İnşaat maliyetinin yüzde 1'i bile değil! Depremde yıkıma dur diyecek ‘askeri parola’ taktiği
Deprem anında yüksek katlı yapılarda sarsıntı daha şiddetli hissediliyor. Gökdelenlerin özellikle deprem ve rüzgar dolayısıyla yaşadığı titreşim ile sarsıntılar içindekilerin tedirgin olmasına, yapının deprem anında daha büyük bir yük altında kalmasına neden oluyor. 6 üniversiteden 13 uzmanın bir araya gelerek geliştirdikleri 'U' tüpü ise 'askeri parola' gibi çalışarak, yangına ve depreme karşı koruma sağlıyor. Üstelik hem sonradan yapıya eklenebiliyor hem de maliyeti yüzde 1'i geçmiyor!
Zeynep Dilara Akyürek / Milliyet.com.tr – Her geçen gün depremlerde kaybettiklerimize özlem artarken, olası büyük depremlere bir adım daha yaklaşıyoruz. Aynı acıların tekrarlanmaması, şehirlerin milyonlarca liralık enkazlara dönmemesi ve deprem korkusunun katlanmaması için pek çok uzman önlem alınması için sürenin azaldığını vurguluyor. 2022’de Çevre ve Şehircilik Bakanlığı’nın açıkladığı verilere göre İstanbul’da 695 bin bağımsız birimin dönüşümü tamamlanmış, 93 bin bağımsız birimin de kentsel dönüşüm süreci de devam ediyordu. Şubat 2024’te ise bu rakamlar 60 bin 632 bağımsız bölümün tamamlandığı, 38 bin 214'ünün dönüşümüne devam edildiği yönünde revize edildi. Ancak bazı yapılar kentsel dönüşüme ihtiyaç duymasa da, büyük bir sarsıntı ya da şiddetli rüzgârda onları koruyacak sistemlerle destekleniyor. Toplamda 6 üniversiteden 13 uzmanın katıldığı ‘U’ şekilli damperleme projesi de onlardan biri. Üstelik hem deprem hem yangında devreye girebiliyor. Proje Yürütücüsü ve İTÜ Makine Mühendisliği Bölümü Öğretim Üyesi Prof. Dr. Tahsin Engin, ‘askeri parola’ detayıyla deprem sönümleyicinin detaylarını Milliyet.com.tr’ye anlattı.
‘ASKERİ PAROLA GİBİ ÇALIŞIYOR’
Bir sistemin bazı frekanslarda diğerlerine nazaran daha büyük genliklerde salınması eğilimine ‘rezonans’ deniyor. Bu frekanslarda küçük periyodik kuvvetler bile çok büyük genlikler üretebilir. Prof. Dr. Tahsin Engin’in ‘askeri parola’ örneği verdiği bu durum II. Dünya Savaşı sırasında 7 Kasım 1940’da rüzgârın etkisiyle oluşan titreşimler yüzünden çöken, Tacoma Köprüsü’nde yaşanmıştı. Orada da mekanik sistemlerde tam bir felaket olan ‘rezonans frekansı’ mekanik sistemin mahvolmasına neden oldu. 1940’ta rüzgârın oluştuğu girdapların frekansı, köprünün titreşim frekansıyla eşleşince sonuç yıkım oldu. Prof. Dr. Tahsin Engin bu durumu şöyle açıklıyor:
“Askerlikte parola denen bir şey var. Asker, bir yere gireceği zaman parola söyler. Parola doğruysa kapılar açılır. Rezonans da bu parola gibi. Mekanik sistemin kapısına gelen titreşim parolayı bilirse yani o yapının titreştiği doğal frekansta titreştirirse, yapı bunu kendi hücre titreşiminden biliyor ve tüm kalbini titreşime açıyor. Dalgalar birbiri üstüne bindiğinden genlikler artıyor ve binanın sonu geliyor. Tüm binalar, kendi frekansı dışındaki frekanslara direnç gösterirken, kendi frekansı gibi bir titreşim gelince kendi sonunu hazırlıyor. Bizim sistemimizin en önemli noktası da burada başlıyor. Rezonansta bile binayı koruyor ve koruma en üst seviyeye çıkıyor. Pasif yarı aktif ve aktif olarak 3 gruba ayrılan sıvı sütun sönümleyici, dışarıdan müdahale yapmıyorsanız tamamen pasif bir sistem. Bunların performansı belli ölçüde ve ötesine geçemezsiniz. Bizimki ise deprem anında, sıvı ‘U’ tüpünde hareket etmeye başlayınca, bu hareketi kontrol altına almanızı ve daha etkili sönümleme yapmanızı sağlıyor. Sistemi pasif, yani kendi haline bırakırsanız da deprem hareketlerini belli oranda sönümleyebiliyorsunuz. Pasif sönümlemede yüzde 25 ila 30 ölçüsünde olan bu oran, suyun hareketini kontrol altında tutabilen pistonlarla, dışarıdan anlık harici kuvvetler uygulandığında yüzde 15 ila 20 oranında iyileşme sağlıyor. Yarı aktif sistemde ortalama yüzde 50 oranında iyileşme öngörüyoruz. Elektrikle ilgili sorun yaşanırsa, pasif olarak görev yapan sistem, küçük bir bataryayla yarı aktif bir sönümleme de yapabilir.”
‘İNŞAAT MALİYETİNİN YÜZDE 1’İ BİLE DEĞİL’
Bir yapının baştan aşağı yenilenmesi için ekonomik şartlar da göz önünde bulunduruluyor. Hem sağlam hem de uygun fiyatlı olması kaydıyla depremde yıkılmayacak bir yapı inşa etmek, betonarmeler için maliyetin de artması anlamına geliyor. Ancak deprem anında yapı ayakta kalabilecek dahi olsa, o an büyük bir deprem korkusu yaşayan bina sakinlerinin sarsıntıyı daha az hissetmesi ve küçük hasarlara dahi engel olmanın yolu, sarsıntıyı sönümleyen sistemler kullanmaktan geçiyor. ‘U’ tüpü, tam da bu noktada devreye giriyor. İnşaat maliyetinin yüzde 1’i kadar bile olmayan bir bütçeyle maddi ve manevi hasarın önüne geçilebiliyor.
Prof. Dr. Tahsin Engin yapıyı ve içinde bulunanları koruyan bu sistemin maliyetine ilişkin, “Diyelim ki bir kulede yaşıyorsunuz ve kule çok yoğun rüzgâr altında. Örneğin Ankara’daki Atakule veya İstanbul’daki Çamlıca Kulesi’ndesiniz. Bu noktada bazen rüzgâr öyle bir titreşim yaratıyor ki, hissediyor ve tedirgin oluyorsunuz. ‘U’ şeklindeki bu sistemi binaya koyunca, bu tür salınımları da sönümleyerek insanlara konfor alanı sağlanabiliyor. 5 katlı binalar için bu sistemi pek önermiyoruz. Daha çok metropollerdeki 15-20, hatta 40 katlı binalarda bu sistemin kullanımını tavsiye ediyoruz. Kat yüksekliği ne kadar artarsa, sistem de o kadar efektif oluyor. Bu sistem bina toplam kütlesinin yüzde 3 ila 4’ü kadar ilave ağrılık getiriyor. Örneğin, 5 katlı binanın her katını 100 ton kabul ederseniz, toplamda 500 ton eder. Onun yüzde 3’ü kadar yükü binanın tepesine koyduğunuzda, devede kulak kalır. Ancak cihazın ebatları, kullanılacağı binaya göre özel tasarlanmalı. Maliyet de bu açıdan değişiklik gösterebilecek olsa da, inşaat maliyetinin yüzde 1’i bile olacağını sanmıyorum. Buradaki asıl maliyet, mühendislik hizmetiyle binanın simülasyonunun yapılması olacaktır. Bu da binanın toplam maliyetinin yanında yüzde 1 ila 1 buçuğuna denk gelir” diye konuştu.
BİNALARA SONRADAN DA DAHİL EDİLEBİLİYOR
İstanbul Teknik Üniversitesi, Sakarya Üniversitesi, Yıldız Teknik Üniversitesi, Türk-Alman Üniversitesi, Gebze Teknik Üniversitesi ve Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi’nin üzerinde çalıştığı sistem, pek çok sarsıntı sönümleyiciden farklı çalışıyor. İzolatör kullanımı her geçen gün artsa da, bu sistemler genellikle inşaat esnasında yapının bodruma yakın, alt katlarına yerleştiriliyor. Prof. Dr. Tahsin Engin’in de verdiği 6 Şubat örneğinde deprem izolatörleri yapıya sonradan dâhil edildiğinde hem bina sağlığını olumsuz etkiliyor hem de maliyeti artıyor. Peki hiçbir sönümleyiciye benzemeyen ‘U’ şekilli tank hangi yapılara, nasıl dahil ediliyor? Prof. Dr. Tahsin Engin sistemin en çok merak edilen yanını açıklayarak sözlerini şöyle sonlandırdı:
"Yapının en büyük özelliklerinden birini 6 Şubat’tan örnek vererek açıklayacağım. Pasif izolatörlü olan yapılar hasar görmedi. Bir binanın izolatörlerle donatılması için kolonların kontrollü şekilde kesilmesi ve izolatörlerin yerleştirilmesi lazım. Mühendislik hizmeti alsa da binaya bu sistemleri sonradan eklemek mali anlamda ve binanın mevcut sağlığını tehdit ettiği için çok arzu edilmiyor. Böylece çoğu deprem koruma sistemi mevcut binalara uygulamak konusunda maliyetli ve sıkıntılı hale geliyor. Bizim geliştirdiğimiz sistem binaların en üst katına, sismik hareketlerinin en fazla hissedildiği yerlere yerleştiriliyor. Bu ‘U’ şekilli tüpün içinde su kullanılıyor. Deprem olmasa da yangın anında su deposu olarak da kullanılabilecek şekilde tasarlandığından, hem çevre dostu hem mevcut binalara kolayca adapte edilebilir. Yeni inşa edilen yapılan binalarda da çatı katında bu sistem için özel bir yer ayarlaması yapılarak rahatlıkla uygulanabilir."
