Kenevir çubuklar çelikten sağlam mı? Depreme bile kafa tutar: 'Bu işin sırrı denge'
Depremlerde binlerce kişiye mezar olan hatalı inşaa edilmiş ve mühendislik hizmeti almamış yapılar, tıpkı sağlam olanlar gibi beton ile demirin bir araya getirilmesiyle inşa ediliyor. Günümüzde bu yapı malzemeleriyle inşa edilen binalar şehirlerin dört bir yanını sarmış olsa da, inşaatın en önemli malzemelerinden birine meydan okuyan 'kenevir' dikkatleri üzerine çekmiş durumda. Prof. Dr. Ahmet Türer, depreme bile kafa tutacak yapıların ardındaki sırrı açıkladı.
Zeynep Dilara Akyürek / Milliyet.com.tr – Türkiye'de esrar elde etmek için kenevir ekenler 4 yıldan 12 yıla kadar hapis ve 500 günden 10 bin güne kadar adli para cezasıyla yargılanıyor. Her ne kadar kötü amaçlar için kullanıldığında ‘zehir’ de olsa, kenevir pek çok alanda karşımıza çıkıyor. Sağlık, kozmetik gibi sektörlerin yanında kenevir kullanılan alanların başında ‘inşaat’ geliyor. Üstelik ‘kenevirin çelikten daha sağlam’ olduğunu, yani depremlerin sık yaşandığı coğrafyalarda, kenevir çubuklar kullanılarak daha güvenli yapılar inşa edilebileceğini ortaya koyan araştırmalar var. ABD'deki Rensselaer Politeknik Enstitüsü'ndeki bilim insanları, inşaatta karbon emisyonunu azaltırken korozyon sorununu da ortadan kaldırdığını keşfettikleri kenevirden yapılan ve çelik donatıya alternatif bir ürün buldular. Hem çevreci hem de sağlam yapılar için gelecekte ‘kenevir’ kullanılıp kullanılamayacağını ve ‘cam’ malzemelerin şaşırtan sağlamlık detayını Orta Doğu Teknik Üniversitesi (ODTÜ) İnşaat Mühendisliği Öğretim Üyesi Prof. Dr. Ahmet Türer Milliyet.com.tr’ye anlattı.
KENEVİR ÇUBUK MU YOKSA ÇELİK ÇUBUK MU?
İnşaat demirleri Türkiye’de 1998’den sonra yönetmelikte farklı bir şekilde yer almaya başladı. 1998’den önce ‘nervürsüz’ demir kullanılırken, diğer yapı elemanları ve demir birbirine sağlıklı şekilde tutunamıyor ve ciddi sağlamlık sorunlarına yol açıyordu. 1998 yönetmeliğinden sonra ise nervürlü demir kullanımı zorunlu hale getirildi. Son yıllarda araştırma konusu olan kenevir ve demir arasındaki yarışı ise biraz daha farklı. Kenevir nervürlü demir, tıpkı çelik ve diğer nervürlü demirlerin günümüzde kullanıldığı gibi beton yapıları desteklemek için kullanılabilir. Böylece hem malzeme yapısı hem de kullanım ömrünün uzamasıyla çevreye daha az zarar verilmiş olur. Prof. Dr. Ahmet Türer, kenevir donatıların dayanımına ilişkin şöyle konuştu: "Betonarme binalarda TS500'e göre düz donatılar 220 MPa akma dayanımına sahipken, nervürlü donatılar 420 MPa akma dayanımına sahiptir. Ayrıca nervürlü donatılar beton ile daha etkili bağlantı kurarak depremde doğru tasarlanmış ve inşa edilmiş binaların düz donatıya göre daha avantajlı olmasını sağlar. Kenevir liflerinin çekme dayanımı tipik olarak 200-900 MPa arasında değişir. Bu değerler, kenevirin kalitesine, yetiştirme koşullarına ve işleme yöntemlerine bağlı olarak değişiklik gösterebilir. Ancak ortalama bir kenevir lifi için çekme dayanımı yaklaşık 500-600 MPa olarak alınabilir." Peki kenevir, gerçekten de demirden daha mı sağlam? Prof. Dr. Ahmet Türer, günümüzde daha çok yapı ısı yalıtım ve kaplama elemanı olarak kullanılan kenevirin, şaşırtıcı gücünü şöyle açıkladı:
"Kenevir, ağaçtan farklı olarak ot şeklinde büyüyen ve çekme dayanımı oldukça yüksek bir bitkidir. Bazı kaynaklara göre 500 MPa ve üzerinde olduğu bildirilmiştir. Kenevir fiber olarak bazı harçların içine katılarak dayanım ve performans iyileştirici olarak kullanılabileceği gibi kolon ve kirişlerin uzun doğrultusu boyunca yerleştirilmesi yapılan çekme donatısı ya da kolon ve kirişlerde çapraz biçimde ortaya çıkan kesme çatlaklarına karşı koyan sargılama donatısı olarak kullanılabilir. Kenevir bazı plastik ya da polimerlerle birleştirilerek Hemp-FRP şeklinde çubuklar ya da plakalar haline getirilerek yük taşıyıcı ya da yalıtım kaplama gibi amaçlarla kullanılabilir."
SAĞLAMLIĞIYLA ŞAŞIRTAN TEK MALZEME KENEVİR DEĞİL
İnşaatlarda kullanılan malzemeler yakından incelendiğinde hepsinin doğada bulunan, yani ‘doğal’ malzemeler olduğunu söyleyebiliriz. Ancak her ne kadar doğal olsa da ‘karbon emisyonunun’ artışına sebep olabilen yapı malzemeleri yeryüzünün dört bir yanını sarmış durumda. Doğada oluşan karbonun atmosfere salınmasını ifade eden karbon emisyonu, çoğunlukla insan kaynaklı faaliyetlerin bir sonucu. 19’uncu yüzyıldan itibaren kömürle çalışan sanayi araçlarının kullanılmasıyla, atmosferdeki sera gazı yoğunluğu da artış gösterdi. Peki her geçen gün artan bu problemin çözümü ne? Gerçekten zararsız, doğal ve sağlam yapılar inşa etmenin başka bir yolu daha var mı? Cevap, evet! Üstelik bu yol, o dev yapıların doğallığa açılan ‘camlarından’ geçiyor!
Prof. Dr. Ahmet Türer, kırılmasın diye pamuklara sardığımız camın şaşırtan sağlamlığını, maliyet detayıyla anlattı. Prof. Dr. Türer, “Cam silisyum kaynaklı olup esasında doğal bir malzemedir. Ancak üretiminde farklı işlemlerden geçtiği ve özellikle yüksek sıcaklıkta erimesi gerektiğinden ‘doğal inşaat malzemesi’ tanımını tam karşılamıyor. Camın yapısal kullanımı hakkında birçok çalışma bulunuyor. Ortalama beton 30-35 MPa basınç dayanımına ve 2-3 MPa çekme dayanımına sahip kabul edilebilir. Sıradan cam 40 MPa kadar çekme dayanımına ve 400 -700 MPa kadar basınç dayanımına sahiptir. Temperli cam çekme dayanımının 120 MPa’a kadar çıktığını biliyoruz. Beton yerine çok güzel kullanılabilir fakat maliyet olarak baş edilmesi mümkün görünmüyor. Betonun, yerinde kalıplara dökülmesi ve ucuz maliyeti sebebiyle cam yerine tercih edilmesi normaldir. Fakat bazı tarihi eserlerin üzerinde yürünebilen cam döşemeler, bazı yaya köprülerin cam döşemelere sahip olması, bazı gökdelenlerin en üst teras kati balkonlarının altının cam döşeme olması gibi kısıtlı projelerde yapısal eleman olarak başarıyla kullanıldığı görülüyor” diye konuştu.
'HER TÜRLÜ MALZEMEDEN YAPILABİLİR'
Yakın geçmişte derin yaraların açılmasına neden olan ve 6 Şubat Depremleri'nde yıkılan yapılar pek çok kişiyi sevdiklerinden, yuva bildiği yerden kopardı. Ancak aynı bölgede 1 bardağın dahi kırılmadığı binalar, içinde bulunanları koruyan ‘gerçek’ yuvalar da vardı. Onlar ‘sağlam’ yapılardı, aslında inşa edilmesi hiç de zor olmayan doğru inşaatlar. Peki bu yapıların diğerlerinden farkı neydi? Yıkılmamalarını sağlayan şey kullanılan malzeme mi yoksa özenle bir araya getirilen doğru yapı elemanları mıydı?
“Sağlam’ yapı her türlü malzemeden yapılabilir” diyen Prof. Dr. Ahmet Türer sözlerine, “Yapının mühendislik hizmeti almış olması gerekir. Bina ve zemin bir bütündür. Farklı zeminlerde farklı bina özellikleri olması gerekir. Özellikle deprem bölgelerinde, binaya gelecek deprem etkilerinin zemin koşulları sebebiyle değiştiğini biliyoruz. Son yıllarda 'sismik izolasyon' adı verilen bir teknolojiyle zayıf yapıların da zeminden yalıtılarak depreme karşı daha güvenli hale getiriliyor. Sağlam yapı için genel yaklaşım, hesaplanan kar, rüzgar, kendi ağırlığı, deprem etkileri, farklı oturma etkileri gibi dış etkilere hesaplarla dayanacak özelliklerde tasarım yapmak ve yapılan tasarıma uygun şekilde inşa etmek gerektiği konusudur” diye devam etti.
BU İŞİN ARDINDAKİ GERÇEK SIR 'DENGE'
Dünyadaki en uzun ahşap bina 86,6 metre ile ABD’de bulunan Ascent, Milwaukee. Onu Norveç’te bulunan 85,4 metre uzunluğundaki Mjøstårnet, Brumunddal takip ediyor. Japonya'da yapılması planlanan ahşap gökdelen ‘W350’ ise 350 metrelik boyuyla tamamlandığında dünyanın en yüksek ahşap yapısı olacak. Ahşaptan yapılan bu gökdelenler dışında 1800'lü yılların sonunda inşa edilen Büyükada Yetimhanesi Avrupa'da en büyük ahşap yapısı ve dünyada ikinci en büyük ahşap yapı olma özelliğini uzun süre korumuştu. Yetimhane, 1960'lı yıllarda kaderine terk edilmiş ve bakımsızlık sebebiyle halen ayakta olmasına rağmen yıkılmaya yüz tutmuş durumda. Bu yapıların sağlamlığıyla ilgili soruların yanıtını Prof. Dr. Ahmet Türer verdi.
"Doğal malzemelerle ‘çok katlı’, ‘sağlam’ bina yapmak mümkün. İnşaat mühendisliğinde ‘sağlam’ göreceli bir kavramdır. İnşa edilmiş her ‘sağlam’ yapının belirli bir olasılıkla yıkılma ihtimali vardır. Örneğin, depreme karşı binalar 50 yıl kullanım ömrü düşünülerek 475 yıl döngü periyodlu bir depremin oluşup, binaya etki etme ihtimali yüzde 10 ya da 2475 yıl döngü periyodlu çok daha büyük bir depremin gelip binaya etki etme ihtimali yüzde 2 olarak hesaplanıp, bazı performans hedeflerine uyacak şekilde tasarlanır. DD-2 ve DD-1 olarak adlandırılan bu tasarımlarda Göçmenin Önlenmesi (GÖ) Performans Düzeyi ya da Kontrollü Hasar (KH) Performans Düzeyi hedeflenir. Buradan anlaşılabileceği gibi binanın sağlam olması hasar almayacağı anlamına gelmez. Sınırlı hasar, kontrollü hasar ya da göçmenin önlenmesi gibi performans düzeyleri hedeflenir ve belirli seviyelerde hasar oluşması beklenir." - Prof. Dr. Ahmet Türer
Prof. Dr. Ahmet Türer, aktif fay hatlarının bulunduğu bölgelerde inşa edilecek yapılara ilişkin de yapılması gerekenleri açıkladı. Sağlam bir yapının ardındaki sır ise ‘denge!’ Prof. Dr. Türer, “Sağlam bina tanımında, binanın yıkılmayıp içindekileri hayatta tutması esastır. Ancak az, orta ya da ağır hasar alabilir. Bu şekilde performans düzeyleri akılda tutularak ‘doğal’ malzemeler kullanılarak da 'sağlam' ve çok katlı binalar yapmak mümkündür. Gevrek, kırılgan, düşük dayanımlı malzemeler kullanılırsa ve bu malzemelerin ağırlıkları fazlaysa (kerpiç, harcı zayıf toprak, taş evler vb.) depreme karşı istenilen performans düzeyine ulaşması güçleşir. Binaların yüksek deprem riski olan yerlerde yapılırken daha da dikkatli olunması gerekir. Aktif fay hatlarına yakın yerlerde daha sünek, hafif ve az katlı binalar yapılmasında fayda var” diyerek sözlerini noktaladı.