Bina Yapısı ve Sismik Tasarım: Güvenli ve Dayanıklı Bir Yapı Nasıl İnşa Edilir?

Bina Yapısı ve Sismik Tasarım: Güvenli ve Dayanıklı Bir Yapı Nasıl İnşa Edilir?

Deprem mühendisleri olarak, yapı yapılarının temel fiziğini ve dünyanın yer hareketlerini anlamalıyız. Depremler meydana geldiğinde, binanın zemine göre nasıl hareket ettiğini bilmemiz gerekir. Yapılar inşa edildiğinde dikkate alınması gereken iki bileşen vardır: yapısal tasarım ve sismik tasarım. 1. Yapısal tasarım – Binaların tasarım süreci oldukça karmaşıktır. Bina, üzerine etki eden kuvvetlerle başa çıkmak için tasarlanmıştır. Bu kuvvetler, yerçekimi (bina ağırlığı), rüzgar (rüzgar yükü) ve yapısal hareketi içerir. Binaya etki eden kuvvetler yapıyı belirler ve bu nedenle taşıyıcı sistem kuvvetlerle başa çıkacak şekilde seçilir. Saha ve yerel koşullar, bütçe, bina yüksekliği ve kullanılan malzeme türü dahil olmak üzere yapının tasarımını etkileyen bir dizi faktör vardır. 2. Sismik tasarım – Bir bina tasarımı, depremler tarafından üretilen yer hareketini dikkate almalıdır. Sismik tasarım iki yönü içerir: yer hareketi tahmini ve bina sistemlerinin tasarımı. Yer hareketini tahmin etmek için yapısal mühendislik aşağıdaki unsurları içermelidir: (a) Jeoloji – Bir bölgenin jeolojisi yer hareketinin gücünü etkiler. (b) Jeolojik geçmiş – Bölgenin jeolojisi, deprem oluşum sıklığına göre üç kategoriye ayrılabilir. Bunlar: (i) Düşük – Yer hareketleri genellikle düşüktür. (ii) Orta - Yer hareketleri genellikle yüksektir. (iii) Yüksek – Yer hareketleri genellikle çok yüksektir. Yer hareketi tahmini, yer hareketini modelleyen bilgisayar programlarının kullanılmasını gerektirir. (c) Fay bölgeleri – Bölgedeki fay bölgeleri, bölgedeki yer hareketinin büyüklüğünü etkiler. Fay zonu bilgisi jeolojik etüt haritalarından elde edilebilir. (d) Yer sarsıntısı – Yer sarsıntısı özellikleri, yer hareketi tahmininden elde edilir. (e) Deprem geçmişi – Geçmişteki sismik olaylar, benzer depremlerin tekrarlanma olasılığını etkiler. 3. Bina Sistemlerinin Tasarımı – Yer hareketi tahmin edildikten sonra, tasarımcı gerekli bina sistemlerini belirlemelidir. Kullanılan sistemler ağırlıklı olarak binanın yapısal tasarımı ile ilgilidir. Bunlar binanın temeli, duvarları, çatısı ve sismik donanımıdır. Tipik bir sismik tasarımda, binanın temeli beton temellerden, derin kazıklardan veya kaya yığınlarından yapılır. Bina temeli, bina hareketini yatay yönde azaltmak için tasarlanmıştır. Aynı zamanda dikey kuvvetleri emer ve binanın düşmesini engeller. Bir binanın sismik tasarımında temel, esas olarak bina ağırlığı, rüzgar yükü ve bina yüksekliğinden kaynaklanan yatay yer hareketlerini sınırlandırmak için tasarlanır. Bina duvarının sismik tasarımı, çerçeveler ve perde duvarlardan oluşmaktadır. Perde duvarlar, düşey yöndeki yatay kuvvete (bina ağırlığı ve rüzgar yükü nedeniyle) dayanacak şekilde tasarlanmıştır. Bina çatısının sismik tasarımı duvarlardan farklıdır. Yer hareketinin oluşturduğu kuvvetlere dayanacak şekilde tasarlanmıştır. 4. Bina Sistemlerinin Seçimi – Sismik tasarımın en önemli yönü, bina sisteminin seçimi ve yer hareketine dayanma kapasitesidir. Binanın sismik tasarımı da bina tasarımı ile uyumlu olmalıdır. 5. Binaların İzlenmesi – Bir binanın inşaatı sırasında, tasarım parametrelerindeki değişiklikleri kontrol etmek için bina periyodik olarak izlenmelidir. Binanın gerekli özelliklere göre inşa edildiğinden emin olmak için izleme sismik mühendisi ile birlikte yapılmalıdır.