Deprem izolatörü nedir? Sismik izolasyon neden önemlidir?

Deprem izolatörü ilk defa, Tokyo Üniversitesi’nde Prof. Dr. John Milne tarafından geliştirilmiş olan taban yalıtımı ile başlamıştır. Dr. Milne, denek bina inşaatında 25 cm çapında demir bilyeler kullanarak yapıyı zeminden ayırmış ve hafif depremler süresince memnun edici sonuçlar elde etmiştir. Ancak bu uygulama kolay olmasına rağmen pratik ve uygulanabilir görülmemiştir. Çünkü bilyeler üzerindeki yapı rüzgâr kuvveti etkisiyle dahi kolayca hareketlenebilmiş ve bir yükleme sonrasında ilk durum konumuna dönememiştir.

Sismik izolasyon Hakkında Teknik Bilgiler

Sismik izolasyon esas olarak üst yapı ile alt yapıyı birbirinden ayırma prensibine dayanan bir inşaat teknolojisidir. Yapılarımızın belirlenmiş bölgelerine belli bir düzen içinde yerleştirilen bu parçalar yatayda düşük rijitliği barındırarak, düşeyde ciddi bir tasarım işlemi sonucunda karar verilen yüksek sayıdaki kauçuk ve çelik katmanları ile yapı ağırlığını üstlenir ve yapıya ciddi bir hareket kabiliyeti kazandırır. Bu teknik ile yapıların periyodu büyütülerek, yapılara etkiyen deprem yüklerinin ciddi oranlarda azaltılması hedeflenmiştir.

Standart yöntemlerle inşa edilmiş olan yapılarda deplasmanlar yapı yüksekliği ile doğru orantılı olacak şekilde artar ve alt seviyeden üst seviyeye doğru artarak dağılır. İzolatörlü yapılarda ise tasarlanan izolatörün özelliklerine bağlı olarak bu deplasmanların ciddi bir bölümü izolatörün hareketi ile karşılanmaktadır. İşte yapıya kazandırılan bu hareket kabiliyeti üst yapıda deprem yüklemesinden ötürü oluşan ivme, yer değiştirme ve kesme kuvvetlerini ciddi oranlarda azalmasını sağlamaktadır.

Sismik izolasyon sistemleri düşük yatay rijitlik özelliği vasıtası ile yapıyı zeminden ve dolayısı ile zeminin yatay hareket bileşenlerinden ayırır. Bu durumda yapının frekansı ankastre mesnetli durumdan ve deprem hareketinin baskın frekansından çok daha küçük mertebelere gerilemiş olur. Bu sayede yapılarda asıl hasara sebep olan yüksek modlar sismik izolasyon sayesinde büyük oranda harekete katılmazlar. Dolayısı ile yüksek frekansta kalan zemin hareketinin esas enerjisi yapıya aktarılamaz.

Bilimsel olmayan inanışın aksine sismik izolatörler deprem enerjisini yutmazlar. Enerjinin korunumu prensibi gereğinde deprem hareketinden ötürü yapıya etkiyen enerjiyi yine yapıya hareket etme kabiliyeti kazandırarak hareket ve ısı enerjisine çevirirler. Bunu yaparken belirli sönüm oranlarına sahip olmaları yapının rezonansa girmeden enerjiyi çevirebilmesini sağlamaktadır. Yapılarda uygulanılacak olan taban izolasyon yönteminin temel amacı yapının yatay yönde üstleneceği enerjiyi, yapı periyodunu ya da etkin sönüm oranını yükselterek azaltma prensibine dayanmaktadır.

Yapılara uygulanılacak sismik yalıtım sistemlerinden genel olarak şu özellikler beklenmektedir; Düşük yatay rijitlik, Yüksek düşey rijitlik, Deprem sonrasında tekrar ilk haline dönme, Deprem harici doğal yatay yüklerde yüksek yatay rijitlik, Yüksek düşey yük taşıyabilme kapasitesi, Enerji sönüm kabiliyeti.

İzolatör çeşitleri

Sismik izolasyon sisteminde kullanılan izolatör çeşitleri, kullanıldıkları yer, şekilleri, boyutları ve üretildikleri malzeme bakımından farklılıklar barındırırlar. Deprem izolatörü genel olarak kategorize edilirse aşağıdaki gibi sıralama yapılabilir:

1) Elastomerik Esaslı Yalıtıcılar: a) Kurşun Çekirdekli İzolatörler (KÇİ) b) Düşük Sönümlü Kauçuk İzolatörler (DSKİ) c) Yüksek Sönümlü Kauçuk İzolatörler (YSKİ)

2) Eğimli Yüzeyli Sürtünmeli Yalıtıcılar a) Sürtünmeli Sarkaç Sistemi (SSS) b) Esnek Sürtünmeli Taban İzolasyon Sistemi (ESTİS)

Sismik (taban) izolasyon sistemi ile yapı hem büyük yer değiştirmeleri yapacak esnekliği hem de zeminden bağımsız olacağı için üst yapı bölgesinde rijit hareketi sergileyebilmektedir. İzolatörlerin yapıya kazandırdığı bu özellikle göreli kat ötelemeleri, kat ivmeleri, yapıya etkiyen kesme kuvvetleri ve eğilme momentleri ciddi oranlarda azalmaktadır. Ankastre mesnetli yapıda önemli miktarda kesit etkileri oluşmasına sebep olan yüksek modlar, taban izolasyonu sayesinde harekete (yapısal davranışa) katılmayacakları için yapı bu yüksek modların sebep olacağı kesit etkilerine daha az maruz kalacaktır.

Ülkemizde ilk olarak Atatürk ve Bolu viyadüklerinde kullanılmaya başlanan sismik izolatörler daha sonra Kocaeli Üniversitesi Hastanesi, Erzurum Devlet Hastanesi, Atatürk Hava Alanı, Sabiha Gökçen Hava Alanı, Antalya Hava Alanı, İstanbul Sapphire, Seyrantepe Türk Telekom Arena, Sakarya Köprüsü, Yeni İnönü Stadyumu, Şehzade Mehmet Camisi,vb uygulama alanları bulmuştur.

Uygulama alanları gelişerek ülkemizde uygulama alanları artmakta alan deprem izolatörleri için yerli üretime geçilmek maksadı ile Ankara ili sınırları için bir fabrika açılmış ve 2016 yılı içinde üretime başlamıştır. Sağladığı ve yukarıda saydığımız yararlar ile dikkatleri çeken deprem izolatörleri başta hastane, köprü ve viyadükler olmak üzere devletin açtığı ihalelerin şartnamelerine girerek bu yapılarda zorunlu tutulmaya başlanmıştır. Deprem izolatörü fiyatları ürünün ülkemizde üretilmesi yaygınlaştıkça düşeceği düşüncesindeyiz.

Sismik İzolasyon Yazımız: https://volkanatabey.com.tr/sismik-izolasyon-sistemleri