SİSMİK İZOLATÖRLER

Yapılar inşa edilirken yapıya zarar vermesinden korkulan ve ona karşı önlem alınmaya çalışılan husus deprem kuvvetidir. Deprem gerekli şartlar göz ardı edilirse yıkıcı bir kuvvettir. Bu kuvvetin gücünü zayıflatmak için uygulanan bazı yöntemler vardır. Etkili uygulamalardan bir tanesi sismik izolatörü diğer adıyla deprem izolatörüdür. Bu yazımızda deprem izolatörleri hakkında bilgileneceğiz.

Deprem, yer kabuğunda beklenmedik bir anda ortaya çıkan enerji sonucunda meydana gelen sismik dalgalanmalar ve bu dalgaların yeryüzünü sarsması olayıdır. Sismik aktivite ile kastedilen meydana geldiği alandaki depremin frekansı, türü ve büyüklüğüdür. Depremler sismograf ile ölçülür.

Ülkemizde 3 büyük fay hattı bulunmakta bu sebeple deprem bölgesi olarak bilinmektedir. Depreme dayanıklı tasarım için kolonlar ve kirişler, deprem hareketlerine dayanacak kadar güçlü ve esnek olacak şekilde tasarlanır. Binaların büyük çoğunluğu bu yöntemle tasarlanmakta ve inşa edilmektedir. Bir bina şiddetli bir depreme maruz kaldığında, bina çökmeyi önlemeyi ve bina sakinlerinin hayatını kurtarmayı başarabilir. Ancak bina içindeki mobilya ve ekipmanlar büyük olasılıkla düşecek ve yapı elemanları ciddi şekilde hasar görebilecektir. Yapının depreme karşı dayanımını artırmak için bazı yöntemler kullanılmaktadır. Bunlardan en çok kullanılanı sismik izolatörleridir. Sismik izolatörler yapılara gelen deprem kaynaklı etkileri azaltarak yapıların orta şiddetli depremlerdeki hasarının önlenmesi ve çok şiddetli depremlerdeki hasarının da çok küçük boyutlara indirilmesine yarayan araçlardır. İzolasyon cihazları binanın altına yerleştirilerek yapıyı deprem hareketlerinden ayırır. Sismik izolasyon, binanın sallanmasını önemli ölçüde azaltabilir. Sismik izolatörlerinde kullanılan malzemeler düşey yönde rijit (düşük deformasyon gösteren), yatay yönlerde ise esnek davranış gösterir. Bu sayede deprem etkisini bu davranışı ile malzemeler sönümleyerek üst katlara gelecek etkiyi minimuma indirmektedir. Bu sayede eşya ve insan güvenliği güvendedir. İzolatörler bina kullanım amacına bağlı olarak yüksek deprem performansı istenen tüm yapılar, hastaneler, köprüler, viyadükler, Stratejik öneme sahip binalar (askerî, sivil savunma vb. binalar), Enerji üretim ve dağıtım tesisleri, ilk yardım, kriz merkezleri, afet plânlama merkezleri vb. yapılarda kullanılmaktadır.

Sismik izolatörler ikiye ayrılmaktadır:

• Sürtünme Esaslı Sarkaç Tip İzolatörler (Çelik İzolatörler)
• Elastomerik İzolatörler (Kauçuk İzolatörler)

Kauçuk İzolatörler 

Kauçuk izolatörleri uygulaması en basit olan ve  ülkemizde en çok kullanılan  izolatörler çeşididir. Kauçuk izolatörlerin çalışma prensibi; deprem dinamik yüklerini emmek suretiyle, bina salınım periyodunun artırılmasına dayanmaktadır. Bir yapının etkin salınım periyodu 0.1 ile 1 saniyelik periyot aralığındadır. Kauçuk izolatörlerle bu salınım periyodu, 2-3 saniyelik periyotlara uzar. Bir kauçuk izolatör, imalat ölçüsüne göre 450 tona kadar yük taşıyabilir. Bir kauçuk izolatör imalat ölçüsüne göre 1 metreye kadar yer değiştirebilme özelliğine sahiptir. Çok düşük ya da yüksek sıcaklıklarda, kendisinden beklenilen davranışı gösterebilme özelliğine sahiptir.

Ortalama bir yastığın servis ömrü 50 yıldan fazladır. Uygulaması basittir. Güvenilir ve emniyetlidir. Bakım gerektirmez. Deprem sonrası hasar gören kauçuk yastıklar, kolaylıkla yenileriyle değiştirilebilir.

Bazı yastıklar rijitliği artırmak, kayma deformasyonunu sınırlamak amacıyla “kurşun çekirdekli” olarak üretilirler. Kauçuk yastığın ortasında genelde kurşun malzemeden bir çekirdek ilavesi yapılır. Bunlara da “Kurşun çekirdekli kauçuk izolatörler” denir. İzolatör kullanımı tüm projede değişikliğe sebep olduğundan dolayı projeye başlanmadan karar verilmesi gerekmektedir. Hazırda bulunan bir projeye uygulanamaz. Yapıların statik hesaplarına göre kauçuklar kolon tabanına, kolon ortasına, kat altına olmak üzere farklı konumlarda yerleştirilir.

Sürtünme Esaslı Sarkaç Tip İzolatörler

Yapının taşıyıcı sistemleri arasına yerleştirilen cihazlardır. Bu cihazlar, yapının salınım periyodunu artırarak yıkıcı özellik taşıyan kritik bölgeden uzaklaşmasını ve yatay deprem kuvvetlerinden minimum şekilde etkilenmesini temin eder. Özel metaller kullanılarak iç bükey küresel yüzey üzerinde kayabilen mesnet elemanı, bu yatay hareket sırasında binayı yükselten bir özelliği olduğundan gelen enerjiyi sönümler. Böylece deprem etkisi %80 oranında azalır. Yapıya etkiyebilecek burulma etkilerini de engelleyebilmektedir. Deprem yükü etkisi altındaki sürtünme esaslı izolatörlü yapıda, belirli yükselmeler gerçekleşecektir. Yükü çok fazla olan yapılarda sarkaç altındaki plakanın yırtılma riski olacağından, kauçuk esaslı izolatörlerin tercihi düşünülebilir. Kompakt yapısal özelliklerden dolayı montajı kolaydır. Atmosferik ve çevre şartlarından olumsuz etkilenmez ve çok uzun ömürlüdür. Yangına karşı dayanıklı olup ayrıca ilave tedbir alınması gerekmez. Zamana bağlı olarak teknik özellikleri değişmez ve bakım gerektirmez. Her iki yönlü kullanılabilme özelliğinden dolayı yapısal optimizasyon imkânı tanır.

Her iki izolatöründe kullanılması durumunda yapıya kattığı olumlu etkiler oldukça fazladır. Deprem izolatörlerinin en başarılı ve yaygın kullanıldığı ülke Japonya’dır. Ülkemizde de yakın dönemde yapılan birçok şehir hastanesi, havalimanı projesinde deprem izolatörlerini görebiliriz. Bu kadar çok faydalı bir malzemenin ülkemizde konut gibi yapılarda neden yaygın şekilde kullanılmadığı konusu benim için hep soru işaretiydi. Biz mühendisler için derslerde her zaman 3E kuralından bahsedilir. Yapı emniyetli, ekonomik ve estetik olmalıdır. Buradan da yorum yapacak olursak kullanılmamasının nedeni ekonomik kaygılar diyebiliriz.

okuduğunuz için teşekkürler 🙂

kaynaklar:

https://www.emke.com.tr/sismik-izolasyon-nedir-sismik-izolator-kullanimi-deprem-izolasyonu/

https://insapedia.com/sismik-izolator-nedir-ne-ise-yarar-maliyeti-ve-fiyatlari/

http://megep.meb.gov.tr/mte_program_modul/moduller_pdf/deprem%20%C4%B0zolat%C3%B6r%20sistemleri.pdf