Depreme Dayanıklı Malzemeler Nelerdir?
Nüshet Çamuşoğlu / nushet@ekoyapidergisi.org
Bazıları için Güneş'in etrafında dönen, çekirdeği 6.000°C'ye varan sıcaklıklara sahip bir kürede yaşadığımızı ve tüm insan faaliyetlerinin Dünya'nın kabuğunda, tektonik plakalar olarak adlandırılan en küçük kalınlıktaki katmanda yer aldığını düşünmek ürkütücü olabilir. Bu levhalar manto üzerinde, daha doğrusu astenosferde yüzer ve bazen çarpışarak depremlere neden olur. Bu interaktif haritada da görebileceğimiz gibi, depremler hayal ettiğimizden çok daha sık meydana gelmektedir; dünya genelinde her gün düzinelerce deprem meydana gelmekte ve bunların çoğu fark edilmemektedir. Ancak bazıları son derece güçlüdür ve kentsel alanların yakınında meydana geldiklerinde, Dünya üzerindeki en yıkıcı güçlerden biri olarak ölümlere ve yapılı çevreye zarar verir.
Mühendislik alanındaki araştırmaların, testlerin ve deneylerin ilerlemesiyle, tektonik faaliyetlere sahip ülkeler ve bölgeler, bu olayların neden olduğu ölüm ve hasar tehlikesini azaltacak bilgiye zaten sahip. Bazı çözümler ve malzemeler deprem durumunda daha iyi sonuç verir. Ahşap da bunlardan biridir.
Deprem, son derece şiddetli bir yatay yük gibi kısa ve hızlı aralıklarla şok dalgaları yayar. Binalar genellikle dikey yükleri (hem yapısal malzemelerin ağırlığı gibi ölü yükleri hem de bina sakinleri, mobilyalar ve diğer ekipmanlar gibi hareketli yükleri) iyi bir şekilde destekler. Bir deprem durumunda, deprem dalgaları tarafından iletilen yanal kuvvetler tüm yapıyı titreştirir ve bu da yüzeysel hasardan yapının tamamen çökmesine kadar her şeye neden olabilir.
Sismik faaliyetlerin olduğu bölgelerde, yapının sallanmasını önlemek veya dengelemek için yüksek binalarda esnek temel sistemleri, karşı ağırlıklar ve hatta sarkaçlar kullanılmaktadır. Ancak yapısal takviyelerin yanı sıra binayı oluşturan malzemeler de önemli bir rol oynayabilir. Yapısal bir malzeme olarak ahşap, deprem durumunda özellikle iyi çalışır, çünkü ahşap yanal kuvvete dayanıklı sistemler olarak yüksek derecede sünekliğe sahip olma eğilimindedir. Bu, kırılma anına kadar büyük ölçüde deformasyonu destekleyen bir malzeme olduğu anlamına gelir. Yani, kırılmadan önce bükülür. Sadece bir ağacın rüzgar fırtınasındaki tutumunu düşünün. Bu mümkündür çünkü ahşap uzun, ince, güçlü hücrelerden oluşur ve hücre duvarlarının uzun şekli ahşabın damara paralel yüksek mukavemetini verir. Ahşap ürünler, özellikle sıkıştırma ve çekme kuvvetleri ahşap liflerine paralel olarak uygulandığında çok yüksek yüklere dayanabilir.
Ahşabın bu tür durumlarda bir diğer olumlu özelliği de hafif bir malzeme olmasıdır. Bina ne kadar az kütleye sahip olursa, sismik dalgalarla o kadar az atalet kuvveti oluşacaktır. British Columbia Üniversitesi'nde Ahşap Mühendisliği Yardımcı Doçenti olan Cristiano Loss, yüksek performanslı ahşap tabanlı sistem ve yapıların depreme karşı dayanıklılığı konusunda uzmanlaşmıştır. Ahşap montajların deneysel testlerinde yer alan Loss, bu tür sistemlerin doğal faydalarına dikkat çekiyor. "Ahşabı açık ara daha güçlü kılan şeylerden biri daha hafif olmasıdır. Bunun bir dezavantaj olduğunu düşünebilirsiniz, ama aslında büyük bir avantajdır" diye açıklıyor. "Ahşap, betondan beş kat daha hafiftir ve bir binadaki sismik kuvvetleri önemli ölçüde azaltır."
Kısacası, depremde iyi performans gösteren bir bina sertlik ve hafifliği dengeleyen bir binadır. Çok sert bir bina, yapısı sonunda titreşimlerle kırılacağı için kırılgan hale gelirken, daha hafif, daha az sert bir bina, bina sakinlerinin daha fazla sallanmasına ve bina bileşenlerine zarar veren büyük hareketler yaratmasına neden olabilir. Gerçek testlerle yapılan çeşitli araştırmalar, metal bağlantı elemanlarıyla birlikte masif ahşaptan yapılan binaların bu doğal olaylara karşı çok uygun bir performans sergilediğini göstermiştir. Cristiano Loss, ahşap sistemlerin bir başka avantajına daha dikkat çekiyor: açık bir bağlantı sistemi olma eğilimleri. "Malzemeye veya sisteme herhangi bir inşaat demiri eklememiş olmanız, hasarı oldukça kolay bir şekilde tespit etmenizi sağlayabilir. Bağlantıyı sistemde iyi belirlediğiniz sürece, zamanında onarım mümkündür."
Sismik olayların yaygın olduğu yerlerde, güçlü bir deprem durumunda nüfusu barındıracak güvenli yerler bulmak, hassas bir anda yardım sağlamak ve altyapının ve yıkılan şeylerin yeniden inşa edilmesine izin vermek için hayati önem taşır. Afet sonrası bina veya merkez, bir afet durumunda hizmet sağlamak için gerekli bir tesis olarak tanımlanır. Dolayısıyla bu tür bir tesis, sıradan konut veya ticari binalara kıyasla çok daha yüksek bir sismik tasarım yüküne göre inşa edilecektir. Buna güç merkezleri, destekleyici altyapı ve hidroelektrik operasyon merkezleri dahildir. Ahşap, sismik kuvvetlere karşı direnci ve rüzgar ve hatta yangın karşısında dayanıklılığı nedeniyle bu tür binaların inşası için ideal bir malzeme olarak tanımlanmıştır.
Fast+Epp'in Müdürü Mühendis Nick Bevilacqua, Kanada'nın British Columbia eyaletindeki okulların "Yüksek Önem" kategorisine göre tasarlandığını, yani yapıların bir depremde sıradan binalardan %30 daha yüksek sismik gereksinimlere dayanacak şekilde tasarlandığını söylüyor. Öğrencileri korumanın yanı sıra, deprem veya diğer afet türlerinden sonra güvenlik, barınma ve hizmetlere erişim sağlayan uygun toplum merkezleri olarak tasarlanmıştır. Yapısal yenilikler açısından, "Bayview İlköğretim Okulu ve Sir Matthew Begbie İlköğretim Okulu'nun sismik tasarımı için, sismik sistemin karşılayabilmesi gereken belirli bir süneklik seviyesi sunan bir masif ahşap yapı grubu olan CLT perde duvar sistemi kullandık. Süneklik esasen bir yapının bozulmadan sunabileceği esneme ve esneme miktarıdır." Bunlar, köşelerdeki çelik destek çubuklarıyla temele bağlanan ve bir deprem durumunda tüm birleşik yapının çökmeden hareket etmesine ve enerjiyi dağıtmasına olanak tanıyan yapısal duvarlardır.
Depremde binaların risklerini ve hasarlarını azaltacak çözümler geliştirmek dünya çapında birçok araştırmacıyı harekete geçirmiştir. Ahşap binaların hafif kaldığı, yeterli sağlamlığa sahip olduğu ve çeliği de içerebilen hibrit sistemlerin kullanılmasının deprem enerjisinin bir kısmının emilmesine ve dağıtılmasına katkıda bulunduğu gözlemlenmiştir. Nihayetinde depremler doğanın tüm gücünü ve bizim ona karşı ne kadar kırılgan olduğumuzu göstermektedir. Masif ahşap, son derece sürdürülebilir bir inşaat yöntemi olmasının yanı sıra, kullanım ömrü sona erdikten sonra yeniden kullanıma izin veren, yangına karşı ve hatta sismik bölgelerde bile güvenli olan son derece dayanıklı bir yapı sistemi olabilir.
