Sismik İzolasyon Nedir, Nerede Kullanılır?

Sismik izolasyon yöntemi yapının depreme karşı davranışını iyileştirir 

Deprem nedeniyle yapıya etkiyen enerji ya ısıya dönüşüp kaybolur ya da yutulan enerji olarak kinetik ve potansiyel enerji olmak üzere iki çeşit enerjiye dönüşür. Sismik taban izolasyon sistemleri gibi yapıya ilave edilen bazı araçlar ile yapı sistemine giren enerjinin bir kısmı yutularak yapının sismik performansı arttırılmaktadır. Bu yöntem ile yapıya etkiyen enerji miktarının taban izolatörleri tarafından küçültülerek yapıya aktarılması sağlandığından yapının maruz kaldığı deprem enerjisi küçülmekte ve yapının depreme karşı davranışı iyileşmektedir.

Depreme dayanıklı geleneksel tasarım yöntemlerinde yapıların şiddetli deprem hareketlerine karşı direnci, ya yüksek süneklik ya da yüksek dayanım ve rijitlik ile sağlanır. Bu yöntemlere alternatif olarak geliştirilen “sismik izolasyon” yönteminde ise, ana felsefe yapının tabanına esnek ve enerji sönümleyici elemanlar yerleştirilerek yapının periyodunu artırıp zeminden yapıya aktarılan deprem kuvvetlerinin azaltılmasıdır.

Sismik izolasyon; sismik yalıtım, deprem yalıtımı diye de adlandırılabilir.

Sismik izolasyon; sismik yalıtım, deprem yalıtımı diye de adlandırılabilir. Sismik izolasyon yöntemi, zemin ile yapı arasındaki etkileşimi azaltarak yapının tabanında, düşeyde rijit fakat yatayda esnek, belirli ölçülerde deplasman yapabilen donanımlar yerleştirmek suretiyle üst yapıyı yer hareketinden ayırma işlemidir.

Sismik izolasyonlu bir yapı gereken esnekliğe ve rijitliğe sahiptir.

Sismik izolasyon yöntemi, göreli kat ötelenmelerini ve kat ivmelerini aynı anda azaltmanın pratik yollarından biridir. ”Şekil 1’’de gösterildiği gibi, sismik izolasyonlu bir yapı, hem büyük yer değiştirmelerin odaklandığı izolasyon sistemiyle kat ivmelerinin azaltılması için gereken “esnekliğe” sahiptir; hem de bir deprem hareketinde hemen hemen rijit bir şekilde hareket eden üst yapısıyla göreli kat ötelenmelerinin azaltılması için gereken “rijitliğe” sahiptir.

Eğer sismik izolasyonlu bir yapının doğal frekansı, eşleniği olan ankastre temelli yapının frekansına ve zemin hareketlerinin baskın frekansına kıyasla çok daha küçük olursa, yapının davranışı üst yapının hemen hemen rijit kaldığı ve sadece izolasyon sisteminin deformasyona uğradığı birinci dinamik modu tarafından belirlenir. Üst yapıda deformasyona neden olan daha yüksek modlar harekete katılmayacakları için bu yüksek modların içerdiği yüksek enerji de üst yapıya aktarılmayacaktır. Çoğu zaman depremlerin yatay bileşenleri düşey bileşenlerine göre daha şiddetlidir. Bundan dolayıdır ki, yapıların depreme dayanıklı tasarımında kullanılan sismik izolatörler genellikle düşük yatay rijitlikle birlikte yüksek düşey rijitliğe sahip olacak şekilde tasarlanır. Bu şekilde yalıtılmış bir yapı yatay yönde tek serbestlik dereceli sarkaç gibi davranır. Tek serbestlik dereceli sistemlerdeki kütle-rijitlik-frekans ilişkisi göz önünde bulundurularak, dikkatli bir tasarımla, belirli bir kütleye sahip temel izolasyonlu bir yapı, zemin hareketlerinin baskın frekanslarından yeterince uzak bir doğal frekansa sahip olacak şekilde tasarlanabilir.

Günümüzde sismik izolasyon tekniği hasarsız kalması istenen, hayati önem taşıyan yapılarda uygulanmaktadır.

Günümüzde sismik izolasyon tekniği çoğunlukla şiddetli depremlerde nispeten hasarsız kalması istenen, hayati önem taşıyan yapılarda uygulanmaktadır. Okul, hastane, acil yardım merkezi, itfaiye, polis karakolu, enerji dağıtım ve haberleşme merkezleri gibi şiddetli bir depremden sonra mutlaka kullanımda kalması gereken yapılarda kullanılmaktadır.  Hastanelerde kullanımı zorunlu hale getirilmiştir.Ayrıca nükleer enerji santralleri gibi hasarları doğal tehlike yaratabilecek yapılar ya da tarihi değere sahip veya tarihi eserlerin bulunduğu müze ve benzeri yapılar bu tekniğin en yaygın şekilde uygulandığı yapılar arasındadır.

Ülkemizde sismik izolasyon yöntemi pek çok alanda kullanılmış; kullanılmaya devam etmektedir.

Ülkemizde ilk olarak Tarsus-Adana-Gaziantep otoyolunda Atatürk Viyadüğü’nde, daha sonra
Bolu Viyadüğü’nde ve Aliağa’da sıvı doğal gaz depolarında kullanılmıştır. Son dönemde ise,
Kocaeli Üniversite Hastanesi’nde, Tarabya Oteli güçlendirilmesinde, Ankara Büyükşehir
Belediyesi Ego Genel Müdürlüğü Söğütözü Kongre ve Ticaret Merkezi, Atatürk Havalimanı,
Sabiha Gökçen Havalimanı, Antalya Havalimanı ile Sağlık Bakanlığı 400 yataklı Erzurum
Devlet Hastanesi’nde kullanılmıştır.

Antalya Havalimanı Uluslar Arası Dış Hatlar Terminali büyüklük açısından Türkiye’de ilk, Dünyada ise ilk 5 proje arasında yer alır. Havalimanı sismik izolasyon ve deprem güçlendirme projesi Temmuz 2004-Temmuz 2005 tarihleri arasında gerçekleştirilmiştir. 50.000 m² alana sahip Terminal binasında 411 adet kolon kesilerek kurşun çekirdekli izolatörler yerleştirilmiştir. Kesilen perde duvarlara ise kayıcı mesnetler monte edilmiştir. Yine proje gereği uzay çatı ile tüm elektro-mekanik sistemlerde depreme karşı izole edilmiştir.

Ayrıca, 12 Kasım 1999’da meydana gelen 7,2 büyüklüğündeki Düzce depreminde fay hattının çok yakınından geçmesi sebebiyle viyadükler zarar görmüştür. Bu viyadüklere  üçer metre çapında altışar ton ağırlığında 500 tane izolatör monte edilmiştir. Yaklaşık değeri 15 milyon doları bulan sismik izolatör takviyesi, viyadüklerin bundan sonra yaşayacağı depremlerden minimum düzeyde etkilenmesini sağlayacaktır.

”Sismik İzolasyon Nedir, Nerede Kullanılır?” başlıklı haber için, www.dergipark.org.tr kaynağından yararlanılmıştır.

Editör;

İnş. Müh. Hazal ÇEBİ
cebiihazall@gmail.com