Can kaybını önleyecek deprem dostu teknolojiler

379

Bugüne kadar yaşanan depremlerden dolayı binlerce ev yıkıldı, hasar gördü, milyonlarca insan hayatını kaybetti. Ancak son yıllarda geliştirilen depreme dayanıklı binalar sayesinde can kaybının çok az olması planlanıyor. Bu nedenle mühendisler, mimarlar yılmadan çalışıp son derece gelişmiş sistemler geliştirmeye davam etmekte.

Bilim adamları tektonik aktivitenin eski kültürlerin bir kısmının yok olmasına neden olduğunu düşünüyor. Örneğin, şimdi İsrail’in bir parçası olan Megiddo şehrinde yapılan araştırma etkili bir depremin şehri harap ettiğini belirledi. Ve bir dizi deprem Harappa (İndus Vadisi uygarlığı ) uygarlığının M.Ö 1900 yılında aniden yok olmasına neden oldu.

 HowStuffWorks isimli internet sitesinde yer alan habere göre, son 20 yılı aşkın süredir mimarlar ve mühendisler, evlerin, apartmanların, gökdelenlerin eğilmesini ancak yıkılmamasını sağlayan bir dizi akıllı teknoloji tasarlıyorlar. Sonuç olarak, bina sakinleri zarar görmeyecek ve hayatlarına kaldığı yerden devam edecekler. İşte bazısı birkaç yıldır uygulanan, bazısı ise halen test aşamasında olan deprem dostu teknolojiler:

Amortisör

Binaların depremde ayakta kalmasını sağlayan diğer güvenilir ve gerçek teknoloji otomobil endüstrisinden ipuçları taşıyor. Otomobilinizde istenmeyen çıkış hareketini kontrol eden cihaz olan amortisörü biliyorsunuz. Amortisör hızı keser ve sarsıntı ile titreşimin yol açtığı enerjiyi ısıya çevirerek yutarlar. Depreme dayanıklı binalar tasarlanırken amortisör kullanışlı olabilir. Mühendisler genel olarak binaların her seviyesine bir ucu kolona diğer ucu ise krişe bağlanacak amortisör yerleştiriyorlar. Her amortisör silikon yağıyla doldurulmuş silindirin içine geçen piston kafasından oluşuyor. Deprem vurduğunda binanın yatay hareketi her amortisördeki pistonu yağa karşı itilmesine yol açacak ve depremin mekanik enerjisi ısıya dönüşecek.

Havada duran temel

Mühendisler ve sismologlar yıllarca binalarınızı depremden korumak için tercih edilen temel yalıtımını kullandı. Bu sistemde kauçuk deprem izolatörü üzerine kuruluyor binalar. Bu sayede deprem olunca, temel binadan bağımsız hareket ediyor, yıkılma ihtimali düşüyor. Şimdi bazı Japon mühendisler temel yalıtımını yeni bir seviyeye taşıdılar. Onların sistemine göre, bina hava yastığının üzerinde asılı duruyor. Binanın üzerindeki sensörler depremin sismik aktivitelerini tespit ediyorlar. Sensörlerin oluşturduğu ağ yarım saniye içinde hava kompresörüyle haberleşiyor ve binayla temel arasındaki havayı hareket ettiriyor. Hava yastığı binayı 3 santimetre kadar kaldırıyor. Deprem sakinleşince kompresör kapanıyor ve bina yerine, temele yerleşiyor.

Değiştirilebilir sigorta

Elektrik dünyasında bir sigorta, elektrik devresinde akım belirli bir seviyeyi aşarsa düşerek koruma sağlar. Sigorta elektrik akışını keser ve aşırı ısınmayla yangınları önler. Düşüşten sonra sigortayı yenisiyle değiştirirsiniz ve sistem eski haline döner. Stanford ve Illionis Üniversitesi’nde görevli araştırmacılar, depreme dayanıklı binalar inşa etmek için benzer bir konsepti denediler. Araştırmacılar bunu kontrollü sallantı sistemi olarak isimlendirdiler. Çünkü yapıyı oluşturan çelik çerçeveler elastik ve temelin en üstünde sallanıyor. Ancak bunlar tek başına ideal bir çözüm değildir. Çelik çerçevelere ek olarak, araştırmacılar temeldeki her çerçevenin üstünü saran ve sallantıyı sınırlayan dikey halatlar ürettiler. Ayrıca bu kabloların kendiliğinden merkezlenme özelliği bulunuyor. Bu nedenle sallantı durunca halatlar tüm binayı yukarı doğru çeker. Final bileşenleri ise iki çerçeve arasına ya da kolonların temeline yerleştirilen değiştirilebilir çelik sigortalardan oluşuyor.

Sallanan iç duvar

Birçok modern yüksek binalarda, mühendisler düşük maliyetle sismik performansı artırmak için iç duvar yapısını kullanıyor. Bu tasarımda betonarme duvar binanın kalbinden geçiyor ve asansör çevresini sarıyor. Çok aşırı yüksek binalar için, iç duvar oldukça önemli olabilir. İç duvarlı yapılar binaların depreme karşı ayakta kalmasını sağlarken, bu mükemmel bir teknoloji değildir. Deprem bölgesindeki yapılar için daha iyi olan çözüm temel yalıtımıyla birlikte sallanan iç duvarın kullanılmasıdır. Mühendisler binanın aşağıdaki iki seviyesini çelik ve sonradan germeli beton ile güçlendirdiler. Sonradan germe sisteminde, çelik tendonlar iç duvarın içinden geçer. Bu tendonlar kauçuk bantlar gibi görev görür.

Sarkaç gücü

Özellikle gökdelenler için olan diğer çözüm, binanın üstünün yanlarında kocaman bir kütleyi askıya almaya dayanıyor. Çelik kablolar kümeyi destekliyor. Kütle ve bina arasındaki yapışkan sıvı binayı korumaya çalışıyor. Sismik aktivite binayı sallamaya başlayınca sarkaç enerjiyi dağıtarak ters yönde hareket ediyor. Mühendisler  titreşimi azaltmak için “ayarlı kütle sönümleyici” veya “harmonik soğurucu” isimli aletleri tercih ediyorlar. Harmonik soğurucunun işi rezonansı (titreşimi) önlemek ve yapının dinamik yanıtını minimize etmektir. Örneğin, 508 metre yüksekliğindeki Taipei 101 gökdeleninde deprem ya da güçlü rüzgara bağlı oluşabilecek sarsıntı etkisini azaltmak için harmonik soğurucu kullanıldı. Burada kullanılan harmonik soğurucu 730 ton ile dünyanın en büyük ve ağır soğurucudur.

Şekil hafızalı alaşımlar

Yüksek gerilmelere dayanabilen şekil hafızalı alaşımlar orjinal şekline geri dönebiliyor. Birçok mühendis bu akıllı materyallerle çalışmıştır. 2012 yılında Nevada Üniversitesi’nde görevli araştırmacılar, çelik ve betondan yapılmış köprü kolonlarıyla nitinol (şekil hafızalı kablolar) ve betondan yapılmış kolonları karşılaştırdılar. Şekil hafızalı alaşımlar daha iyi performans gösterdi, daha az hasara yol açtı.

Sismik görünmezlik pelerini

Dalga denince aklınıza su veya ses gelebilir, ancak deprem de dalga üretebilir. Jeologlar bunları cisim dalgası ve yüzey dalgası olarak adlandırır. Depremde hissettiğimiz dalgalar Rayleigh dalgalarıdır ve yer yüzünde dikey olarak hareket eder. Bu yukarı-aşağı hareket hasara ve sallantının çoğuna neden olur. Bazı sismik dalgaların iletilmesini kestiğinizi düşünün. Bazı bilim adamları buradan hareketle binaları yüzey dalgalarına dayanıklı hale getirmek için sismik görünmezlik pelerini geliştirdiler. Mühendisler, binanın temelinin altına gizleyecekleri 100 eş merkezli halkanın pelerin biçinimi alabileceğine inanıyorlar. Sismik dalgalar yaklaştıkça, bunlar birbirinin içine girecek ve sistemin içinde hapsedilecek. Böylece dalgalar enerjisini üstteki binaya veremeyecek. Fransız çalışma ekibi bu konsepti bu yıl test etti.

Bio-malzemeler

İstiridyeler yapışkan lifler salgılar. Bu iplerin bazısı sert ve bükülmezken, bazısı da esnek ve elastiktir. Bir dalga istiridyeye çarpınca kıpırdamadan durur. Çünkü esnek lifler darbeyi emer ve enerjiyi dağıtır. Şimdi araştırmacılar, istiridyelere ve onların kıpırdamadan duran yeteneğine benzeyen yapı malzemeleri geliştirmenin yollarını düşünüyor. Diğer ilginç lifler ise örümceklerden geliyor. Örümcek ağının çelikten daha güçlü olduğunu önceki araştırmalarla öğrenmiştik. Fakat MIT’te görevli araştırmacılar, ağın aşırı gerilme altında verdiği dinamik yanıtın benzersiz olduğuna inanıyorlar. Bilim adamları, örümcek ağının önce bükülmez olduğunu, sonra esnek ve daha sonra yine bükülmez olduğunu belirlediler. Onun karmaşık, doğrusal olmayan bu yanıtı yeni nesil depreme dayanıklı yapılar için umut verici olacak.

Mukavva boru, tüp

Mühendislik ekipleri lokal olarak uygulanabilen ya da kolayca elde edilebilen malzemeler kullanarak depreme dayanıklı yapılar  tasarlamak için çalışıyorlar. Örneğin, Peru’daki araştırmacılar plastik örgüyle duvarları güçlendirerek geleneksel yapıları daha güçlü hale getirdiler. Hindistan’da mühendisler betonu güçlendirmek için bambu kullandılar ve başarılı oldular. Endonezya’da bazı evler kum veya taşla doldurulmuş eski lastiklerden biçimlendirilmiş yatakların üzerinde duruyor. Hatta karton, mukavva bile dayanıklı bir yapı malzemesi olabilir. Japon mimar Shigeru Ban, poliüretanlı karton boruları kapsayan çeşitli yapılar tasarladı. 2013 yılında Ban tasarımlarından birini sundu. Yaptığı bu kilisede tahta direklerle güçlendirilmiş 98 dev karton tüp kullandı. Çünkü karton ve tahta yapı aşırı derecede hafif ve esnek. Sismik olaylar anında betondan daha iyi performans gösteriyor.

Karbonfiber örtü

Yeni bir yapı inşa ettiğinizde depreme karşı dayanıklılığa dikkat etmelisiniz. Ayrıca eski binalara sismik performasını artırmak için yeni teknolojik sistemlerin uyarlanması da çok önemlidir. Mühendisler binalara temel yalıtım sistemlerini ekleyip uygun ve ekonomik olarak cazip çözümler buldular. Diğer gelecek vaadeden çözüm lifli polimer güçlendirmedir (FRP). Üreticiler bu örtüleri karbon fiberle bağlayıcı polimeri karıştırarak ürettiler. Eski binalara yeni teknolojik sistemlerin uyarlanması uygulamalarında, mühendisler basitçe materyali binaların ve köprülerin beton destek kolonlarına sardılar ve kolonla materyal arasındaki boşluğun içine epoksi (güçlü kimyasal reçine) sıkıştırdılar. Hatta şaşırtıcı şekilde depremden zarar görmüş kolonlar bile karbonfiber örtüyle tamir edilebildi. (Vasfiye Özcanbaz)

Sitemizdeki deneyimlerinizi kişiselleştirmek ve geliştirmek için çerezleri kullanıyoruz. Çerezler, Avrupa Birliği Genel Veri Koruma Düzenlemesi ("GDPR") uyarınca uyulması gereken kurallar çerçevesinde belirlenmiştir. Kabul Et