Biz yaparız! Depreme böyle hazırlanalım

Ulusal Kanal’da yayınlanan “Biz Yaparız” programı, emperyalizm tarafından Türk ulusuna dayatılan “biz yapamayız” fikrine karşı başkaldırı niteliğinde bir programdır. Programımız, Türkiye olarak elde edilen bilimsel ve teknolojik başarıların ve ülkemizin önüne ışık tutacak bilimsel öngörülerin Türk halkına duyurulmasını görev edindi. Şimdi de Aydınlık Gazetesi, “Biz Yaparız” köşesinden görevini yapmaya devam edecektir.

HÜMA KUŞUYUZ

Hüma kuşu, kimi toplumlarda Anka kuşu, Türk toplumunda da Kumay kuşu olarak bilinir. Öldüğü yerde küllerinden tekrar doğan bir kuş olan Hüma kuşu, devleti ve bilgeliği temsil etmektedir. Türk toplumunun ihtiyaçlarına ışık tutan bir semboldür. Bilimi merkezine almış bir kamu gücü ile yedi düvele meydan okumuş Türk milleti, elbette depreme de meydan okuyacak ve küllerinden tekrar doğacaktır. Bu noktada, yazımızda “Nasıl Yaparız?” sorusuna cevap arayacağız.

İşe, küresel salgın sürecinde büyük başarılar göstermiş “Sağlık Bilim Kurulu” gibi “Afet Bilim Kurulu” kurarak başlayabiliriz. “Şehir Plancısı”, “İnşaat Mühendisi”, “Jeofizik Mühendisi”, “Jeolog”, “Jeoloji Mühendisi”, “Mimar”, “Malzeme Bilimci”, “Fizikçi”, “Kimyager” vb. akademisyenlerden oluşturulacak “Afet Bilim Kurulu”, Türkiye’nin yapılaşma sorununa ışık tutacaktır. Bilim kurulunu temelde iki komisyon ile oluşturabiliriz: Birincisi “Afet Risk Yönetim Komisyonu” ve ikincisi “Afet Kriz Yönetim Komisyonu.” Risk yönetimini, afet olmadan önce riskin yönetimi; kriz yönetimini de afet olduktan sonra oluşacak krizin yönetimi olarak tanımlayabiliriz. Bu yazımızda afet yönetimini güncel konumuz olan deprem temelinde inceleyeceğiz. Önceliğimiz, afet olduktan sonra canlarımızı nasıl kurtaracağımız ve hangi teknolojileri kullanacağımız değil, afet olmadan önce canlarımızı afet risklerine karşı nasıl koruyacağımız ve hangi teknolojileri kullanacağımızdır. Önceliğimiz olan deprem risklerini engelleyici teknoloji ve bilimsel gelişmeleri; depremin neden olduğu enerjiden yapının yalıtılması, diğeri ise yapının bu enerjiye dayanıklı malzemelerden yapılması olarak gruplandırabiliriz.

DEPREM YALITIMINI

Yapılarda deprem yalıtımını “Depremsel Yalıtım Sistemleri” ile sağlayabiliriz. Depremsel Yalıtkanlar (Sismik İzolatörler), depremin neden olduğu zemin salınımı ile oluşan hareket enerjisinin yapıya iletimini büyük oranda sönümleyerek yapının zemin ile rezonansa girmesini engelleyen sistemlerdir. Depremsel Yalıtkanlar, depremin salınım şekline, şiddetine ve yapının dinamiğine bağlı olarak çeşitlilik göstermektedir. Bunlardan bazıları:

1 Sürtünmeli Sarkaç Tipi Depremsel Yalıtkan: Şekil 1’de gözüktüğü gibi bir altlık üzerinde salınım yapan, gelen enerjiyi sürtünme yolu ile sönümleyen sistemlerdir. Sistemde depremsel kuvvetin sürtünme kuvveti eşiğini geçmesi durumunda, depremsel yalıtkanda bulunan iç bükey üst çelik plaka altında zeminle birlikte hareket eden iç bükey alt çelik plaka bir sarkaç gibi sürtünmeli salınım yapar ve ismini çalışma ilkesinden almıştır. Bu noktada yüzey fiziği ve malzeme biliminin destekleri ile gelecekte daha verimli Sürtünmeli Sarkaç Tipi Depremsel Yalıtkanlar üretilmesi öngörülmektedir. Bu alanda çalışan ve çalışacak olan laboratuvarların öncelikli olarak desteklenmesi tavsiye edilmektedir.

2 Kurşun Çekirdekli Depremsel Yalıtkan: Şekil 2’de gözüktüğü gibi bir altlık üzerinde kauçuk içine hapsedilmiş kat kat dizilmiş çelik plakalardan oluşan ve ortasında rezonansı sönümlemek için kurşun çekirdek olan depremsel yalıtkanlardandır. Üst plaka binaya, alt plaka ise zemine sabitlenen yalıtkan, depremsel kuvvetle karşılaştığında alt plaka depremsel kuvvetle salınım yapar ve gelen hareket enerjisi kauçuk içindeki üst üste dizilen plakaları hareketlendirir. Bu şekilde gelen depremsel kuvvet sönümlenir; ancak deprem şiddeti yüksek durumlarda kauçuğun esnekliğinden kaynaklı zemin ile bina rezonansa girebilir, bunu sönümlendirmek için kurşun çekirdek kullanılmaktadır.

Bu noktada malzeme bilimi, katıhal fiziği ve kimya bölümlerinin destekleri ile gelecekte daha verimli Kurşun Çekirdekli Depremsel Yalıtkanlar üretilmesi öngörülmektedir.

3 Yüksek Sönümlü Depremsel Yalıtkan: Şekil 3’de gözüktüğü gibi özel alaşımlar ile hazırlanmış ve yüksek mukavemete sahip kauçuk içerisine hapsedilmiş çelik plakalardan oluşan depremsel yalıtkandır. Kurşun Çekirdekli Depremsel İzolatörden farkı kurşun çekirdekli olmaması ve kauçuğun özel alaşımlar ile daha yüksek mukavemete dayanıklı olmasıdır. Bu konuda da malzeme bilimi, katıhal fiziği ve kimya bölümlerinin destekleri ile daha gelişmiş ve verimli Yüksek Sönümlü Depremsel Yalıtkan üretilmesi öngörülmektedir.

DAYANIKLI MALZEMELER

Depremin yıkıcı risklerine karşı alabileceğimiz en önemli önlem yapılarda kullanılan malzemelerdir. Bu malzemelerin en önemlilerini “Kompozit”, “Çelik”, “Polimer”, “Cam”, “Ahşap” olarak sıralayabiliriz. Bu yazımızda Türkiye’de en sık kullanılan “Kompozit” ve türevi, “Betonu” inceleyeceğiz. Beton kompozitler, kum, çakıl, mıcır vb. taneli mineral malzemelerden oluşan “Agrega”, matris malzemesi ”Çimento” ve “Su” karışımından oluşan malzemelerdir. Depremin yıkıcı şiddetine en fazla dayanıklı malzemelerden olan beton, günümüzün gelişen nano teknoloji malzemelerinin oluşturduğu katkılarla daha dayanıklı, daha hafif, daha ince kompozit yapılara dönüşmektedir. Bu noktada beton kompoziti “Katkısız Beton Kompozit” ve “Katkılı Beton Kompozit” olarak iki bölümde inceleyeceğiz.

A. Katkısız Beton Kompozit türlerini incelemeden önce Türkiye’de belirli standartlara kavuşturulmuş hazır beton türlerinden de bahsetmemiz gerekmektedir. Hazır beton türlerine örnek olarak “C14”, C16”, “C18”, “C20”, “C25”, …,”C100” olarak sıralayabiliriz. “C” harfi betonun ingilizce karşılığı olan “concrete” kelimesinin ilk harfinden ve rakamsal değerini ise silindir basınç dayanım değerinden almaktadır. Katkısız beton kompozitlerde silindir basınç değerlerindeki farklılık çimento su oranına bağlı olarak değişkenlik göstermektedir. Katkısız beton kalitesindeki bu değişime neden olan çimento su oranlamasında optimum değerler elde edilmiş ve bu değerlerden daha fazla dayanıklılık elde edilememektedir; ancak günümüzün gelişen nano teknolojileri ile Katkılı Beton Kompozitlerde daha dayanıklı malzemeler üretilebilmekte ve gelişime en açık beton kompozit türü olarak öngörülmektedir.

B. Katkılı Beton Kompozitler isminden de anlaşılacağı gibi “Çimento”, “Su” ve “Agrega” karışımının haricinde dışarıdan katkılama yapılarak betonun basınç ve çekme dayanımında iyileştirme sağlanan beton türleridir. Nano katkılama, basınç ve çekme dayanımında iyileştirme sağladığı gibi, ses yalıtımı, ısı yalıtımı ve radyoaktif ışınların emilimi gibi farklı özelliklerde de katkı sağladığı gözlemlenmiştir. Literatür taramalarında karbon, karbon nanotüp, grafen, nano slika, nano titanyum gibi katkılamalar ile beton basınç ve çekme dayanımlarında önemli ölçüde artışlar gözlemlenmiştir; ancak nano malzemelerin maliyetlerinin yüksek olması inşaat sektöründe özel yapıların haricinde kullanımı tercih edilmemektedir. Şu unutulmamalıdır ki nano malzemelerin üretim maliyetlerinin yüksekliği biraz da piyasada yaygın olarak kullanılmamasından kaynaklanmaktadır. Tüm bunları göz önüne alarak üniversitelerimizin malzeme bilimi, fizik ve kimya laboratuvarlarını bu alanlarda daha fazla desteklememiz öngörülmektedir.

Yazı serimizin bu kısmında deprem yalıtkanlarından ve beton kompozit türlerinden bahsettik. İlerleyen teknoloji sayesinde enerji maliyetlerinin düşmesi, yüksek maliyette olan üstün özellikli malzemelerin üretim maliyetinin düşmesine de neden olacaktır. Gelecekte bu malzemeler, istenilen ölçekte deprem, ısı, ses ve ışık yalıtımı sağlayabileceğimiz, kendisini temizleyebilen, birkaç gün içinde inşa edilebilen kompozit türlerinden oluşturulmuş yapılarda güvenli ve sağlıklı bir şekilde yaşamımızı sağlayacaktır. İlerleyen yazı dizimizde bu malzemelerin özelliklerini ve yapılabilirliğini hep birlikte inceleyeceğiz.

(Şekil)

1. http://www.techno-press.org/?page=login&history=%2Fdownload2.php%3Fjournal%3Dsem%26volume%3D40%26num%3D3%26ordernum%3D2

2. https://www.made-in-china.com/ products-search/hot-china-products/Seismic_Isolation.html

3. https://structurae.net/en/products-services/lasto-hdrb-high-damping-rubber-bearings