Yığma Yapı Mühendisliğinin Gelişim Tarihinde Uygulanan Depreme Dayanıklı Yapı Tasarımları

Konut sektörü insanlığın başlangıcından itibaren, bilimlere önayak olmuştur. Sümer’de M.Ö. 19 yüzyılda yapı sanatında görülen devrimler; bizce büyük bir inşa faaliyetinin neticesidir. Ülkedeki geniş çaplı yapım faaliyetinin olması, ustalığın yapı mühendisliğine dönüşmesine sebep olmuştur. Yapı mühendisliğinin diğer bilimlerle etkileşimi neticesinde, SÜMER RÖNESANSI doğmuştur. [1] Bu yüzyılda ön Asya da hatta dünyada, Sümer medeniyeti vardı, başkaca medeniyetin varlığından söz edilemez.

Anadolu’da 150 yıldır yapılan kazılar; bu coğrafyayı, yapı mühendisliği için açık hava müzesi haline getirmiştir. Anadolu yapı medeniyetinin on bin yıllık geçmişindeki yığma yapı mühendisliği evrimleri sıralandığında, M.Ö. 1800–1900’larda önemli buluşların ve keşiflerin yapıldığı görülmektedir. Bu yüzyıldaki uygulamaların depreme dayanıklı yapı yapma mühendisliği olduğunu görmek zor değildir. Arkeologların anlatımı ile bu devirdeki yapı taşıyıcı sistemini, hangi kavim altlık yapmış ise mimarlık tarihi yazmıştır. Bu buluşlar, günümüz imkânları ile milyar lira harcama yapılacak çalışmalarla kanıtlanabilecek niteliktedir.

Deprem ve etkileri günümüzün en önemli bilinmeyenleridir. Depremin yaradılışının faydaları nelerdir, depremin oluş sebepleri, etkileri, nasıl programlandığı, mekanizmanın nasıl çalıştığı araştırılmakta, incelemeler sürmektedir.

Depremin hava kadar faydalı, su kadar yararlı, güneş kadar yaşam için önemli olduğunu söyleyebiliriz. Konutlar tabiat olaylarından korunmak için yapılıyorsa, depremde bir tabiat olayı olduğuna göre deprem içinde korunak olmalıdır.

Tarihi yapılara müdahale yöntemlerini belirlerken tarihi derinliklerdeki yapı teknikleri iyi bilinmelidir. Uygulanan yapı taşıyıcı sistemlerinden hangilerinin kalıcı sistem olduğunu araştırmak, bulmak gerekir. Kalıcı yapıların taşıyıcı sistemlerini ortaya çıkartılıp; güçlendirilmesi gerekli olan yapılara, bu taşıyıcı sistem uyarlanmalıdır. Anadolu yapı kültürünün, ölümsüz yapılar yapma tekniğine ulaşılmış olduğunu söylemek abartılı olmaz. Zira depremle sallanan bu coğrafyada bin yıldan fazla ayakta duran yapılar mevcuttur. Eskinin buluşu olan bu yapı taşıyıcı sisteminin günümüzden farkı mantığında gizlidir. Günümüzde yapıları yere raptetmeyi düşünürken, eskinin yapı tekniğinde yerden koparmanın yöntemi uygulanmıştır. Adeta günümüzde deprem izolatörü diye adlandırılan sistem, M.Ö. 1800 yılında bulunmuş 500 yıl uygulanmış sonra unutulmuş, unutulan yıllardaki yapıların hiçbiri günümüze kadar gelememiştir. M.Ö. 900 yılında tekrar bilinmiş, uzun süre Anadolu yapı kültürünün depreme dayanıklı yapı taşıyıcı sistemi olmuştur. [2]

YIĞMA YAPI MÜHENDİSLİĞİNİN GELİŞİM TARİHİ

Taş Devri; Kalkolitik çağ M. Ö 6000 ile M. Ö 4000 yılına kadar olan insanlık tarihini kapsar. Odaların dış kontürleri, kare veya dikdörtgen oluşacak şekilde bir ölçünün gelişmediği gözlenmektedir. Ancak her odanın dört duvarı vardır. Odalara giriş, çıkış damlardan sarkıtılan el merdivenleri ile sağlanmıştır. Taşlara şekil vermek için aletlerin olmaması, malzemenin tabiattaki bulunuş şekli ile kullanılmasını gerektirmiştir. [Şekil 1a] Bu devrin bir basamağında, çift cidarlı taş duvar yapımına başlanmıştır. Toplama taşların düzgün olanlarından duvar yüzü teşkil edilerek duvar yüzlerine bir düzen getirilmiştir. Bu uygulama çift kabuklu duvar yapım sanatının ilk uygulamalarından olmalıdır. [Şekil 1 b]

Şekil 1a Şekil 1b

Yontma Taş Devri; M. Ö. 4000’de başlayıp M. Ö.1800 yılına kadar geçen Erken Tunç çağını kapsamaktadır. Bu devirde, taş yapı mühendisliğinin büyük gelişim gösterdiği söylenemez. Ancak 2000 yıllık bir dönemde, bazı değişimlerin olması da kaçınılmazdır. İnsanoğlu taşların serti ile yumuşağını bilmiş, çok sert taşlar ile keski çekiç yapmıştır. Sert taşlarla yapılan el aletleri ile yumuşak kayalara şekil vermeye başlanmıştır. Bu devirde, el aletlerinin gelişimini gözlemekteyiz. [Şekil 2 b]

Yapılar için temel yapma olgusu oluşmuş, çift kabuklu taş duvar yapım ustalığı gelişmiştir. Bu sistem, başlangıçta sadece yapıların temel kısmında uygulanmıştır. Yapı temelleri, sağlam zemine kadar eşilmekte yerin yüzeyine kadar kırık taşlarla çift kabuklu duvar tekniği ile temeller örülmüştür. Çift kabuklu duvar ustalığının zemin üstü duvarlarda da uygulanışı bir başka değişimdir. Gelişimin ikinci basamağında, çift cidarlı taş duvardan oda duvarları yapılmaya başlanmıştır. Gelişimin bir ayağında, tabaka tabaka duvar yapımına geçildiğini görmekteyiz. Tabakalara ahşaptan iskelet yerleştirmekle duvarları daha yüksek yapma imkânı bulmuşlardır. Taş parçalarına prizmatik şekil verme düşünülmese de taşların görünen yüzlerinin düzgün yontularak şekil verilmeye çalışıldığı görülmektedir. Bu devrin sonlarında taş ustası Hitit’ler, yapı mühendisliğinin temsilcisi olmuştur. Yontma taş devrinin en güzel örneklerini Hitit yapılarında görmek mümkündür.

Cilalı Taş Devri; M. Ö. 1800’de başlayıp M. Ö.900 yılına kadar geçen yapı mühendisliği tarihidir. Bu dönemin ilk 500 yılı, deprem yapı mühendisliği devrim ve buluşlarının yapıldığı devirdir. M.Ö. 1800 ve sonrasında yapılan buluşlar, bu gün ancak milyar liralar harcayarak yapılacak deneylerle kanıtlanacak bilgileri kapsamaktadır. [3]

YAPI USTALIĞINDAKİ DEVRİM

Taş ustalığının değişimi konu için hafif kalır, o günün dünyasında yapıların tümüne bizler yığma yapılar diyoruz. Bunun için yapı ustalığındaki değişime yığma yapı mühendisliğinin evrimleşmesi tabirini kullanacağım. Hatta yapı mühendisliğinin başlangıcı demek abartı olmaz. Yapı mühendisliğinin ilklerinin yaşandığı bu asra insanlık çok şey borçludur. Yapı mühendisliği günümüzde dahi bu denli bilgiye sahip değildir. Mühendislik bilimlerinden olan matematik, geometri, sismoloji, hidrojeoloji, katı cisimlerin mukavemeti, yapı statiği vs. tek bilgede toplanması evrimin oluşmasına sebep olmuştur. Sümerolog Samuel N. Kramer’e göre, “Sümer’de mimari, özellikle taş temelleri “orthostat taş döşeği” ve platformları, nişli iç odaları, resimli duvarları ve sunakları, mozaikle kaplı sütunları ve etkileyici cepheleri olan tapınakların yapımında önemli bir sanat olmuştur. Sümer mimarları ayrıca kubbe, tonoz ve kemerden de yararlanmıştır. Sütün başlıkları, kökeni ilk kez Sümerli sanatçılar tarafından tasarlanmıştır.” [1]

III. Ur Hanedanlığının kurucusu olan Ur-Nammu’nun ülke çapında büyük bir inşaat programı başlattı. II. Ur hanedanlığının sonunda tüm Sümer şehirlerinin Gutiler tarafından yağmalanıp yıkılması, 50 yıl tarumar edilen kentlerin muhteşem bir yüzyılla imar ve ihya etmiştir. Sümerologlar, ‘’Ur kentindeki muhteşem Zigguratın, Sir Lonard Wooley tarafından oluşturulan rekonstrüksiyon ve Kuzey Irak’ın Rimah yerleşmesindeki dik tuğla tonoz teknolojik açıdan olanaksız görülmektedir’’ demektedirler. [4] Benzer bir tonoz olan Tel Halaf tapınak sarayda bulunmuştur. Bu tonozun yapımı için “Yapısal olarak bu tonoz yüksek bir teknik olgunluk göstermekte ve sağlam bir statik bilgisini tanıtlamaktadır” demektedir. [5]

Şekil 2: Tel Halef K.Doğu Sarayının kerpiç kemeri

Sümer Rönesansı’nın yapı mühendisliğine kazandırdıklarını, görebildiklerimiz kadar ile anlatalım. Depreme tam dayanıklı yapı yapmak olarak değerlendirdiğimiz uygulamaları şu bölümlerde toplayabiliriz;

1-Tabaka tabaka taş duvar örmek (Şekil 4 a,b),

2-Temelin zemin seviyesine çıktığı düzlemde orthostat taş tabakası yapmak,

3-Yapı temelinde su kuyusu yapmak.

HPIM5881 3-

Şekil 3: Ankara’daki Agustus Tapınağı

1-Tabaka tabaka taş duvar örmek; Bu devrin başlangıcında, bir bilge kişi taş duvar yapısında önemli bir değişiklik yapmıştır. Duvarların tüm kalınlığını kaplayan taş duvar örgüsüne geçilmiş. Prizmatik taş blokları ile aynı yükseklikte yatay derzler teşkil edilmiştir. Taşların üst üste geldiği yüzeyler cilalanarak, taş yüzeyleri biri birine alıştırmıştır. Taşlar, düşeyde bağlantısız yapılmakta, yatayda ise kenet veya ahşap hatıllarla, her taş birbiri ile bağlanmıştır. Bu ustalıkla, düzgün kesme taş duvar oluşturulmaktadır. Ancak bu strüktürün ilginç yanı, aynı yükseklikte taşlardan yatay derzler teşkil edilmesidir. Bu teknik, kesme taş duvar yapımının depreme dayanıklı mühendislik uygulamasıdır. [3]

2-Temelin zemin seviyesine çıktığı düzlemde orthostat taş tabakası yapmak; temeller sağlam zemine kadar kazılır, sağlam zemin bulununca kırık taşlarla çift kabuklu duvar örülür. Kırık taşlarla yapılan temellerin zemin yüzeyine çıktığı düzlemde, büyük ebatlı taşlarla bir tabaka yapılır. Güney Doğu Anadolu’da yapılan kazılarda, bu tabakalardaki taşların büyüklükleri 1.5, 1.8, 5.0 m olarak yapılanları da bulunmuştur.[3]

ehudmPar_45

Şekil 4a: G.D. Anadolu’da yapılan ilk taş tabakası

ortastat taş tab

Şekil 4b: Orthostat taş tabakası

Daha sonraki gelişimde ise, bu taşlar yapıların büyüklüğüne göre iki veya üç sıra olarak teşkil edilmiştir. Gerek tek sıra olsun gerekse üç sıra olsun, taş sıraların ara yüzeyleri cilalanmaktadır.[6]

3-Yapı temelinde su kuyusu yapmak; Resim 5 a, b ’e göre, bu buluş bugün bile deneylerin fenomonolojik neticeleri ile varılacak sonuçlarla izah edilmesi mümkün değildir. Depremin oluşumunu çok iyi bilen sismoloji, zemin mekaniği, jeoloji ve hidrojeoloji bilimlerine vakıf, bir bilge kişi ancak bu uygulamanın deprem tesirlerinden yapıları koruyabileceğini önce hayal eder sonra düşünür sonunda uygulayabilir. [3]

5,007 ehudmPar_18

Şekil 5a: Temelde yapılan su kuyusu Şekil 5b: Temelde yapılan ilk galeri

Sümerlerin III. Ur hanedanlığı Utuhegal ile başlayıp Ur Nammun ile devam eden gelişimi, Şulgi ile imparatorluğa dönüşmüştür. Devrinin dünyasında tek ve hâkim olan Sümer imparatorluğu gelişiminin başlangıcında büyük inşa faaliyetlerinin yürütüldüğü tespiti önemlidir. Bu inşa çalışmalarının bir neticesidir ki, diğer bilimlerin gelişmesini sağlamıştır. Bu inşa faaliyetlerinin sağlıklı netice vermesinden, sağlam bir merkezi otoritenin ve idarenin varlığını yansıtmaktadır. Sümerologlar bu devirde, Sümer merkezi idarede güçlü bir iradenin var olduğunu bilmesi başarılarıdır. Bu merkezi irade Sümer sınırları dışında bağlı ve komşu ülkelerde de yetkin olması, uygulamaların bir bilge kişinin varlığını çağrıştırmaktadır.

Bu uygulamalar M.Ö. 1100 yılından sonra unutulmuş, uygulamanın unutulduğu dönemde yapılan yapılar günümüze gelememiştir. Bu döneme arkeologlar, Anadolu mimarisinin kara yılları demektedir. Ancak M. Ö. 800 yılında bir bilen depreme dayanıklı yapı yapmanın bu uygulamalarını tekrar keşfetmiş, güncelleyip, geliştirerek tekrar uygulamaya başlamıştır. Yeniden keşif edilip uygulamaya başlanan bu mühendisliğin, bir anda tüm deprem bölgelerinde eş zamanlı uygulanır olması dikkat çekmektedir.

Anadolu yapı tarihinde hangi kavim bu mühendislik strüktürünü altlık yapmış ise, yapıları ile mimarlık tarihi oluşmuştur. Lidyalılar, Firigyalılar, Romalılar, Bizanslılar bu yapı sanatı ile kalıcı yapılar yapmıştır. Bizans’ın M.S.11. asırda Anadolu’dan çekilmesi ile unutulan bu bilgelik, son olarak Mimar Sinan ile Osmanlı mimarisinde yeniden bilinmiş ve uygulanmıştır. Osmanlının son döneminde, Alman teknolojisinin etkisi ile bu yapı sanatı tamamen unutulmuştur. Günümüz yapı mühendisliği, deprem kültürü, deprem olgusu olmayan bir toplumun yapı sistemi ile yapılmaktadır. Anadolu yapı kültüründeki buluşların, günümüz bilim ve teknolojisine aktarılmaması önemli bir eksikliktir. [7]

Bu kadar iddialı ve evrensel bilgiyi anlamak ve anlatabilmek için depremi iyi bilmek gerekir. Depremi tam anlatamasak, eskinin bu yapı mühendisliği mantığını göremeyiz. Kısaca, depremin var oluş sebebi ve oluşum programını hatırlatalım.

DEPREMİN VAR OLUŞ NEDENİ VE FAYDALARI

Yerküre sessiz bir gezegen değildir. Milisaniyelerden günlere kadar değişen periyotlarda ve nanometrelerden metrelere kadar değişen genliklerde devamlı surette titreşmektedir. Bu titreşimlerin büyük çoğunluğu çok zayıf olup hissedilemezler; Depremlerin belirli bir lokasyondaki etkilerinin değerlendirilmesini, kuvvetli yer hareketinin nesnel, nicel yollardan tanımlanmasını gerektirir.”[8]

Bizlerin hissedemediği depremler, yerin 5 ila 60 km derinliklerinde, binlerce atom bombası büyüklüğündeki enerji boşalmalarıdır. Yerin yüzeyindeki tesirler onlarca km çapında, binlerce m kalınlığında yer tabakasını 3~5 cm indirip kaldırır ve aynı büyüklükteki yer katmanını 50~100 cm ileri geri hareket ettirir. Bizler bu büyüklükteki depremleri algılayamamaktayız veya insanoğlu bu titreşimlerle yaşadığı için alışkanlık husule gelmiştir. İnsanoğlunun alıştığı bu enerji yayılımına, yerin malzemesi olan dağlar, tepeler, taşlar ve kayalarda alışmış mıdır? Yoksa her an parçalanmakta mıdır?

Kozmik olayları üstlenen dingirlerin yaradılışı için okuduğumuz Sümer Devri tabletlerindeki düşünceler şunlardır: öğretiye göre yaratıcı ilahın bütün yapması gereken ismini koymak, programını yapmak, mekanizmayı oluşturup emrini vermektir. Yaratıcı gücün, emrine ve anlayışına uygun sözün ağızdan çıkması yetmektedir. Artık bu söz, değişmeden sonsuza kadar geçerlidir.

İşleyen hayatın gerçekleri, kültürel ve sosyal hayatın görüngüleri olan kozmik varlıklar, yaratıldıklarından itibaren çatışma ve kargaşa olmadan düzen ve program değişmeden, başlangıçtan beri işler halde tutulan gücün ne olduğunu açıklamak için metafizik bir kavram geliştirmişlerdir. Sümer’de Me sözcüğü ile adlandırılan bu kavrama, Sümerologlar bir anlam verememektedir. Ancak, tarif edilen görüntüsü için Sümerolog Samuel N. Kramer şunları yazmaktadır; ‘’Me genelde, her kozmik varlığa ve kültürel görüngüye, onu yaratan ilah tarafından hazırlanmış planlar uyarınca sonsuza kadar işlemesi amacıyla atanan bir kurallar ve düzenlemeler dizisini ifade ediyordur.’’ Sümerlere göre tabii afet olan depremde, bir Me’nin işidir. [9]

Yerin kabuk kısmının kırılıp, parçalanarak çatlamış hale getirilmesinin faydası nedir? Depremlerde yüz binlerce insanın ölmesine sebep olan, bunca yapıları parçalayıp tahrip eden depremin zararlarını anlıyoruz da, faydası var mıdır?

“Su yer yüzeyinin altında sıvı, katı veya buhar halinde bulunabilir. Diğer gazlar, suda buhar fazında veya çözünmüş olarak bulunur. Düşük gözenekli kuşağın genellikle tamamı mineral madde ve sıvı su şeklindedir. Kaya su ile doygun olup, su çözünmüş gaz içerebilir. Akışkan basıncı üstteki suyun ağırlığı nedeniyle atmosfer basıncından büyüktür. Yüzeye yaklaştığında akışkanın kalınlığı azaldığı için akışkan basıncıda düşer. Yer yer değişen derinliklerde gözeneklerdeki akışkanın basıncı atmosfer basıncına eşittir. Gözenek suyu basıncının atmosfer basıncına eşit olduğu dalgalı yüzey, su tabakası olarak adlandırılır.

Su tablasını kesen sığ bir kuyu filtresindeki su, o noktadaki su tablası kotuna kadar yükselir. Su tablasının rölyefi kadar büyük olmasa da, su tablasının konumu sıkça topografyanın genel şeklini izler. Su tablasının altındaki tüm derinliklerde kaya, birbiriyle bağlantılı boşluklar içerdiği için suya tamamen doygundur.” [10]

Çatlaklı, gözenekli kayaçlar ve boşluklu toprak tabakaları yerin yüzeyinde oluştuktan sonra dünyamıza su iskân edilmiştir. Canlı yaşam bundan sonra başlamıştır. Su, hayatın kaynağıdır.

C.W. Fetter göre, dünyadaki suyun küçük bir yüzdesi 0,006 insanlar tarafından tatlı su olarak kullanılmaktadır. Bu suyun tamamı depremlerle gözenekli hale gelen yerin, çatlak ve yarıklarında serbest su olarak barınmaktadır. Buna yeraltı suyu denmektedir. Yeraltı suyu, yer küreyi bir kabuk gibi örtmektedir.[9] Bu susuzluğu gideren tatlı su denizini oluşturmaktadır. Dünyadaki suyun %98’i yer kürenin çukurlarında doluşmuştur. Bunlar tuzlu ve acı olan denizdir. Bu iki denizin menzili yer küreyi kapsamaktadır. Tuzlu ve acı deniz, yer kürenin ¾ kaplamakta, çukurları doldurmaktadır; içimi kolay, harareti gideren tatlı su ise, yer kürenin 4000 m derinliğindeki çatlak ve gözeneklerde yaşamaktadır. Allah’ın en büyük nimetlerinden biridir ki; her iki denizden biri diğerine kavuştuğu halde, ikisi arasındaki berzah sayesinde hadlerine tecavüz ve hususiyetlerini ifna etmeye mani olunmuştur. Eğer aralarında aşılmaz bir mânia olmasaydı, % 98 tuzlu ve acı olan deniz suyu, % 1 olan tatlı ve susuzluğu giderici yer altı suyunu galebe çalardı, karışıp tatlı suyu yutup hususiyetini kendisine döndürürdü. İnsanın hangi kudreti tatlı olan içilecek suyun tuzlu ve acı suya karışmasına engel olabilirdi.[11]

Yer kabuğunun 4000 m kalınlığında gezinen tatlı su, yerin bütün minerallerini ve gazlarını, eriyik halinde bünyesinde taşımaktadır. Ancak bu yapıdaki su, canlı ve bitkiler için faydalıdır. Duran suda, eriyik halindeki mineraller ayrışır ve çöker. Kayaların gözenek ve çatlaklarında var olan suyun, içindeki mineraller çökerse yeraltı suyunun yollarını ve gözenekler arasındaki boğazları kapatır. Ayrıca tatlı suyun mineral yapısı bozulur, ağır suya dönüşür. Ağır su canlı varlık için faydalı değildir. Yeraltındaki tatlı suyun devamlı hareket etmesi hatta koşması gerekir. Yeraltı suyunun kinetik enerjisinin büyük kısmını depremler vermektedir. Yeraltı suyunun bitmeyen hareket enerjisi, depremlerin durmayan oluşumları ile sağlanmaktadır.

Depremin bir diğer faydası ise; İnsan, güçlü bir şekilde üflerse ağzından bol miktarda hava boşalır. Ağızdan havanın çıktığını bilir. Fakat her an nefes alıp verirken ağzından çıkan havanın farkında değildir. Deprem esnasında yerden büyük miktarda gazın çıktığı söylenir. Nasıl ki; insanın nefes alıp verdiği, derin bir üfleme ile anlaşılıyorsa, toprağında her an nefes alıp verdiği, depremin oluşumundaki gaz çıkışı ile anlamalıyız. Depremler sayesind, yer her an nefes alıp vermektedir.[12]

Deprem oluşumları ile yer kabuğu kırılmakta, çatlatılmakta, havalandırma tabakasının devamlı nefes alıp vermesi sağlanmaktadır. Ayrıca yer altı suyu, gezinen su haline getirilmektedir. Bu işleri depremin her büyüklüğü için yapmaktadır. Yıkıcı bir afet olan depremler, bizlerin faydaya dönük deprem mekanizmasının zararlarını görmemizde aciz bırakıyor olmalı. Deprem, zaman zaman kendini gösterdiği halde, mekanizmasının nasıl çalıştığı günümüzde bilinmemektedir. Depremin faydalarını anlatmakla bitiremeyiz.

Yerin kabuk kısmını teşkil eden malzemenin tamamı çatlak ve gözeneklidir. Çatlak ve gözeneklerin birincil olan kısmı çok azdır, asıl ikincil olan çatlak ve gözeneklerdir. Bunların oluşumu, ancak deprem tesirleri ile açıklanabilir. Depremin yaradılışının sebeplerinden biri de bu olsa gerek. Yer kabuğundaki malzemeleri parçalayıp çatlaklı hale getirilmesi ile görevlendirilen deprem, kırmaya ve dağıtmaya programlanmıştır. Yerin kabuk kısmının jeolojisini tetkik edersek, depremin bu görevini layığıyla yaptığını anlarız. Yer malzemesinin çatlak ve gözenekleri, basınç altında çimentolaşması ve gezinen suların eriyiklerinin çökeltisi ile kapanması da mümkündür. Çatlak ve gözenek boğazlarının kapanmasına mani olmak ve kapanan çatlakların yeniden açılmasını sağlamak da depremin görevlerindendir. Depremin var oluşunun bir diğer önemli işlevi, bütün mineralleri bünyesinde bulunduran yerin içindeki tatlı suya kinetik enerji verip, koşturmasıdır. Eriyik halında mineral ile yüklü tatlı su hareket etmese bünyesindeki mineraller çöker, yerin çatlaklarını kapatır; canlı varlıklar için önemli olan hayat suyu, toprağın derinliklerinde kapaklanarak hapsolur.

S-P-love-raily-dalga-duzeltilmis-2010-12-18-son-2

Şekil 6: Yer malzemesini sıkıştırıp gevşeten P dalgasının yayılım şekli

Şekil 7: Yer malzemesinde kesme oluşturan periyodik S dalgasının yayılım şekli

DEPREMİN OLUŞUM İLKELERİ

Yer kabuğu, parçalı plaklar halinde yarı eriyik olan manto tabakası üstünde devamlı kaymaktadır. Deprem, yerin yüzeyinden 70 km kadar derinliklerde, 100–200 bin atom bombası büyüklüğündeki, enerji (stres) boşalması şeklinde oluşur. Depremin oluşumunun sürekliliği düşünüldüğünde, kayan kabuğun Moho yüzeyinde biriken streslerin boşalmaları depremlerin oluşum sebebidir. Deprem yaratan olaylar fay kırılmaları, fay batmaları, patlamalar ve tali sebepler olarak genellenebilir.[13]

DEPREMİN PROGRAM BİRLEŞENLERİ

Yerin derinliklerinde oluşan deprem, etki ve içerikleri farklı hareket yönleri aynı enerji gezişimi biri diğerine dik iki cisim dalgası meydana getirmektedir. Yerin sonsuz ortamında patlama ile oluşan dalgalar, zeminde tekrarlı basınç gerilmesi hacim değişikliği oluşturan P dalgası ve hacım değişikliği yaratmayan kayma gerilmesi oluşturan S dalgasıdır. P dalgasının hızı S dalgası hızının takriben iki katıdır. Yerin yüzeyine ilk gelen P dalgaları, yüzeyi evvela indirip sonra kaldırarak düşeyde titreştirir. Ardından gelen S dalgası, yerin yüzünü düzlemindeki her yöne sallar. Dalgalar, yerin yüzeyini milisaniyeden günlere kadar değişen periyotlarda nanometrelerden metrelere kadar değişen genliklerde devamlı surette titreştirir. Bu iki dalga katı malzemeden geçerken, S dalgası hava ve suya giremez. Deprem enerjisinin bu yayılımın şekliyle, katı cisimleri parçalamaya kırmaya programlanmış olduğunu söyleyebiliriz. Gevrek olan yerin kabuk kısmını kırmanın parçalamanın bundan daha etkili yönteminin olması mümkün değildir. Jeoloji bilimi yerin kabuğunda tamamen parçalanmamış ve kırılmamış hiçbir malzeme yoktur demektedir. Deprem verilen görevi eksiksiz yerine getirmektedir.

DİNAMİK HESAPLAR İÇİN YAPTIĞIMIZ KABULLER

Deprem hesaplarımıza altlık olan malzeme mukavemet deneyleri sabit gerilme altındaki numunelere, tekrarlı yüklemelerle alınan neticelerdir. Her σ0 sabit değeri için σas0-σgs ve σus0+σsg değerleri bulunmaktadır. [Şekil 8a] Tekrarlı yükleme sayısı ne kadar artırılırsa bu ortalama gerilme ve bu genlikte malzeme kopmamaktadır. Bu tekrarlı yükleme sayısının bir asimptotik değeri vardır. Mesele çelik için n=10.106’ dir. Bu değerlere numune için sürekli mukavemet sınırları denmektedir.[14]

Şekil 8a Şekil 8b

Gerçekte depremin tesirlerini değerlendiren deney sonuçları bunlar mıdır? Depreme dayanıklı yapı projeleri yapmanın altlıkları bu deney sonuçları ile elde edilen veriler olabilir mi? P dalgaları deprem odağından, sonsuz ortamın tüm doğrultularına hızlı bir şekilde yayılmaktadır. Tesirleri zerrelere, belki de moleküllere kadar ulaşmaktadır. P dalgaları yapıların her noktasında titreşen bir ortam yaratmaktadır. Bu titreşen ortam, yapıların bünyesini dağıtmaktadır. Dağılan yapı bünyesine S dalgalarının yıkıcı tesirleri gelince bütün sistem yıkılmaktadır. Biz hesaplarımızı, P dalgalarının titreştirdiği ortama göre tekrarlı yük tesirlerini düşünmediğimizden yaptığımız kabuller ne kadar doğrudur? Yapılan deprem hesapları statik ortamdaki dinamik yüklemelerin neticeleridir. Bu neticeleri altlık olarak aldığımız için depremin yıkıcı tesirlerine karşı yapılar güvensizdir. Depremde yapıların tümü dinamik ortamda dinamik yüklemelerin etkisindedir. Bu anlatılanlar için en çarpıcı olanı, iki yüzey arasındaki sürtünme katsayısının bulunmasındaki deney sunuşlarını veriyoruz. Deneyde aradığımız statik sürtünme katsayısı veya dinamik sürtünme katsayısı değildir. Bu deneyler fizik kitaplarında da var. Titreşen düzlemde, tekrarlı yük tesirleri ile harekete zorlanan cisimlerin sürtünme katsayısının bilinmesidir. Titreşen yüzeylerin, sürtünme katsayısı parametrelerinin ne olduğunu bulmak için yapılan araştırmayı aşağıda veriyoruz.

TİTREŞEN YÜZEYDEKİ SÜRTÜNME KATSAYISI PARAMETRELERİ

Yüzeylerin sürtünme katsayısı genelde birkaç faktöre bağlı olarak değişmektedir. Bunlardan bazıları rutubet, yüzeylerin pürüzlüğü, malzeme türü, ısı vs. sayılabilir. Çok az bilinen bir faktör de temas yüzeyin veya cismin kendisinin titreşimidir. Yapılan birçok deneyler göstermiştir ki titreşimli bir yüzeyde sürtünme katsayısı önemli bir miktarda azalmaktadır. Bu azalma titreşimin hem genliğiyle hem de frekansı ile ters orantılıdır.[Şekil 8b] [15]

DEPREMSEL ORTAMDA ZEMİN YAPI ETKİLEŞİMİ

Deprem dalga salınımının genlikleri; serbest yüzeyde iki kat olmaktadır. P dalgasının (veya düşey salınımlı diğer dalgalar) düşey salınımlarına yerçekimi ivmesi eşlik etmektedir. Yerin yüzeyindeki malzeme ağırlığı, yer çekimi ivmesinin (2a) genliğinde değişim göstererek W(t)={g+2a.sin(ωt)}=mg.+2a.m.sin(ωt) olur. [Şekil 9a] Düşey yükün sabit değeri olan (m.g) tesirine, harmonik olan 2a.m.sin(ωt) yüklemesi eklenmektedir. Depremin 2a ivme değeri; yerçekimi ivmesinden küçük olduğu müddetçe, düşey yük vektörü her periyot da aynı işarette kalır. (a) Deprem ivme değerinin 2ag durumunda, düşey yük vektörü yön değiştirir. S dalgası her zaman 2a.sin(ωt) tam harmonik hareketini tekrarlar. [Şekil 9b] Kayma gerilmeleri oluşturan bu yük vektörü, her periyotta işaret değiştirerek bir (+) bir (-) vektöre dönüşür. P dalgasının yüzeye çıktığı tabakada, yerçekimi ivmesinin azalan çoğalan hale gelmesi çok önemlidir. Yatay düzlemlerde yapı ağırlığından oluşan kayma gerilmeleri depremin her periyodunda azalıp çoğalır. Yatay düzlemde, yapıda oluşacak kayma gerilmelerinin azalıp çoğalması, S dalga enerjisinin tüketilmesinde değerlendirilebilir.

Şekil 9a Şekil 9b

Şöyle ki; düşey ivme değerinin maksimum olduğu pik noktasında, yatay sakınımlı S dalgası yapıyı sallarken, yapıdan daha fazla bir kütle taşımaz. [Şekil 9b] Ancak düşey ivmenin minimum olduğu durumda, yatay tabakada kayma gerilmeleri önemli oranda azalır. Deprem enerjisinin yapılara intikal parametrelerini görmek için yapıyı, yatay dilatasyonla zemin yüzeyine çıktığı tabakada ayıralım. Deprem tesirlerinin içine nüfuz edebilmek için bir periyot aralığını düşünelim. Matematik verileri periyot aralığında bulup tümüne varabiliriz. W(t)=m.{g+2a.sin(ωt)} fonksiyonundaki zamanı bir periyot aralığına indirgeyip, oluşan iki hareketin fonksiyonunu hesabımıza altlık yapalım. Hesabımızı bu kabuller sonrasında, yapıdaki düşey yüklerin W=m.{g±2a) değeri ile devam edeceğiz. Düşey yerçekimi ivmesini (+) pozitif kabul edelim.

[Şekil 10a]

Şekil 10a Şekil 10b

a= P dalgasının ivmesi, m= yapının kütlesi, A= zemindeki S dalgası ivmesi, μ = temel ile üst blok arasında yapılan yatay düzlemin sürtünme katsayısı, N=a/A P dalga ivmesinin S dalga ivmesine oranıdır. Bu değer, N=2/3 mertebesindedir. () S dalgası ivmesinin yerçekimi ivmesine göre katsayısıdır.

S dalgasının yapı tabanında yatayda oluşturabileceği kuvvet F=m.A Sin(ωt) kadardır. Yarım periyot aralığına indirgeyip yazarsak, F=m.A olur. Bu kuvvet tesirinde tabanda kayma oluşmuyorsa yapıya aynen geçer ve yapıyı yatayda sallar. P dalga ivmesinin (g+2a) konumunda yapı tabanında W=m.(g+2a) düşey yükü oluşur. (g-2a). Konumunda yapı ağırlığı, W=m.(g-2a) olur. Yapı temelden zemine çıktığı düzlemde dilatasyonla üst yapıdan ayrılmış ise; f statik sürtünme kuvveti f= μ.m.(g±2a) dır. Yapıda, dilatasyon düzlemi altında depremin yatayda oluşturacağı kaydırma kuvveti büyüklüğü, F=m.A kadardır. Dilatasyondaki f sürtünme kuvveti F depremin kaydırma kuvvet büyüklüğüne eşit veya küçük olursa, kayma oluşur.

.m.(g±2a) ≤ m.A ≤ A/.(g±2a). Yapılacak değişiklerleN=a/A a= N.A, A=.g, ≤ A/.(g±2a) ≤ .g/ g±2N..g ≤ /1±2N.. Hesaplarla, bir periyot aralığında iki ayrı denklem oluşmaktadır. [Şekil 10 b]

Sürtünme katsayısının deprem ivme katsayısı ile değişiminin grafiğini oluşturup yorumlar yapabiliriz.[Şekil 10a]. Depremin yer ivme katsayısı değişimine göre yapı tabanında kayma oluşması için sürtünme katsayısının sınırlarını tespit edebiliriz. Grafikten ≤/1-2N., durumu için sürtünme katsayısının =0.75 değerinde asimptotu vardır. Bu değerinin üstündeki ivmelerde yapı ile alt tabaka ayrılmaktadır. Düşey deprem ivmesi yerçekimi ivmesinden daha büyük olmakta yapı ile temel arası açılmaktadır. ≤/1+2N., Eşitliğinin, sürtünme katsayısı ≤0.75 değeri için asimptotu vardır. Bu değerin üstündeki sürtünme katsayıları yapı tabanında kaymaya müsaade etmemektedir. Bu sınırlar içindeki her değer için yapı tabanında kayma oluşur.

Sürtünme katsayısının ≤0.75 büyüklüğü, malzeme için önemli değer değildir. Mesela; taş malzemesi yüzeyini cila yaparak bu sürtünme katsayısı elde edilebilir. Yapı temel tabakası yüzeyinde