Depremler her zaman korkutucu
bir fenomendi
ve kentlerimiz büyüdükçe
en büyük risk olan
çöken binalar ile daha
ölümcül hale geldi.
Neden binalar depremde çöker
ve bu nasıl önlenebilir?
Eğer çok fazla felaket filmi izlediyseniz,
şöyle düşünebilirsiniz.
Binanın yıkılmasına doğrudan
altındaki zeminin
şiddetle sarsılması ya da
bölünmesi sebep olur.
Aslında böyle olmuyor.
Bir kere, çoğu bina fay hattı
üstünde yerleşik değil
ve levha hareketi bina temelinin
çok daha altından gitmektedir.
Peki aslında neler oluyor?
Esasında, deprem gerçeği ve
binalar üzerindeki etkisi
biraz daha karmaşıktır.
Mimar ve mühendisler bunu anlamak için
kolon ve kirişleri temsil eden iki boyutlu
çizgiler ya da bina kütlesini temsil eden
ve daireler çizen tek hat üzerindeki
lolipoplar gibi modeller kullanır.
Bu derece basitleştirilmiş modeller
bile çok yararlı olabilir.
Depreme karşı bina tepkisini tahmin etmek
öncelikle fiziğin konusudur.
Deprem anında meydana gelen
bina çökmelerinin bir çoğu
aslında depremin kendisinden kaynaklanmaz.
Bunun yerine, binanın zemini sallandığında
binanın temeli ve alt seviyelerini
değiştirir,
yapının kalanına şok dalgalar gönderir
ve ileri geri titreşmesine neden olur.
Titreşimin gücü iki ana faktöre bağlıdır:
binanın kütlesi, bu altta yoğundur
ve onun sertliği
ki belirli bir miktar yer değişimi
için gerekli olan kuvvettir.
Binanın sertliği, malzeme türü
ve kolon şeklinin yanısıra
genellikle yükseklikle ilgilidir.
Alçak binalar daha sert ve daha az
kaymaya yatkınken,
yüksek binalar daha esnektir.
Çözümü daha alçak binalar
yapmakta bulabilirsiniz.
Böylece mümkün olduğu kadar az kayarlar.
Ama 1985 Meksika depremi durumun böyle
olmadığına en iyi örnektir.
Deprem sırasında,
altı ila onbeş katlı pek çok bina çöktü.
Ne gariptir ki yandaki alçak binalar
ayakta kalırken,
onbeş kattan daha yüksek binalar da
daha az zarar gördü
ve çöken orta ölçekli binaların
depremde daha şiddetli şekilde
sarsıldığı gözlendi.
Bu nasıl mümkün olabiliyor?
Cevabın doğal frekans olarak bilinen
olguyla ilgisi bulunmaktadır.
Bir salınım sisteminde
frekans, bir saniyede ileri geri oluşan
hareket döngüsünün sayısıdır.
Bu, bir döngüyü tamamlamak için
gereken saniye miktarı olan
periyodun tersidir.
Kütlesi ve sertliği tarafından belirlenen
bir binanın doğal frekansı,
titreşimlerinin etrafında kümelenme
eğilimi olan frekanstır.
Bina kütlesinin artırılması,
doğal titreşim hızını yavaşlatır,
sertliğinin artırılması ise
titreşimi hızlandırır.
Yani ilişkilerini gösteren denklemde
sertlik ve doğal frekans birbiriyle
doğru orantılıyken
kütle ve doğal frekans birbiriyle
ters orantılıdır.
Meksika'da olan rezonans etkisiydi,
depremin sismik dalga frekansıyla
orta ölçekli binaların doğal
frekansları eşleşti.
Bir salıncağı itmenin iyi zamanlaması gibi
her ilave sismik dalga bina titreşimini
mevcut yönünde artırdı,
daha da geriye sallanmasına
neden oldu, vesaire,
sonuçta ilk kaydırmadan daha büyük
boyuta ulaştı.
Bugün, mühendisler jeolog-sismologlarla
birlikte çalışıp
rezonans kaynaklı çöküşü önlemek için
toprak ve arazi türü gibi faktörleri
dikkate alarak,
önceki deprem verileriyle birlikte,
inşaat alanlarında
deprem frekansı tahmini yapıyor.
Düşük frekanslı hareket, yüksek ve
daha esnek binalara
fazla hasar verirken,
yüksek frekanslı hareket, alçak ve
sert olan yapıları
daha fazla tehdit etmektedir.
Mühendisler ayrıca sarsıntıları emen
metotlar geliştirdi
ve yaratıcı sistemler kullanarak
bozulmaları sınırladılar.
Binanın temel kaymasını, kalan kısmından
ayırmak için
taban izolasyonunda esnek
tabakalar kullanıp
ayarlanmış kütle damper sistemi
titreşimleri azaltmak için
doğal frekans ve faz dışı salınımla
birlikte
rezonansı yok eder.
Sonuçta, ayakta kalacak binalar
en sağlam olanlar değil
en akıllı olanlardır.