Deprem Dayanıklılığı için Rijit mi Sünek mi?
4 Mart 2021

Depremde
Farklı Zeminlere Göre Değişen Etkinin Doğası Nedir?

Deprem, yer kabuğunun kırılması sonucu ortaya çıkan bir enerjidir.
Bu enerji, yeryüzünde bir dalga hareketi olarak yayılır. Hareketin büyüklüğünü anlamak için magnitüd ölçeği (ya da richter ölçeği) kullanırız ve aslında ortaya çıkan enerjiyi ölçeriz. Bu enerji tüm ölçüm istasyonlarından aynı ölçülmesine rağmen etkisi elbette ki farklı olur.

Buna şöyle bir örnek verebiliriz: Kulağınıza yakın bir noktadan beş kez havalı korna çaldığımızı düşünelim. Kornayı kaç kez çaldığımı siz de uzaktaki bir kişi de doğru sayacaktır ancak sizdeki etkisi tatsız bir çınlama olurken uzaktaki kişi sesi çoktan unutmuş olacaktır. Deprem de dalga hareketi ile yayılan bir enerji, tıpkı ses gibi... Sizi ne kadar etkilediği ile açığa çıkan enerjinin büyüklüğü farklı konular.
Tam karşılığı olmamakla birlikte ifade etmemizi kolaylaştırması adına şöyle bir modelleme yapabiliriz: Dalganın bir ilerleme hızı ve bir dalga yüksekliği var. Depremin dalga yüksekliğini de yüzeydeki yıkıcı etki gibi düşünebiliriz. Bu durumda deprem dalgasının ilerleme hızı ile yüzeydeki yıkıcı etkisinin çarpımının, yer kabuğunun kırılması sonucu açığa çıkan enerji miktarına eşit olduğunu söyleyebiliriz. Enerjinin korunumu yasası gereği; dalga hızı artarsa yüzeydeki yıkıcı etkisi düşer, dalga hızı yavaşlarsa yıkıcılığı artar çünkü enerji sabittir.

İzmir Depreminde Maksimum Yanal İvme 0,18 G Gerçekleşti

Masanın bir tarafından vurduğumuzu düşünelim, diğer taraftaki kişi bu hareketi anında hisseder. Sağlam bir zeminde dalga çok hızlı hareket eder ve enerji boşalır. Yüzeydeki yıkıcılığı, ivmesi düşer. Fakat masanın üstünde bir hamur olduğunu düşünelim. Masa yerine hamura vurduğumuzda karşımızda oturan kişi bunu hissedemezse de hamur yüzeyinde çok farklı hareketler olacak ve bir süre de devam edecektir.
Enerji sağlam zeminde olduğu gibi hızlı ilerleyememiş, hamurun içinde bir nevi hapsolup üzerinde gözle görülür büyük dalgalanmalar oluşturmuştur. Tıpkı en son yaşadığımız İzmir depreminde olduğu gibi...

İzmir Bayraklı'da bulunan iki AFAD istasyonunda ölçülen maksimum yer ivmesi değerleri 3513 nolu istasyonda yani alüvyon zeminde 0.11 g ve 3514 nolu istasyonda, kaya zeminde ise çok daha az, yani 0.04 g civarında gerçekleşti.
Bu noktada yumuşak, sulak zeminlerdeki durumu biraz daha detaylı modellemek için bir havuza taş attığımızı düşünelim. Dalgalar merkezden çevreye doğru yayılır, kenara çarpıp ortaya geri gelir. Ancak taşın enerjisi hala oradadır ve bu hareket bir süre içeri dışarı dalgalanmalar olarak devam eder. Hatta bu sırada yeni bir taş atarsak dönen dalgalar diğerleri ile girişim yapar ve daha da büyür.
Alüvyon zeminlerde oluşan dalgalar, varsa etrafındaki kayalık arazilere çarpıp geri geliyor ve hatta girişim yaparak büyüyor; enerjiyi saklıyor, sönümleyemiyor. Özetle, yumuşak zeminde enerjinin hareketi yavaşlıyor ve yukarıdaki yıkıcı etki artıyor. Depremin yumuşak zeminlerdeki karakterini, depremde açığa çıkan enerjinin yer kabuğunda yayılırken belli noktalarda iletiminin yavaşlayıp konsantre olması şeklinde tanımlayabiliriz. Bunun yapılarımıza olan etkisinin matematiksel ifadesi ise yapımıza etkiyen yanal ivmedir.

Depremde Yıkıcı Olan, Yapıların Yer Değiştirmesi Değildir

Öncelikle şunu iyice özümseyelim; yapılar hareket edebilir. Depremde yer kabuğu metrelerce hareket etmektedir. Tabandaki bu harekete ek olarak yapıların deprem anında birkaç metre sağa sola esnemesi doğaldır. Yapılarımızın yer değiştirmesi ne kadar büyük olursa olsun yıkıcı olan bu değildir. Biz raylar üzerinde bir yapıyı metrelerce hareket ettirebiliriz, bu binayı yıkmaz. Elinizin üstüne bir telefon koyun ve ileri geri hareket ettirin, düşmez ancak ani hız değişimi uygularsanız yani ivme fazla olursa düşer. Yıkıcı etki yapımıza etkiyen depremin ivmesidir.
İzmir'de oluşan ivmelerin, günümüz şartnamelerdeki tasarım esaslarına göre epey düşük olduğunu söyleyebiliriz. İzmir'de oluşan maksimum ivme (depremin merkezine yaklaşık 40 kilometre uzaklıkta) yer çekiminin %18'i, Bayraklı'da gerçekleşen maksimum ivme %11 idi. Günümüz şartnamelerine göre yapılar %40'a göre tasarlanıyor, 99 depremi öncesi yapılardaki yani eski şartnamelerdeki tasarım ivmesi ise %10. Bu yüzde 10'u yukarılara çeken güvenlik katsayıları olduğunu da hatırlamak gerekiyor.

Binaları, Depremde Enerjiyi Sönümleyecek Şekilde Tasarlıyoruz

Bir betonarme binanın yıkılması, pek çok hatanın üst üste gelmesi sonucu oluşuyor. İzmir'de gerçekleşen ivmelerde binalar yıkılıyorsa taşıyıcı sistemlerinde muhtemelen başka sıkıntılar da vardır. Basında birçok fotoğraf var, duvarlarda çatlakları olan sayısız binalar görüyoruz, bu çatlakların hepsi bulunduğu yapının statik olarak yanlış projelendirildiğini göstermez.
Binaları bir depremde hareket edecek ve enerjiyi sönümleyecek şekilde tasarlıyoruz. Dolayısıyla dolgu duvarlardaki çatlaklar, yapıda olması gereken hareketin sonuçları veya kötü işçilik olarak yorumlanabilir. Dolgu duvarlarda çapraz çatlaklar oluşur. Binaların kolon kirişi hareket ettiğinde arada sıkışan duvarlar çatlayabilir. Taşıyıcı sistemde; kolonlarda, kirişlerde, perdelerde bir hasar yoksa o proje statik olarak çalışmış diyebiliriz.

Günümüz şartnamelerine göre yapılmış bir yapıda, deprem ivmesi olarak yerçekiminin %40'ına göre tasarım yapmaktayız. Bundan daha düşük ivmelerde binaların yıkılması beklenmez ancak yapı çok fazla hareket edeceğinden buzdolabının düşmesi, TV'nin yuvarlanması, kitaplığın devrilmesi veya sıcak su borularının patlaması, gaz kaçaklarının olması beklediğimiz durumlardır. Dolayısıyla yapısal taşıyıcılığı olmayan sistemlerin de kontrol altına alınması ve yapısal taşıyıcı sistem ile birbirine bağlanması hayati bir konudur.

İsmail Çoksayar, SAVE Kurucu / İnşaat Mühendisi