Japonya, dünyadaki en dirençli binalardan bazılarına ev sahipliği yapmaktadır ve bunların sırrı, altlarında yer hareket ederken dans etme kapasitelerinde yatmaktadır.
Tokyo, Osaka ve Yokohama'nın yüksek binaları etraflarındaki şehir manzaralarına hakimdir. Kuleler, insan yapımı bir yapının olabileceği kadar sarsılmaz ve sağlam olduğu izlenimini veriyor.
Bu kuleler, dünyadaki herhangi bir büyük ve gelişmiş şehirde olduğu gibi, Japonya'daki günlük kentsel yaşamın sabit zeminidir. Etraflarında insanlar ve trafik koşuştururken, bunlar sabit ve hareketsizdir - telaşlı şehrin geri kalanını bir arada tutan iğneler.
Bu perspektifin bir yanılsama olduğunu ortaya çıkarmak için bir deprem gerekir. Japonya'da gökdelenler hareket edebilmelidir.
Fotoğraf: George Kedenburg III / Unsplash
Sürekli tehditler
2011 Tokohu depremi, son zamanların en yıkıcılarından biri olarak biliniyor. Ancak bu, her yıl Japonya'yı vuran birçok sismik olaydan sadece biriydi.
Japon takımadaları Pasifik Ateş Çemberi boyunca, Avrasya, Filipin ve Pasifik levhalarının kesişiminde yer alıyor. Bu bölgede bir tektonik plaka diğerinin altına zorlanarak olağanüstü basınçların oluşmasına neden olur. Bir deprem, sıradan bir şehri yerle bir edecek kadar güçlü titreşimler gönderen salınımdır.
Çıtayı ayarlamak
Ancak Japonya'nın kule blokları sıradan binalar değil. Tokyo Üniversitesi'nde yapı mühendisi ve doçent olan Jun Sato, tüm binaların - küçük veya geçici yapılar olsalar bile - ülkedeki depremlere dayanıklı olması gerektiğini söylüyor.
Mühendislerin ulaşmak için çalıştıkları iki ana dayanıklılık seviyesi vardır: Birincisi, Japonya'daki bir binanın ömrü boyunca üç veya dört kez görebileceği türden daha küçük depremlere dayanmaktır. Bu büyüklük için, onarım gerektiren herhangi bir hasar kabul edilemez. Bina, bu depremlerden zarar görmeden kurtulabilecek kadar iyi tasarlanmalıdır.
Dayanıklılığın ikinci seviyesi, daha nadir görülen şiddetli depremlere dayanmaktır. Çıtayı 1923'teki Büyük Kanto Depremi belirledi. Bu, Tokyo ve Yokohama'yı harap eden ve 140.000'den fazla insanı öldüren 7.9 büyüklüğündeki büyük bir depremdi.
Bu kriterden daha büyük depremler için, binaları mükemmel bir şekilde korumak artık amaç değildir. İnsan zayiatına neden olmayan herhangi bir hasar kabul edilebilir.
University College London'da sismik uzmanı olan Ziggy Lubkowski, "Binaları insanların hayatını korumak için tasarlıyorsunuz" diyor. "Asgari gereksinim bu."
Amortisörler
Bir depremin inanılmaz güçlerine dayanmak için binaların mümkün olduğu kadar çok sismik enerjiyi emmesi gerekir.
Sato, "Yapı [depremden gelen] tüm enerjiyi emebildiğinde yıkılmayacaktır" diyor.
Bu, esas olarak sismik izolasyon adı verilen bir süreçte gerçekleşir. Binalar veya yapılar, depremin hareketlerine direnmek için - bazen yaklaşık 30-50 cm (12 ila 20 inç) kalınlığındaki kauçuk bloklar kadar basit - bir tür yatak veya amortisör üzerine konur. Bina kolonları temele kadar indiği her yerde bu lastik yastıkların üzerine oturmaktadır.
Tepeden tırnağa dayanıklılık
Binanın temeline yapılan uyarlamalar, binaların depreme dayanıklı hale getirilmesinin ana yollarından biridir. Ancak binanın yüksekliği boyunca hareket sönümleyiciler de dayanıklılığı artırabilir.
Lubkowski, "Yüksek bir bina 1,5 m (5 ft) hareket edebilir, ancak belirli seviyelerde - en tepeye kadar her iki katta bir - amortisörler koyarsanız, bu hareketi çok daha küçük bir miktara indirebilir ve üst yapının hasar görmesini önleyebilirsiniz" diyor.
Amortisörler, hava yerine sıvıyla dolu olması dışında bisiklet pompası gibi görünme eğilimindedir. "Pompayı sıkıştırdıkça, sıvıyı iter. Çok sıkıştırmaz ama biraz hareket eder. Bu süreç, bina içindeki titreşimleri azaltabilir.”
Zarafet ve güvenlik
Bir depremin enerjisini emen ve sarsıntıyı kolaylaştıran karmaşık cihazlar, bir binayı depreme dayanıklı hale getirmenin tek yolu değildir. Diğer yöntemler, binanın kendisinin yerleşimini ve tasarımını içerir. Lubkowski, "İdeal olarak istediğimiz, binayı olabildiğince düzenli hale getirmektir" diyor. “Her katın aynı yükseklikte olması ve tüm kolonların eşit aralıklarda olması durumunda, bina bir depremde daha iyi performans gösterecektir.”
Ancak çoğu zaman muhteşem gökdelenlerin tasarımcıları bu tür tavizler vermeye isteksizdir ve mühendislerin gerektirdiği sismik standartlar ile mimarların yaratıcı vizyonları arasındaki gerilimler yaygındır.
Tokyo merkezli Ejiri Structural Engineers firmasının temsilci direktörü Norihiro Ejiri, "Aramızda her zaman büyük anlaşmazlıklar var" diyor. "Neyse ki Japonya'da mimarlar depremler konusunda da eğitim alıyorlar, bu nedenle mühendisler ve tasarımcılar sağduyuyla tartışabiliyorlar."
Tokyo'daki Skytree Kulesi, dünyanın ikinci en yüksek binasıdır. Geleneksel Japon pagodasının bazı unsurlarını içeren 'neofütüristik' bir tarzda inşa edilmiştir ve birlikte bir depremin enerjisini emebilen sismik amortisörlere bağlı merkezi bir sütun içerir.
Koruyucu metal ağ
Sato, hem işlevsel hem de zarif sismik mühendislik çözümleri geliştirmek için çalıştı. "Mimarlarla yapısal tasarımları tartıştığımda, her zaman sismik unsurları binanın genel tasarımıyla uyumlu hale getirmenin bir yolunu ararım" diyor.
"Bazen bu elemanları kat planına nasıl yerleştireceğimi bulabilirim, bazen şeffaf veya yarı şeffaf elemanlar geliştirebilirim, bazen sismik elemanlara dönüştürülebilecek geometriyi eskizlerinde bulabilirim."
Örneğin, kafes yapıların kullanılması, binanın desteklerinin burkulmasını önlemeye yardımcı olur. Bir parça bükülürse, yakın bir komşuya sahip olmak bükülmeyi durdurmaya yardımcı olur ve enerji emilimini dağıtır. Sonuç olarak, aynı zamanda çok güzel olabilen ağ yapıları, binaları güçlendirmeye yardımcı olur.
Burada Hakodate Future Üniversitesi'nde kullanılan, Riken Yamamoto tarafından tasarlanan bir çelik ağ görüyoruz.
Gelişen tasarımlar
Depreme dayanıklı binalar yaratmanın amacı statik değildir. Araştırmacılar, aktif fayları gözlemleyerek gelecekteki depremlerin bir binayı nasıl etkileyebileceğini tahmin ediyor. Ancak Ejiri, bölgedeki depremlerin büyüklüğünün giderek arttığını, bu nedenle tahminlerin daha da zorlaştığını söylüyor.
Ancak yarının binaları en büyük depremlere bile zarar görmeden dayanabilir mi?
Lubkowski, “Mantık dahilinde, evet, bu tür binalar mümkün olmalı. Kullandığımız taban izolasyon sistemleri, mesnetler, destekler, sönümlemeli payanda sistemleri bunu başaracaktır” diyor.
Cevap, kafes strüktür gibi her zamankinden daha yaratıcı tasarımları denerken, binaları stabilize etmek için sahip olduğumuz bilinen tüm teknolojileri kademeli olarak test etmekte yatıyor. Bazen, Naoshima Pavillion, Kagawa'da (Sou Fujimoto tarafından tasarlanan) burkulmaya direnmek için tasarlanmış ayrıntılı bir çokyüzlü ağ gibi küçük, deneysel yapılar mühendislerin repertuarına katkıda bulunabilir.
İleri düşünme
Doğal afetlerin önceden tahmin edilemeyen doğası nedeniyle, bir tasarımın bir sonraki büyük depreme dayanıp dayanamayacağını, meydana gelene kadar bilmek imkansızdır. Mühendisler ve mimarlar ancak geriye dönüp bakıldığında tasarımlarının dayanıklılığından emin olabilirler.
Kaynak: bbc.com
Editor - yesilodak.com