bilyelerin hem depreme karşı hem de rüzgara karşı daha etkili oluşunu göstermiştir.
Imperial Otel
Sismik izolasyonun hayata geçirilmesindeki öncü isimlerden biri Amerikalı Mimar Frank Loyd Wright’tir. Wright’in kendi tasarımı olan Imperial Otel 1921’de Tokyo’da tamamlanmıştır. Wright, yaptığı ön incelemede binanın altında 3 farklı tabaka olduğunu ve orta tabakanın çamurdan oluştuğunu gözlemlemiştir. Bu yüzden Wright’in düşüncesi bu binayı yumuşak çamur üzerinde yüzdürerek sismik etkilerden yalıtmak şeklinde olmuştur. Bunu binayı yumuşak çamurun üst kısımlarına kadar uzanan kazıklarla bağlayarak gerçekleştirmiştir. Böylece yapı çamur tabakası üzerinde yüzen bir sistem olarak depremden izole edilmiştir. Bu sayede 1923 Büyük Kanto Depreminde etrafındaki birçok bina çökerken bu bina depremi az hasarla atlatmıştır.
Clayton ve Yachiyodai Binaları
1981 yılında Yeni Zelanda’da inşası tamamlanan William Clayton binası, kurşun çekirdekli izolatörlerin kullanıldığı ilk yapıdır. Bu tarihten sonra Yeni Zelanda’da izolasyonlu yapıların sayısı hızla artmıştır. 1982 yılında Japonya’da ilk izolasyonlu sistem Yachiyodai binasında uygulanmıştır. 2 katlı, 114 m2 alana sahip bu bina elastomerik kauçuk sistemiyle yapılmıştır.
Los Angeles Belediye Binası
Yapımı 1928 yılında tamamlanan Los Angeles’taki belediye binası (yükseklik 138m), dünyanın en yüksek sismik izolasyona sahip binası olmuştur. 1985 yılında ABD’de ilk kez bir adliye binası (Foothill) 96 adet kauçuk izolatör kullanılarak sismik izolasyon tekniğine uygun olarak yapılmıştır. Bu sayede bu tarihten itibaren ABD’de sismik izolasyon teknolojisiyle yapılan binalar hızla artmıştır.
Kaynakça
- happho.com
- www.theengineeringcommunity.org
- geoenvironmental-disasters.springeropen.com
