DEPREM İZOLATÖR SİSTEMİ – SİSMİK YALITIM

Özellikle Türkiye gibi deprem kuşağında bulunan ülkeler için daha fazla önem taşıyan deprem izolatör sismik yapı yalıtımı, deprem anında yaşanacak şiddetli etkilerin önlenmesinde önemli rol oynayan sistemlerden biridir.

Deprem İzolatör Sistemi

Yapının depreme dayanıklılığını artırmak yerine yapıya etki eden deprem yüklerinin azaltılması amacıyla geliştirilmiş bir sistemdir.

Sistemin temel amacı; Deprem anında viyadük, köprü ve binalar üzerinde oluşacak sismik enerjinin periyodik olarak dağılmasını sağlayarak, bu yapıların deprem yüklerinin azaltılmasıdır.

Sistem diğer adıyla sismik yalıtım olarak da bilinmekte olup, kullanılan teknolojik çalışmalar ve mühendislik hesaplamalar sonucunda binaların depremden en az şekilde etkilenmesini hedefler. Bunun bir sonucu olarak da deprem kaynaklı nedenlerle ortaya çıkacak mal ve can kayıpları, en aza inmektedir.

Deprem yaşanırken ortaya çıkan kuvvet, genellikle yatay yönde olmakta ve bu yeryüzüne doğru yükselmeye başladıkça artmaktadır. Fay hatlarında yaşanan kırılmalar, temelde yeryüzündeki şiddetten daha az bir şekilde seyreder. Ancak yapıların zeminden yükselmesi, depremin etkisiyle ciddi hasarlara neden olur. Bunların yanı sıra özellikle dikey yapılar, belirli bir düzeye kadar yük taşıyabilirler. Bu sınırın aşılması durumunda, depremin etkileri daha şiddetli bir şekilde görülebilmektedir.

Türkiye’de depreme dayanıklı binaların inşa edilmesi ve yenilenmesi amacıyla başlatılan kentsel dönüşüm projelerinde de kullanılan bu sistem, yeni binalarda depremin etkilerine karşı ciddi bir koruyucu etkiye sahiptir. Genellikle yeni binalarda uygulanan deprem izolasyonu sistemi, belirli özelliklere sahip binalarda da uygulanabilmektedir.

Deprem İzolatör Sistemi Üzerine Merak Edilenler

Deprem izolatör sistemi üzerine merak edilen soruları sizler için detaylı bir şekilde yanıtlamak istiyoruz.

Her Binaya Deprem İzolatör Sistemi Uygulanabilir mi?

Deprem izolasyonu sistemi, sadece belirli şartları taşıyan binalara uygulanmaktadır. Depremin etkilerini azaltmak için kullanılan bu sistemin çalışma prensibinin 360 derece her yöne hareket edebilir olması nedeniyle, sistemin bitişik nizam binalarda kullanılmasını engellemektedir. Sistemin uygulanacağı binanın yanında harekete engel olabilecek bir yapının bulunmaması, deprem izolasyonunun çalışabilmesi için önem taşır.

Diğer yandan yumuşak zeminli binalarda uygulamanın kullanılması sakıncalı sonuçlara neden olabileceği için, yumuşak zeminler üzerine yapılan binalarda sistem kullanılmamaktadır.

Deprem İzolatör Sistemi Hangi Binalarda Uygulanmalıdır?

Depremden sonra insanların en fazla ihtiyaç duyacakları kritik önemdeki binalarda, bu sistemin yapılması önceliklidir. Bunun yanı sıra insanların kuvvetli bir deprem sonrasında kullanabilecekleri önemli köprüler ve viyadükler, sistemin kullanıldığı öncelikli alanlardır.

Ancak bir depremde insanların öncelikli olarak yaşam alanlarının güvenli hale getirilmesi gerçeği de dikkate alınarak, konutlarda da deprem izolasyonu uygulamasına önem verilmelidir ve verilmeye de başlanmıştır.

Kaç Çeşit Deprem İzolatörü Sistemi Vardır?

Kauçuk yalıtım birimleri ve sürtünme esaslı izolatörler olmak üzere toplamda iki çeşit deprem izolasyon sistemi bulunurken, bunlara ek olarak üçüncü bir destekleyici sistem ise sönümlendirici cihazlarlardır. Sönümlendirici cihazlar çeşitli nedenlerde deprem izolasyonunun tek başına yeterli olmadığı durumlarda, üst katlarda sistemi desteklemek amacıyla kullanılmaktadır.

Kauçuk Yalıtım Birimleri ile Sismik Deprem İzolatörü

kaucuk sismik izolatör
Kaucuk sismik izolatör

Sistemin içerisinde bulunan kurşun çekirdek, kauçuk esaslı sismik izolatörün temelini oluşturmaktadır. Yapılarda temel olarak kullanılan bu sistem, depremin etkilerini sönümlendirerek yapıların yüksek katlarında depremin olası etkilerini en aza indirmektedir.

Kauçuk izolatör sistemine örnek verilecek olursa, araçlarda bulunan amortisörler bunun için iyi bir örnek olacaktır. Yoldan kaynaklı nedenlerle aracın kuvvetli titremesi, amortisörler sayesinde araç içerisine sönümlendirilmiş bir şekilde minimum seviyede ulaşmaktadır. Amortisörlerin ortaya koyduğu sönümlendirme, yol bozukluğundan kaynaklı sarsıntılara karşı bir yalıtım özelliği taşırken, kauçuk esaslı deprem izolatör sistemi sismik yalıtım uygulaması da benzer şekilde depreme karşı yalıtım yapmaktadır. Bunun bir sonucu olarak da üst katlara depremin etkilerinin en hafif şekilde ulaşmasını sağlamaktadır.

Kauçuk İzolatör Sistemi Hangi Özelliklere Sahiptir?

Kurşun çekirdekli kauçuk deprem izolatörü
Kurşun çekirdekli kauçuk deprem izolatörü
  • Kurşun çekirdekli kauçuk izolatörler, sistemin ortasında bulunan kurşundan imal edilmiş bir çekirdek yardımıyla hareket ederek kaymanın etkisiyle oluşacak deformasyonu en aza indirmekte ve rijitliği artırmaktadır.
  • Kauçuk sistemde kullanılan yastıklar, tabakalar halinde çelik malzeme ve ince kauçuk ile imal edilir.
  • Kauçuk izolatörlerin kalınlıkları, 250 ile 450 mm arasındadır. İhtiyaca göre farklı ölçülerde üretimi mümkündür.
  • Kauçuk izolatör kullanılan binalarda çeşitli nedenlerle ömrünü dolduran veya yaşanan depremin ardından işlevselliğini kaybeden kauçuk yastıkların değiştirilmesi mümkündür.
  • Bakım gerektirmeyen bir sistem olması, uzun ömürlü ve basit bir kullanım sunar.
  • Basit bir uygulama şekline sahip olan kauçuk izolatörlerde kullanılan yastıklar, ortalama 50 yıllık bir ömre sahiptir.
  • Yüksek ısı dayanımına sahip olması nedeniyle, deprem esnasında ortaya çıkabilecek yangınlara karşı ciddi anlamda mukavemet gösterir. Kauçuk yastıkların bir diğer önemli özelliği ise, çok aşırı soğukluklara karşı da dayanıklı yapıda olmasıdır.
  • Her bir kauçuk izolatörü, özelliğine göre 450 tona yakın ağırlık taşıma kapasitesine sahiptir.
  • Son derece emniyetli ve güvenli bir sistemdir.

Kauçuk İzolatör Sismik Yalıtım Sistemi Nasıl Uygulanır?

Sistemin uygulanması, yapının mühendislik ve mimari hesaplamalarında değişikliğe neden olacağı için mevcutta var olan binalar için uygun değildir. Yeni binalarda kauçuk sismik izolatörün kullanılmasına henüz proje aşamasında karar verilmesi geriye dönüş nedeniyle zaman kaybını önleyeceği gibi, proje değişikliğinden kaynaklı maliyetleri de önceden önleyecektir.

Kauçuk izolatörler katların altına, kolonların ortasına veya tabanına yerleştirilerek yapılır. Yapının inşaat aşamasında kolonların altlarına yerleştirilen kauçuk deprem izolatör sistemi sonrasında, üst plaka montajı yapılarak kolonun yapımına normal şekilde devam edilir.

Sistemin uygulandığı taban ile kullanılan kauçuk yastıkların arasında izolatör katı olarak bilinen 50 santimlik bir boşluğa yer verilir. Bu boşluk sonraki süreçte kauçuk yastıkların bakım ve kontrollerini yapılabilmesi için önemlidir.

Kauçuk Sismik İzolatörlerin Avantajları

  • Bakım gerektirmeyip 50 yıla yakın servis ömrünün olması, sistemin önemli avantajlarından biridir.
  • Kir, su ve toz gibi dış etkenler, kauçuk izolatörlerinin özelliklerini olumsuz olarak etkilemez.
  • Trafik ve rüzgar yükleri altında rijit davranış göstermesi, sistemin önemli avantajlarından biridir.
  • Sürtünme esaslı izolatör sistemlerine göre depremlerle birçok defa test edilmiş olması, daha fazla güven vermektedir.
  • Yer değiştirme kapasitesi bulunmaktadır.

Kauçuk Deprem Yalıtım Sisteminin Dezavantajları

  • Çeki kuvvetinin etkileri altında kalması, dayanım gücünü sınırlandırmaktadır.
  • Şekil değiştirme ile görülecek rijitlik değişkenli yüksek sönümlü izolatörler modelleme bakımından daha zordur.
  • Rijitlik merkez ve bina ağırlık merkezinin çakışması için, ekstra bir tasarım isteyebilir.
  • Üretimi daha fazla dikkat gerektirmekte olup, aynı zamanda zordur.

Sürtünmeli Sismik Deprem İzolatörleri

Depremin etkilerini azaltmak için kullanılan önemli deprem izolasyon yöntemlerinden biri olan sürtünme esaslı izolatörler, deprem ile birlikte gelen enerjinin sönümlenmesinde önemli rol oynar. Bu sistem yapı ağırlığı ve içbükey sarkaç özellikleri ile birlikte, deprem enerjisinin sönümlenmesinde önemli rol oynar.

Yapının fazla yük taşıması halinde sarkaçın altına yerleştirilen plakanın yırtılma riski bulunabilir. Bu riske karşı önlem almak ve deprem izolasyonu kuvvetinin artırılmasını sağlamak amacıyla, uygun olan yapılarda kauçuk yastıklar ile birlikte sürtünme esaslı deprem izolasyon yöntemleri de kullanılabilir.

Sürtünmeli Deprem İzolatör Sisteminin Avantajları

  • Üst yapının ağırlığına bağlı olmaksızın yalıtım sisteminin izolatör yer değişimi, etkin rijitlik, sönüm ve etkin periyot gibi özelliklerinin hesaplanabilir olması, sistemin avantajları arasındadır.
  • İzolasyon sistemi rijitlik merkez ile bina ağırlık merkezinde burulma olmadan çakışması, yine sürtünme esaslı sistemin avantajlarından biridir.
  • Sarkaç prensibine göre yapılan modelleme ve hesaplamalar daha basittir.

Sürtünme Esaslı İzolatörlerin Dezavantajları

Sistemin avantajları olduğu gibi, basit ve önemli kabul edilebilecek dezavantajları da bulunmaktadır.

  • Genellikle küçük şiddetli ve bazen orta şiddetli depremlerde sürtünme kuvvetinin aşılmadığı durumlar görülebilir. Böyle durumlarda sistem hareket etmeyeceği için, bina deprem anında normal binalar gibi davranış sergiler.
  • Toz, kir ve su gibi etkenlerden korunma gerekliliğinin fazla olması, kontrollerin daha sık yapılmasına neden olmaktadır.

Sönümlendirici Cihazlar

Damper sistemler olarak bilinen sönümlendirici cihazlar aslında doğrudan bir deprem izolatör sistemi olmayıp, diğer sismik yalıtım uygulamalarını destekleyici bir uygulamadır.

Çok yüksek katlı binalarda kauçuk veya sürtünme esaslı sismik izolatörlerin koruma özelliklerinin güçlendirilmesi için, sönümlendirici cihazlar üst katlarda güçlendirici olarak tercih edilebilmektedir.

Damper sistemler kullanılan sismik yalıtımların enerji sönümlendirme özelliklerinin artırılarak deprem ve benzeri nedenlerle ortaya çıkabilecek etkilerin, daha çok yüksek katlar için en aza indirilmesini sağlamaktadır. Bu sistem sayesinde trafik, makinelerin çalışması, aşırı sert rüzgarlar ve deprem gibi faktörler nedeniyle oluşabilecek etkiler, yüksek katlarda daha hafif bir şekilde atlatılmaktadır.

Sönümlendirme cihazları özellikle köprüler, yüksek katlı binalar, sismik yapı yalıtımına uygun binalar ve deprem yalıtımının daha yüksek şekilde olmasının beklendiği yerlerde sıklıkla tercih edilir.

Yeniden ayarlanabilir olması ve kurulduğu yerde kontrol edilebilmesinin kolay olması bu cihazların önemli avantajları arasındadır. Diğer yandan pahalı olmamasına karşın etkili sonuçlar vermesi, farklı kullanımlara uygun birçok çeşidinin bulunması ve montajının kolay bir şekilde yapılabilir olması da sistemin önemli avantajlarından biridir.

Deprem İzolatör Sistemleri Pahalı Uygulamalar mı?

Daha çok kamuya hizmet veren yeni binalar olmak üzere yeni nesil konutlarda da tercih edilmeye başlanan deprem izolatör sistemi, pahalı bir uygulama zannedilse de son dönem gelişmeleri daha uygun fiyatlara yapılabilmektedir.

Türkiye’de yerli mühendislik imkanları ve yerli üretim ile imal edilmeye başlanan bu sistemlerin ülkemizde test merkezlerinin de bulunması, maliyetleri önemli oranda düşürmüştür.

Sismik deprem yalıtımı sistemleri maliyetleri için yapının büyüklüğü, kullanılacak izolatörlerin özellikleri ve türü ve sönümlendirici cihazlarla kullanılıp kullanılmaması gibi etkenlere bağlı olarak değişmektedir. Ancak genel bir maliyetten bahsetmek gerekirse, yeni yapım bina maliyetlerinin %5 ile 10 arasında artmasına neden olabilmektedir. Bu oran bölümlerin satışına yansıtıldığında, satış fiyatları için ciddi bir belirginliğe neden olmayacaktır.

Depremin ülkemizde yüz binlerce can kaybına ve milyar dolarları bulan rakamlarla mal kaybına neden olduğu ve bundan sonrada olabileceği ihtimali yüksektir. Bu nedenle kullanılacak bu sistemlerin maliyetlerinin, kabul edilebilir seviyede olduğu rahatlıkla söylenebilir.

 Deprem İzolatör Sistemleri ve Türkiye

Ülkemizde yeni nesil ve özellikle kamuya hizmet veren binalarda, deprem izolatör sistemi etkin bir şekilde kullanılmaktadır. 2013 yılından sonra yapılan 100 yatak ve üzerindeki devlet hastanelerinde, bu sistemlerin kullanılması yayınlanan genelge ile zorunlu hale gelmiştir.

Yeni yapılan şehir hastanelerinin tamamına yakını bu sistemler üzerine inşa edilmiş olup okul, il idari binaları ve kentsel dönüşüm projelerinin önemli bir kısmı da yine deprem izolasyonu ile yapılmaktadır. Hatta İkitelli Başakşehir Şehir Hastanesi, dünyanın en büyük deprem izolatörlü binası olarak bilinmektedir.

Türkiye’de ilk deprem yalıtımlı konut uygulaması ise İstanbul Silivri’de, 2013 yılında yapılmıştır. Yine İstanbul Başakşehir’de ise, Türkiye’nin ilk deprem izolasyonlu toplu konut projesi Mavera Comfort Projesi’dir.

Deprem İzolatörlerinin Ömrü ve Bakımı

Yapılan uygulamaların bakımlarının doğru şekilde yapılması halinde, sistemin ömrü neredeyse bina ömründen daha fazladır. Özellikle kauçuk yastıklı sistemlerde, yastıkların servis ömrü en az 50 yıldır. Bu da bu sistemlerin servis bakımlarının zamanında ve doğru olarak yapılması halinde, deprem yalıtımının bina yaşından daha fazla olmasını sağlamaktadır.

Herhangi bir deprem yaşanmaması ve bakımı dışında müdahaleye maruz kalmaması durumunda, bu sistemlerin ekstra bir bakıma ihtiyaçları yoktur. Sürtünmeli izolatör sistemlerinin ekstra bir bakıma gerek duymaması için su, çamur, toz gibi dış etkenlerden korunması yeterlidir. Ancak şiddeti ne olursa olsun herhangi bir deprem yaşanması durumunda, genel bir kontrol ve gözlemin yapılması gerekir.

Genel Olarak Deprem İzolatör Sistemlerinin Sağladığı Avantajlar

Deprem izolasyon sistemleri, uygulandığı binalar için önemli birçok avantaj sağlar. Bu avantajlardan en önemli ve dikkat çekici olanları şunlardır.

Can güvenliğinin artırılması: Sistemin temel amacının deprem enerjisinin sönümlendirilerek, can güvenliğine neden olacak şekilde binanın ağır hasar alarak yıkılmasını engelleyecek özelliklere sahip olmasıdır.

Deprem hasarlarının en aza indirilmesi: Dünya genelinde yaşanan depremlerde, sistemin kullanıldığı binalardaki hasarların çok daha az ve kabul edilebilir düzeyde olduğu görülmüştür. Bunun sonucu olarak da can kayıpları daha az yaşanmış ve hasar maliyetleri önemli ölçüde düşmüştür.

Bakım: Bakım ihtiyacının yok denecek kadar az olması, böylesine önemli bir sistemin dikkate değer avantajları arasındadır.

Viyadük ve köprülerin kullanımı: Özellikle yaşanan bir deprem sonrasında deprem izolasyonu yapılan viyadük ve köprülerin genellikle hasarsız olması, o an için önemli olan bu yapıların sorunsuz kullanımını sağlar.

Düşük maliyet: Depreme karşı alınacak önlemler arasında en önemli şey, can kaybının az olmasıdır. Ancak maliyette bu sistemler için, dikkate alınır faktörlerden biridir. Sistem maliyetinin olası bir depremde yaşanacak hasar ve can kayıpları düşünüldüğünde, oldukça uygun olduğu söylenebilir.

Özetle bu sistemlerin kullanıldığı yapılarda hasarların az olması, can ve mal kaybını önemli ölçüde engellemektedir. Ayrıca üst katlarda meydana gelecek sarsıntılarda, deprem izolasyon sistemleri sayesinde çok daha az yaşanmaktadır.

Dünyanın farklı bölgelerinde, ortalama 8,0 şiddetinde yaşanan depremlerin, bu sistemi kullanan binalardaki etkileri oldukça olumlu sonuçlar vermiştir. 8,0 şiddetindeki bir depremin şiddetinin yaklaşık 5,5 büyüklüğünde algılanmasını sağlayan deprem izolasyonları, depremin etkilerini önemli ölçüde azaltmaktadır.

Sismik Yalıtım Sistemi Tarihi Hakkında Bilgiler

Sistem Dr. Robinson adlı Yeni Zelandalı biri tarafından bulunmuştur. İlk kullanımı, 1970 yılında olan sismik yalıtım sistemleri özellikle deprem bölgelerinde dünya genelinde hızla kullanılmaya başlanmıştır.

Deprem hattı üzerinde bulunduğu bilinen Kanada, Japonya, ABD, İtalya gibi pek çok ülke tarafından kullanılan sistem, Türkiye’de de yeni yapılarda tercih edilmektedir. Özellikle kentsel dönüşümün yapıldığı binalarda kullanılan deprem izolatör sistemleri, yerli imalat ve mühendislik çalışmaları ile Türkiye’de yapılabilmektedir. Aynı zamanda Türkiye’de test merkezlerinin bulunması, yeni binaları depremin oluşturacağı can ve mal kayıplarını en aza indirmek adına önem taşımaktadır.

Depremle ortaya çıkan enerjinin emilimini sağlayan sismik yalıtımlar her ne kadar mevcut durumda bile oldukça etkili olsa da, etkilerin tam manasıyla azaltılmasının sağlanması için çalışmalar sürmektedir.

Deprem izolatör sistemi ve sismik yalıtımlar üzerine merak ettiğimiz bu yazıların ardından “Depreme karşı bina güçlendirme” başlıklı yazımızı da okumak isteyebileceğinizi düşünüyoruz.

Deprem kategorisinde okunması tavsiye edilen diğer yazılarımız

Paylaşmak Güzeldir

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir