Bu teknolojiler depremde hayat kurtaracak…

Son yıllarda meydana gelen büyük depremler ile binlerce ev yıkıldı, hasar gördü, milyonlarca insan hayatını kaybetti. Depremler sırasında yaşanabilecek büyük yıkımların önüne geçebilmek için geliştirilen depreme dayanıklı binalar sayesinde can kaybının azaltılması planlanıyor. Bunu gerçekleştirebilmek için mühendisler, mimarlar yılmadan çalışıp son derece ileri sistemler geliştiriyor.

Son yıllarda mimarlar ve mühendisler, evlerin, apartmanların, gökdelenlerin eğilebilmesini ancak yıkılmamasını sağlayan bir dizi akıllı teknoloji tasarlıyor. Sonuç olarak, bina sakinleri zarar görmeyecek ve hayatlarına kaldığı yerden devam edecek. İşte son yıllarda uygulanmaya başlayan ve bazıları halen test aşamasında olan deprem sırasında hayatınızı kurtarabilecek teknolojiler…

Havada duran temel: Mühendisler 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 Japon mühendisler temel yalıtımını yeni bir seviyeye taşıdılar. Bu sisteme göre, bina bir hava yastığının üzerinde asılı duruyor. Binanın üzerindeki sensörler depremin sismik aktivitelerini tespit ediyorlar. Sensörlerin oluşturduğu ağ yarım saniye içinde bu bilgiyi hava kompresörüne iletiyor ve binayla temel arasındaki havayı hareket ettiriyor. Hava yastığı binayı 3 santimetre kadar kaldırıyor. Sarsıntılar azalınca kompresör kapanıyor ve bina yerine, temele yerleşiyor.

Amortisör: Binaların depremde ayakta kalmasını sağlayan diğer güvenilir ve gerçek teknoloji otomobil endüstrisinden ipuçları taşıyor. Otomobillerde istenmeyen yol sarsıntılarını kontrol etmeye yarayan amortisörler aynı görevi binalar için de gerçekleştiriyor. Amortisör hızı sınırlar ve sarsıntı ile titreşimin yol açtığı enerjiyi ısıya çevirerek yutar. 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 pistondan oluşur. Deprem vurduğunda binanın yatay hareketi her amortisördeki pistonu yağa karşı itilmesine yol açacak ve depremin mekanik enerjisi ısıya dönüşecek.

Sarkaç gücü: Özellikle gökdelenler için olan diğer çözüm, binanın üstünün yanlarında kocaman bir kütleyi askıya almaya dayanır. Çelik kablolar kümeyi destekler, kütle ve bina arasındaki yapışkan sıvı binayı korumaya çalışır. Sismik aktivite binayı sallamaya başlayınca sarkaç enerjiyi dağıtarak ters yönde hareket eder. Mühendisler titreşimi azaltmak için “ayarlı kütle sönümleyici” veya “harmonik soğurucu” isimli aletleri tercih ediyor. 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.

Değiştirilebilir sigorta: Elektrik sigortası, elektrik devresinde akım belirli bir seviyeyi aşarsa devreyi keserek koruma sağlar. Devre kesildikten sonra sigortayı 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 sallanır. Ancak bunlar tek başına ideal bir çözüm değildir. Çelik çerçevelere ek olarak, araştırmacılar temeldeki her çerçevenin üstünü saran ve sallantıyı sınırlayan dikey halatlar üretti. Ayrıca bu kabloların kendiliğinden merkezlenme özelliği bulunur. Bu nedenle sallantı durunca halatlar tüm binayı yukarı doğru çeker. En sondaki bileşenleri ise iki çerçeve arasına ya da kolonların temeline yerleştirilen değiştirilebilir çelik sigortalardan oluşur.

Sallanan iç duvar: Birçok modern yüksek binada, mühendisler düşük maliyetle sismik performansı artırmak için iç duvar yapısını kullanıyor. Bu tasarımda betonarme duvar binanın kalbinden geçer ve asansör çevresini sarar. Çok yüksek binalar için, iç duvar oldukça önemli olabilir. İç duvarlı yapılar binaların depreme karşı ayakta kalmasını sağlar fakat bu mükemmel bir teknoloji sayılmaz. Deprem bölgesindeki yapılar için en iyi 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.

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 eşmerkezli 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.

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.

Karbonfiber örtü: Yeni bir yapı inşa edildiğinde depreme karşı dayanıklılığına dikkat edilmeli. 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 buldu. Diğer gelecek vaadeden çözüm lifli polimer güçlendirmedir (FRP). Üreticiler bu örtüleri karbon fiberle bağlayıcı polimeri karıştırarak üretti. 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.

Biomalzemeler: İstiridyeler yapışkan lifler salgılar. Bu liflerin bazıların sert ve bükülmezken, bazıları da oldukça elastiktir. Bir dalga istiridyeye çarpınca kıpırdamadan durur. Çünkü esnek lifler darbeyi emer ve enerjiyi dağıtır. Şimdi araştırmacılar, istridyelere ve onların kıpırdamadan duran yeteneğine benzeyen yapı malzemeleri geliştirmenin yollarını düşünüyor. Diğer ilginç lifler ise örümceklerden geliyor. Örümcek ağının çelikten daha güçlü olduğunu duymuşsunuzdur. Fakat MIT’te görevli araştırmacılar, ağın aşırı gerilme altında verdiği dinamik cevabın benzersiz olduğuna inanıyor. Bilim adamları, örümcek ağının önce bükülmez olduğunu, sonra esnek ve daha sonra yine bükülmez olduğunu belirlediler. Onun karmaşık, doğrusal olmayan bu cevabı 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 de çalışıyor. Örneğin, Peru’daki araştırmacılar plastik örgüyle duvarları güçlendirerek geleneksel yapıları daha güçlü hale getirdi. Hindistan’da mühendisler betonu güçlendirmek için bambu kullandı ve başarılı oldu. 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. Ban, tasarladığı bir yapıda 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.