DEPREM, YERİ NASIL BOZAR? YAPI NASIL YIKILIR?

Prof. Dr. Övgün Ahmet ERCAN Jeofizik Sayışmanı

Ayfer SAK, Yapı Sayışmanı

Deprem olup yer kükrediğinde, boşalan gerginlik güresi(enerjisi) yeri yarmakla kalmaz,  sarsıntı dalgaları olarak, yer aracılığıyla, odaktan çevreye doğru gerginliği iletir. Bu sarsıntı güresinin taşınması yerin içsel özelliklerine göre değişir. Çeşitli tür ardışık dalgalar biçiminde yayılan sarsıntı güresi geçtiği yol boyunca yerin özelliklerini bozar, değiştirir. Böylece, dingin durumdan devingen duruma geçen yer, kendinde oluşan bozukluğu üstündeki yapıya iletmesiyle, yapıyı gerer, iter, burkar, kalgıtır. Bu devineme dayanan yapı ayakta kalır, dayanamayan bükülür, çatlar, kırılır, sonunda da göçer.

Yerin Uzun Süreli Yürüyüşü. Eyge(arz); iç ile dış çekirdeği, onu saran alt ile üst çenek(manto) ile yüzeyi öreten kabuktan oluşur. İşte depremler, üzerinde yaşadığımız ortalama 5 ile 150 çağırım(km) kalınlığı olan, ancak Türkiye’de 26 ile 45 çağırım kalınlığı olan dış kabukta olur. Bu kabuğun ilk 10 çağırımı oldukça gevrek, ayrıca kırılgandır. Güçlü kabuk sürüklenmelerinde, parçalara ayrılarak kaysakları(levhaları), turakları (kıta) oluşturur. Yerin içindeki çevrim akımları nedeniyle yürüyen bu kaysaklar birbirleri ile itişerek, birbiriyle çarpışıp, itişip; bükülür, dağlar ile çukurları oluşturur, birbiri altına dalar, ya da birbiri üzerine binerler. İşte bu kavgalar sırasında yavaş sürünme ya da birdenbire deprem olur. Kabukçukların kayma tezliği yılda 1 ile 5 ölçecik(santim) dolayındadır. Depremlerde ise bir kırıkta bir yanağın diğerine göre ötelenmesi 1 ile 5 ölçe(metre) dolayında, yerin yırtılma boyu ise ölçecikten(santimden) yüzlerce ölçeye(metreye), çok seyrek durumda bin çağırıma(kilometreye) dek varabilir.

Çığımı Etkileyen Yer Türleri. Daha küçük boyutta bakıldığında, yer; iki türden oluşur: toprak ile kaya. Toprak birbirine yapışmamış, ayrık yer tanelerinden oluşur. Kaya ise tanelerin yapışıp, sıkıştırılması, kırıştırılmasıyla oluşan dayanım, kazanan bir yerdir. Toprakların güce karşı dayanımı az, kayaların yüksektir. Kayalar kökenlerine, ayrıca dayanıklık sıralanmasına göre; korsal(mağmatik), başkalaşık(kırışık), tortul olarak üçe ayrılır. Bunların her birinin deprem gücüne karşı davranışı başkadır. Bu başkalık, üzerinde konuşlandırılan yapıyı doğrudan etkiler.

Çığımı Etkileyen Sarsıntı Özellikleri. Deprem gücünün üç bileşeni; sarsıntıdır, ışıktır, ısıdır. Sarsıntı yerin kıvrılarak oluşturduğu bir dalga biçiminde yerde yayılır. Bu dalganın; türleri(P,S, L, R), bir yönü, alını, genliği, salınım sıklığı(f), dalga boyu(L), salınım döneyi(T), tezliği(v), ivmesi(a), yer değiştirmesi(d), çarpma gücü(F) vardır. Deprem dalgasının geçtiği bölgede yerin özgün özellikleri bozulur. Bunlar; taneler arasındaki yerleşim düzeni, taneler arası su ile yersel yeraltısuyu, yerin esnekliği, yerin özdirenci, sarsım dalgası geçiş tezliği, özgül ağırlığı, kaparlığı(mıknatıslığı), dayanımı, kayganlığı, taşıma gücü olarak sayılabilir. Bu değişimler yerözük(jeofizik) ölçülerle belirlenebilir.

Yerel Yer Koşullarının Yapılarda Yapı Çığımı(hasarı) Oluşturacak Etkiler

1. Yer koşullarının depremde değişebilirliği,
2. Katmanlarda oturmalar,
3. Katmanların sıvılaşması,
4. Yamaçlarda duraylılığın bozulması.

Deprem çekincesinin yüksek olduğu bölgelerde ayrıntılı yer incelemelerinin(yerözük-jeofizik, yeryapısı-jeoloji ile yeruran-geoteknik) yapılması gerekir. Bölgede oluşabilecek depremlerin özelliklerini ile bu özelliklerin ayrı yer koşullarında nasıl olacağının belirlenebilmesi için bir güçlü yer devinimini ölçen ivme algı ağı oluşturulmalı, sürekli algılama yapılmalıdır.

Deprem- Yer Etkileşimi

Yapılarda Görülen Sıkıntılar. İstanbul’da yapılan çalışmalara göre yapılarda görülen ana eksiklikler şunlardır;

1- Islaklık ile donatı paslanması                             %64

            2- Gereç eksikliği, donguç(beton) niteliksizliği    %41

            3- Yıkanmış deniz kumu (kavrulma)                       %18

            4- Yapı eskimesi                                                      %11

            5- Yeryapısı sorunlu                                     %21

            6- Yapım yanılgısı                                                     %3

            7- Taşıyıcı dikme ile aralıklar(kirişler) yok edilmiş %6

            8- Yapı denge (statik) tasarısı ile                           %35

            uygulamanın uyumu

Yerin Davranışına Etki Eden Özellikler. Çok büyük depremler çok uzun aralarla oluşur. Deprem sırasında yerin davranışını belirleyen ana özellikler,

1. Katmanların sayısı, kuruluğu / ıslaklığı,
2. Katmanların türü; toprak (kum, kil, silt), kaya,
3. Islaklık derinliği,
4. İlk 30 ölçede (metrede) su varlığı,
5. Yerin V_P ile V_S hızları ile esnekliği (E, G, k, v),
6. Katmanların jeofizik ayrımlanması ile Poisson değeri,
7. Düşey ile yanal süreksizlikler,
8. Yerin baskın salınım dönemi, büyütmesi, söndürmesi.

Depremin Vuruşu. Deprem sarsıntısını, yeraltı suyunun sığ, ayrıca toprağın suya doygun olduğu gevşek, oynak yerler göreceli olarak sağlam kuru topraklara göre en az 2 kat büyütmekte, kayalar ise bir birim azaltmaktadır. Çok büyük depremler için beklenen yer ivmesi katı toprak ile kayalarda 0.25 g ile 0.40 g, gevşek, yumuşak topraklarda 0.30 g ile 0.50g arasında olması beklenir. Deprem dalgaları ilkin P, S birincil dalgalar (Body Waves), en sonda (L, R) yüzey dalgaları olarak gelirler. P dalgası geçince yer ile üzerindeki yapı bir kalkar bir iner. Sonra gelen S dalgası yeri sağa sola burkar, bu kez yapıda bir sağa, bir sola burularak çalkalanır. Ardından gelen R – dalgası yeri bir ileriye iter, bir öne çeker. Bunun üzerindeki yapıda, dalga geçinceye değin bir ileriye, bir geriye doğru eğilir. Bütün bu yapı oynamaları yerin esnekliğiyle, yoğunluğuyla, yerin dalga geçirme tezliğiyle (V_P, V_S) ilişkilidir.

Yerel Yer Yapısı ile Yer Sarsıntı Davranışının Önemi

Yapışkan topraklarda yerin yinelemeli yükler etkisi altındaki davranışlarına etki eden etmenlerden biri de vuruntu sayısı, diğer bir deyişle depremin (t) süresidir. Bir yapıların depremlerden etkilenme nedenlerini:

1.      Depremi süresinin uzunluğu(t), vuruntu sayısı

2.      Deprem ocağının bulunulan yere olan uzaklığı ile kırığın işleyişi,

3.      Yapının yapım özellikleri ile bulunduğu yerdeki yer davranış koşulları olarak sıralanır.

Bu nedenle de aynı büyüklükte bir deprem, aynı uzaklıklarda, aynı büyüklükte ivme yaratmaz, ayrıca aynı yıkımı yapmaz. Etkin yer koşulları ise;

1.      Yerin türü,

2.      Suya doygunluğu

3.      Taban-kaya derinliği,

4.      Egemen yer salınım dönemi,

5.      Yer sarsıntı büyütmesi

6.      Gevşek yersel birimlerin olduğu yerlerde sıvılaşma olarak sıralanır.

Vuruş Süresince Olanlar.Depremin süresinin uzunluğu, o depremin yıkıcılığını arttırır. Genellikle yere verilen yinelemeli yükler yerin dayanımını azaltır. Yapı üzerindeki deprem yükü kalktıktan sonra, yapı salınıp eski konumuna geri dönüyorsa, yapı esnek davranış içindedir, depreme karşı dayanıklıdır denilebilir. Burada, deprem dalgası yapının atında geçtiği süre içinde yerde olan değişiklikler yapıya yansır. Yer devinimlerinde değişiklik yapan en büyük etki ana kayadan yeryüzüne doğru yayılan burkucu(S) dalgasının etkisiyle oluşur. İncelenen bölgede beklenen en büyük ivme, baskın salınım, dalga geçiş süresi ya da etkime süresi saptanırsa yapılaşma güvenliği sağlanabilir. Bu aşamada Yer katmanlarının dirik (dinamik) özellikleri; dirik kayma direnci, burkulma direnci G, sönüm oranının birim kayma büyüklüğü ile değişimi yerözük(jeofizik) ölçümlerle bulunmalıdır.

Yapı Temeli Altındaki Yerin Depremde Davranışı

Sarsıntıyla Yerin Davranışının Değişimi; yer, ardışık S-kesme gerilmeleri altında türüne, f-dalga sıklığına, toprağın aşırı ya da olağan sıkışmış olmasına, duruk (statik) kayma gerilmelerine, sonra yinelemeli yüklemenin N-vuruntu sayısına, dalganın t-toplam geçiş süresi ile etkileme süresine göre davranış sergiler. Depremin yol açtığı yinelemeli kayma gerilmelerinin genliğine bağlı olarak ortaya çıkan p-boşluk suyu basıncı artışları ile d-biçim değiştirmeler, kayma dayanımında bir azalma, yerde bir yumuşama ile gevşemeye uğrar. Kayma dayanımında ortaya çıkan bu azalmanın düzeyi, büyük ölçüde yerin gerilme-biçim değiştirme özelliklerine bağlıdır.

Depremin Üç Etkisi

Yer birimleri ile üstyapılar davranış olarak;

1.      Esnek,

2.      Yarı-esnek,

3.      Yoğruk davranış durumu olmak üzere üçe ayrılır.

Yer ile yapının esnek davranması; üstündeki deprem yükü kalktıktan sonra eski özgün durumuna hiç bozulmadan geri dönmesidir.

Yarı esnek davranış; üstündeki deprem yükü nedeniyle yapının eski durumuna bozularak geri dönmesidir. Bu durumdaki yer ile yapılara da depremden yıpranmış, çığım görmüş yapılar denir.

Yoğruk durum ise; yer ya da yapı üzerindeki deprem yükü kalktıktan sonra eski konumun hiçbir biçimde geri dönmemesidir. Bu gibi yerler sıvılaşabilir, ya da uçkun(heyelan) yerleridir. Bu gibi yerler özünde bozuk yerlerdir, çoğunlukla sağaltımları olası değildir. Bu gibi bozuk yerlerde yerin iyileştirilmesi olmuyorsa o yerin yapılaşmaya kapatılması gerekir. Bu gibi yerlere dikilmiş yapıların ise bütünüyle yıkılması gerekir.

Az ile Çok Katlı Yapılarda Yerin Davranış Özellikleri- T₀, F, a, f

Yapıların denge özellikleri dışında yerin özelliklerinden kaynaklanan yıkılma nedenlerine gelince; eğer yapı, kayalık, sert yerlerde bulunuyorsa, buralarda yer salınım dönemi T₀ küçük olur. Dolayısıyla yerin ivmesi, a, ile yerin sarsıntı büyütmesi, b, de küçüktür. Böyle yerlerdeki çok katlı yapılara gelen yıkıcı yanal yük, F, küçük, az katlı yapılara gelen yıkıcı yanal yük ise büyük olarak gerçekleşir. Bu nedenle katı, kayalık olan yerlerde en çok yıkım, az katlı yapılarda görülüyor. 1999 Atina depremi buna bir örnektir. Atina depreminde, az katlı yapılar katı ana kaya üzerinde yer aldığı için yanal yükler çok büyük olmuş, az katlı yapılarda yıkım daha çok gerçekleşmişti. Eğer depremin etki alanı içine girerse bu tür bir duruma İstanbul’dan İkitelli, Altınşehir, Dudullu, Ümraniye, Küçükarmutlu gibi gecekondu bölgeleri örnek olarak verilebilir. Katı ya da ana kayanın yüzeylere çok yakın olduğu birimlere İstanbul’dan örnek olarak; Bahçeşehir, Sultanbeyli, Kartal, Kadıköy, Şekerpınar, Suadiye, İkitelli Başak Konutları, Kağıthane Başak Konut ile Hilal Konutları ile İzmit Toplu Konutları verilebilir.

Gevşek topraklarda, bataklıklarda yerin salınım dönemi büyüktür. Yer ivmesi ile yerin büyütmesi de büyüktür.  Böyle yerlerde çok katlı yapılara gelen yıkıcı yanal yük de büyüktür. Buralara örnek olarak İstanbul’da Ataköy, Zeytinburnu, Kurbağalıdere, Gölcük, Değirmendere, Rahmanlar, Yeşilköy, ayrıca Düzce ile Bolu’dur. Olası bir depremde, İstanbul’da bulunan, ana kaya üzerindeki gevşek birimler üzerine yapılaşan Ataköy, Zeytinburnu, Kurbağalıdere gibi yerler depremden en çok etkilenebilir.

Yer salınım dönemi büyük yumuşak, gevşek yerlerde az katlı yapılara gelen yıkıcı yanal yük, küçüktür. Gevşek yerlerde yapılan az katlı yapılaşma örneklerine ise İstanbul’da Tuzla, Kilyos, Uskumruköy ile Yarımburgaz’da karşılaşılır. Diğer bir deyimle gevşek topraklı bölgelerde yapılan az katlı yapılaşma biçimi doğrudur. Buralarda asla çok katlı yapılaşmaya izin verilmemesi gerekir. Diğer bir deyimle, gevşek yerlerde en çok yıkım, çok katlı yapılarda görülür. Katı kayalar üzerine çok katlı yapılaşmaya gidilmelidir.

Yapıyı Yan Yatıran, Döndüren, Yere Gömen Sıvılaşma

Yeraltı su düzeyinin yüzeye yakın olduğu, özellikle ilk 20 metrede yer aldığı yerlerde suya doygun, kum katmanlarında depremler sırasında boşluk suyu basınçlarının artmasıyla sıvılaşma olarak tanımlanan bir olay olur. Böyle bir durumda kum katmanı, kısa bir süre içinde sıvı gibi davranmaktadır. Bu durumda, katman üzerine oturan bütün yapılarda büyük oturmalar, yan yatmalar, dönmeler, gömülmeler, yamaçlarda kaymalar oluşur. Bu tür katmanların yeraltında varlığı ile sıvılaşma olasılığının birleşik yerözük(jeofizik) yöntemlerle (sismik, elektro) incelenmesi gerekir. Geçmiş bilgilere göre sıvılaşmayacakları düşünülen uğralı(siltli) kum ya da kumlu uğradan oluşan, suya doygun, katmanlarında depremler sırasına sıvılaştığı görülmüştür.

Yapı Altındaki Katmanların Taşıma Gücünün Düşerek, Yerin Yapıyı Yutması

Deprem dalgaları yer katmanları içinden geçerken kendi özelliklerinin değişmenin yanı sıra katmanların da özelliklerini değiştirmekte, bir yumuşama ile dayanımının azalmasına yol açabilmektedir. Yerin taşıma gücü(zemin emniyet gerilmesi) düşerek bazı durumlarda yapının birkaç katıyla birlikte yer içine gömüldüğü görülebilmektedir. Bu nedenle bir bölge için deprem tasarım özellikleri tanımlanırken, en önemli adımlardan biri o bölgedeki yer katmanlaşması ile bu katmanları oluşturan birimlerin yinelemeli gerilmeler altındaki özelliklerinin jeofizik (sarsım-sismik, elektro, kıvılkapar-elektromanyetik, çeker-gravite, ışınölçer-radar, titreşimcik-mikrotremör) ile delgi çalışmalarıyla belirlenir.

Yerin Esneme Direncine Göre Yapının Sarsılması- E, k, G

Deprem olduğunda konut ile yerin nasıl davranacağını öğrenmenin yolu jeofizik çalışmalardır. Bu yoldan bulunan E, k, G, esneklik dirençleri yerin düşey yapı ile yatay deprem yükü altında, deprem dalgasına karşı nasıl davranacağını tanımlar.

Deprem Dalgalarının Türlerine Göre Yapı Avkulanması. Jeofizik(sismik) ölçüler deprem dalgası konuta geldiğinde yer ile taşıdığı yapı nasıl esner, nasıl karşı koyar onu belirler. Deprem olduğunda önce P-sıkıştırma, sonra S-kesme, en son da R-Raileigh dalgaları art arda gelir. P dalgası yapıyı yukarı-aşağıya yorar, S-burup yıkar, R-çökertir. İlkin P dalgası gelir, yapıyı temelinden yukarı doğru kaldırır, sonra aşağı doğru çeker. Bu çekme-itme dalga geçinceye dek sürer. Bu sırada yapı kirişlerini kanırtarak dikme-kiriş yerlerini koparmaya çalışır. Biraz sonra, dalga yapıyı yeraltına doğru çeker. Bu sırada yapı düşey yönde yamulur. Yer ile yapı bu güce karşı, E- sepeksel(eksenel) esneklik dirençleriyle ile karşı koyarlar. Daha sonra bu kez S- burucu dalgaları gelir. Bu dalgalar yapıyı kesme, burma yaptırarak, yapıyı bir sağa bir sola çalkalar. Yapı ile yer bu burucu güce karşı G-kesme(burma) esneklik direnci ile karşı koyar. Bu sırada yer ile yapı yenilirse, duvarlarda çapraz çatlaklar oluşur, ayrıca, dikme-kiriş bağlantıları kopar, yapı göçer.

En son R-dalgaları sanki çemberi döndürür gibi gelirler. Yapı ile yeri önce öne iter, sonra geri çeker. Bundan önce; yamulan, yıpranan yapı eğer bu güce karşı dayanamzsa göçer. Yer ile yapı, bu çembersel güce karşı E-sepeksel, ayrıca k-sıkışmazlık dirençleri ile karşı koyar. İşte tüm bu esneklik dirençleri (E,G, k) sismik (jeofizik) yöntemlerle daha deprem olmadan belirlenirse, yer ile yapının nasıl bir dirençle depreme karşı duracağı belirlenebilir. Gevşek (tortul) birimlerin esneklik dirençleri, dolayısıyla dayanımları küçük, kayaların ise büyüktür (dirençlidir).

Yapının Çalkalanması. Titreşimcik (mikrotremör) ölçüleri; deprem olmadan önce yer ile yapının hangi dönemle sallanacağını, onların nasıl etkileneceğini tanımlar. Buna göre o bölgede en uygun yapı yüksekliği ile sarsıntı büyütme özellikler belirlenmiş olur. Bunun için titreşimcik ölçümü üç bileşenli yer titreşim ölçerleri ile algılanır. Yer sağlamsa titreşim dönemi küçük, gevşekse büyüktür. Eğer yerin titreşimi T₀ ile yapının ki T₁ uyuyorsa, buna yarı uyuşum (rezonans) ya da çınlama denir. Çınlama durumu oluşmuşsa bu durum depremde yapının çok etkileneceğini gösterir.

Yapı Köküne Gelen Deprem Yumruğu. İvme ölçer(accelometer); deprem dalgası geldiğinde yer ile yapıyı hangi vuruş gücünde yanal olarak tokatlayacağını tanımlar. Bunun için çalışma alanına deprem öncesi ivmeölçerler yerleştirilir. (güçlü yer devinimi ölçer). Bu düzenek belli bir eşik değerden sonra çalışır. Deprem olduğunda, yerin a-ivmesi, T_A ile T_B alt-üst salınım dönemleri ile yerin sarsıntıyı büyütme değeri (b) böylece belirlenir. Yeri vuran deprem gücü (F); yerin ivmesi (a) ile yapının ağırlığı (W) arttıkça artar, R- yapı davranış katsayısı küçüldükçe büyür. (F=a.W/R) R-değeri 4 ile 7 arasında, a=0,05 ile 1,5 g arasında değişir. Yapı ağırlığı demirdonguç yapılarda (m²)kullanım başına yaklaşık 1 ton’dur. Örnek, İstanbul Yeşilköy’de 200 m² oturumlu 5 katlı bir yapının ağırlığı 10 binbin binçekin(milyon kilogram), bu yörede yer ivmesi a= 0,4 (9,8 m/sn), R= 5 alınırsa depremin yapıya yatayda vuruş gücü F=3,92 binbin kg m/sn² ya da 392 milyar dyn (din) ya da 400 bin ton’dur. Yer ile yapı buna dayamazsa kayar, yamaçtan uçar, avkulanır, kırışır, üzerindeki yapı da göçer ya da yıkılır.

Yerin Sarsıntıyı Büyüterek Üst Yapıya Yansıtması. Yersarsıntı büyütmesi(b), yer ile yapı sarsıntıyı ne ölçüde duyar? Onun ölçüsüdür. Bu a-ivme ölçümünden (b) büyütme değeri olarak bulunur. Kayalıklar, gelen sarsıntıyı sönümlerken ya da en çok 1,4 kat arttırırken, gevşek yerler 1,5-5,0 kat büyüterek üst yapıya yansıtılır. Böylece, büyütmenin olduğu yerlerde yapılar depremden daha çok etkilenirler.

Islak Sulu Yerlerde Yapı Donatılarının Paslanması. Toprak ıslaklığı ile suya doygunluk, kıvılaç(elektro) çekimi ile belirlenir. Yapıyı taşıyan dikme-kiriş ile döşemelerdeki donatıları ıslaklık paslandırır. Paslanmanın nedeni; temelin ıslak ya da sulu toprak üzerine oturmasından, taşıyıcılarda pas payının ince tutulması, ayrıca donguç(beton) niteliğinin BS 25’den küçük seçilmesi, gözenekli, geçirimli olması nedeniyle oluşur. Topraktaki ıslaklık yapı kökü(temel) aracılığıyla yukarıya doğru süzülerek yürür, böylece yiyilce(kanser) gibi tüm donatıyı paslandırır.

Yer incelemeleri kapsamında, yerde kıvılaç çekilir, ıslaklık derinliği belirlenirse, yapı kökü tabanına değin olan taşıyıcı toprak önlemlerle kurutulur ya da bohçalama yapılarak yapı kökü kuru tutulur. Yeraltında su ile kum varsa, toprak sıvılaşarak, yapının yan yatmasına, yer içine gömülmesine ya da dönmesine neden olabilir. Yer iyileştirilmesi yapılamıyorsa, en iyi önlem, yapının çevresine okalüptüs, kavak, söğüt gibi çok su emen ağaçlar dikilebilir. Donatıda paslanma oluşmuşsa; açılır, törpülenir, pas önleyici ile boyanır, yeniden donguçlanır(betonlanır).

Yapı Kökü Taşıyıcı Katmana Oturuyor mu? Yapı temelinin ana kayaya oturup oturmadığı delerek ya da delmeden jeofizik ölçümle çabuk, kolay, ucuz olarak belirlenebilir. Bunun için ya elektrik, sismik, radar yöntemleri kullanılabilir. Böylece 30 metre derinliğe değin yeraltının görüntülenme süresi salt 1 kırpım(saniye) ile 15 kıyga(dakika) alır. Bu derinliğe dek, katman sayısı, kalınlıkları, dayanıklılıkları, yeraltı boşlukları, su içerikleri de ayrıca belirlenir.

Deprem Çekincesinin Saptanması. Depremsellik çalışması ile; yapı yaşamı içinde, görülebilecek en büyük deprem büyüklüğü (M), yıkımgücü(şiddeti) (I_o), sayısı (N), depremin yineleme aralığı(T), beklenen ivmesi (a₀ ) bulunur. Bunlar yapı denge tasarımında deprem bilgileri olarak doğrudan kullanılır. Bu amaçla, o bölgenin deprem geçmişi incelenir. Türkiye’de deprem dağarcığı D. Ö. 2000 yılına dek gider. Deprem büyüklüğü (M), o depremden çıkan gerginlik erkesini(enerjisini) gösterir. Bu erke deprem çıktığı, iç odaktaki değerdir. Richter ölçeğine göre en az 1, en çok 9’dur. Deprem yıkımgücü (I_o), o depremin odaktan uzaklaştıkça yaptığı yıkımın ölçüsüdür. Mercalli Cancani Yıkım tanımlarına göre I’den XII’ye değişir. Yapı niteliği arttıkça, yıkım gücü düşer.  I_o değişken, ancak M durağan bir değerdir. 

İvme. a_o o bölgede depremin kaya ile topraklarda yapmış olduğu yatay vuruş gücüdür. Tüm bu değerler arasında, o bölgenin özelliklerine bağlı olarak bir ilişki bağıntısı çıkarılır. Böylece hangi (M) büyüklükteki depremlerin hangi aralıklarda oluşacağı kestirilir. Bir yapının kullanma ile yıpranma yaşı içinde kaç tane (M) büyüklüğünde deprem göreceği, ayrıca depremin hangi (F) gücüyle yapıya vuracağı göz önünde bulundurularak yapıcı(inşaat) ile örekce (mimarca) tasarımı yapılır. İşte bu nedenle İstanbul’da ona yakın büyük deprem görmüş; 450 yıllık Süleymaniye, 350 yıllık Sultanahmet, 1600 yıllık Ayasofya, 1600 yıllık Valens (Bozdoğan), 1700 yıllık Dikilitaş, 200 yıllık Beyazıt Kulesi yıkılmamıştır. Tümü, M= 7’den küçük olduğunu sandığım geçmişteki depremlere karşı direnmişlerdir. Bu gösteriyor ki Romalılar, Osmanlılar ile Türkler depreme karşı dayanıklı yapı yapmayı biliyorlardı.

Yerin Taşıma Gücünde Düşme

Depremlerle oluşan yinelemeli yüklerin etkisinde kalan yerin davranışı, taşıyıcı özellikler bakımından önemlidir. Yinelemeli yüklenmeler sonucu, yerin taşıma gücünde azalma oluşur. Böylece, deprem sırasında yapı oturmaları, ötesi yer içine gömülmesi oluşur. Bu durumu önceden belirlemek üzere yerinde jeofizik ölçümler ile deneyler uygulanır. Bu yöntemlerle yerin yinelemeli yükler etkisi altındaki gerilme-biçim değiştirme, dirik kayma değeri, sönüm oranı ile dayanım özellikleri, kayma genliği ile vuruntu sayısı saptanabilmekte, ayrıca yer davranışları incelenebilmektedir.

Duruk-Dirik Kayma Dayanımında Düşme. Yinelemeli gerilmelerin etkisinde kalan bir yerde kayma dayanımı iki biçimde, ayrıca iki aşamada tanımlanabilir. Bunlardan ilki, çoğunlukla dirik kayma dayanımı olarak adlandırılmakta, birim biçim değiştirme genliklerinin çarçabuk artmasına ya da belirli bir eşik değeri aşmasına neden olan yinelemeli gerilme genliği değeri olarak tanımlanmaktadır. İkinci kayma dayanımı tanımlanması ise yinelemeli gerilme sonrası bulunan duruk kayma dayanımı ile ilgilidir. Bu güne değin çalışmalardan çıkan sonuç, depremler sırasında oluşan kayma gerilmelerinin yeterli düzeyden büyük olması durumunda, yerde büyük bozulmalara, göçmelere yol açabileceğidir. İkinci sonuç ise, yinelemeli gerilme uygulamaları ile oluşan büyük biçim değiştirmelerin bir yumuşamaya, boşluk suyu basıncı artışları ile geçerli çevre gerilmelerinde bir azalmaya yol açabileceği, böylece de kayma dayanımında bir azalma oluşabileceğidir.

Deneysel çalışmalar, topraklar için dirik kayma dayanımı olarak tanımlanabilecek dönüşül bir yinelemeli kayma gerilmesi genliğinin bulunduğu göstermiştir. Bu değer, yaklaşık duruk dayanımın %50’sine eşittir. Bu değerden küçük genlikte yapılmış deneylerde boşluk suyu basıncı ile birim kayma genliklerindeki artışlar sınırlı kalırken, dönüşül değerin üzerindeki deneylerde bu değerlerde çarçabuk büyümeler gözlenmiştir. Dönüşül kayma gerilmesi genliğinde küçük genliklerde deney yapılması durumunda oluşan birim kayma genlikleri sınırlı kalırken, boşluk suyu basınçları göreceli olarak yüksek değerlere çıkabilmektedir. Bu durumun duruk dayanımı olumsuz yönde etkileyeceği açıktır. Özellikle yamaçlarda, ayrıca kalıcı kayma gerilmelerinin bulunduğu yerlerde depremler sırasında oluşan artık boşluk suyu basınçları nedeniyle, depremlerden bir süre sonra duraylılığın bozulduğunu göstermiştir. Dolayısıyla yamaç basınçlarını göz önüne almadan, yalnızca duruk dayanım değiştirgenleri kullanarak duraylılık bulunması yapı çığımlarına(hasarlarına), yaralanmalarına yol açabilir.

Yerin taşıma Gücünde Düşüş. YGG; yerin, göçmeden, izin verilebilir oturma değerini aşmadan santimetrekare başına düşey yönde taşıyabileceği en büyük yüktür. Bu değer; deprem durumunu ile yatay yükleri göz önünde bulundurmaz. Yer incelemesi yaptıran birçok ilgili; yüklenici ya da uray(belediye), ısrarla yer güvenlik gerilmesi(zemin emniyet gerilmesi) (YGG) istemektedir. Bu yeri tanımlayan tek değer midir? Başka nelere bakılmalıdır bunları yukarıda anlattık. Ne var ki, bu durum göz ardı edilmektedir.

Bu değer öncelikle Terzaghi bağıntısından ya da jeofizik ölçülerle bulunur. Terzaghi yönteminde; yerin (c) –yapışkanlık(kohezyon), (y)-birim oylum ağırlığı, (q)- temel tabanına değin toprak yükü ile yapının D_f temel derinliği, (B) temel genişliği, (N_c, N_q, N_Y) temel türü ile boyutuna ilişkin tasarım değerlerini içerir. Yer sayışmanı(mühendisi) ilk değerleri, ayrıca yapılacak yapıya ilişkin temel ile üst yapı yüklerini, G-güvenlik sayısını kullanarak YGG değerini bulur. Diğer bir deyimle YGG  bir tasarım değeridir. Boş evleğin(arsanın) YGG değeri, üzerine kurulacak yapı ile temel türü belli olmadan belirlenemez. Kısacası, YGG depremle ilişkili bir yer özelliği de değildir. Jeofizik(sismik) ya da delme işleminden; taşıma gücü ile yer türüne ilişkin özellikler bulunabilir. Ancak bunlar YGG yerine geçmez.

SONUÇ İLE ÖNERİLER

Yapının Göçmemesi İçin Neler Yapmalı?Depreme dayanıklı yapı üretiminde, yapının akçal çıkışını arttırıcı önlemler yerine, doğru yer seçimi daha ucuza çıkar. Sorunun çözümünü doğru yerde, sağlam yapı üretmektir. Böylece depremde yapılarda bozulmalar daha az olacak, ülke akçalı göreceli az etkilenecektir. Evler göçmeyeceğinden yaşam güvencesi içerecektir.

Önceki depremlerin yıkım yaptığı uramlar(semtler), ayrıca yıkım türü göz önüne alınarak güvenli yapılaşma alanları saptanabilir. Geçmiş depremlere ilişkin ivme ile  yapı çığımları (hasarları) bozulmaları incelendiğinde hangi bölgelerin yapılaşmaya uygun olduğu görülür. Dolayısıyla yapı yaralanmalarının azaltılması ayrıca yıkılabilirlik çözümlemelerinde, deprem sırasında ayrı ayrı davranış gösterecek bölgelerin belirlenmesi gerekli iştir. Bunlara ek olarak, ayrıntılı jeofizik çalışmalarla, incelenen bölgedeki katmanların depremde esneklik davranışı, su durumu, ıslaklık derinliği, sağlam birim derinliği, taşıma gücü, dayanım dirençleri, taşıma güçleri, ana kaya derinliği, ana kaya yüzey biçimi, katman kalınlık ile derinlikleri bulunmalıdır.

Ayrıca, yapının yanal deprem yüklerine karşı esnek kalabilmesi için, yapının ağırlığı arttıkça yanal dayanımının arttırılması işi, bütünüyle yapı sayışmanlarının alanına giren uygulamadır. Beş kattan yüksek olan yerlerde kesin derin yapı kökü, ayrıca çevresi demirdonguç baykanlı(betonarme perdeli), tümü yeraltında kalan bodrum yapılmalıdır. Bunun kabaca ölçüsü; her beş kat için yerin altında bir bodrum olarak benimsenir. Yapı çevresindeki sığ sular kuyu açılarak kurutulmalıdır. Ayrıca yağış sularının yapı ya da temele gelmesi önlenmelidir. Ayrıca deprem bölgelerindeki yapılarda daha yüngül(hafif) bileşenler kullanılmalıdır. Uraylar(belediyeler), yapılanma öncesi, ayrıca yer seçiminde kesin yer inceleme çalışmaları istemelidir.

Yer inceleme tasarısı(projesi), jeofizik işler(yerin dirik-dinamik esneklik özellikleri, sarsıntı büyütme özellikleri, doğal salınım dönemi, yeraltı suyu durumu, yerin kayma, oturma, ile taşıma) özelliklerini içermeli, jeolojik işler (yerin türü, süreksizlikleri, dayanım özellikleri, kırıklık ile uçkun-heyelan) durumunu belirtmeli, geoteknik işler (yapı dikilecek yerin sayışmanlık özelliklerine bakarak, yer iyileşme işlemlerini, bu alanda hangi koşullarda, nasıl bir yapılaşma, nasıl bir temel düzeni ile nasıl depreme dayanıklı) bir yapı yapılabileceğinin tanımını kapsamalıdır.

Yer seçim çalışmalarında yer sayışmanlarının(jeofizik, jeoloji, geoteknik, inşaat mühendisleri), ur tasarımcılarının(şehir plancılarının), öreklerin(mimarların) bir arada eşgüdümlü çalışması sağlanmalıdır.

A.YAPILARDA DEPREM DAYANIKSIZLIĞI TÜRLERİ

B. YAPI KÖKÜ(TEMELİ) SORUNLARI

C. TAŞIYICI SORUNLARI

D. YAPI GEREÇLERİ

E. YER DENGE(STATİK) TASARI

11-12 Kasım İzzet Baysal Üniversitesi Sunumu olarak yollanmıştır.