Japonya'nın gökdelenleri depremlere nasıl dayanıyor?

Japonya’da özellikle Tokyo, Osaka ve Yokohama’nın büyük bölümünü gökdelenler oluşturuyor. Yüksek ve heybetli kuleler, insan yapımı bir bina için oldukça sarsılmaz ve sağlam bir görünüm sergiliyor. Diğer yandan bu kuleler, şehirlerin işleyişinde kilit rol üstleniyor. Dünyadaki herhangi büyük ve gelişmiş bir şehirde olduğu gibi, Japonya'daki günlük kentsel yaşamın merkezinde yer alıyor.

Kuleler, etraflarında insanlar ve trafik akıp giderken sabit ve hareketsiz duruyor. Ancak yaşanacak bir sarsıntı, bu bakış açısının yanılsama olduğunu ortaya koyuyor. Çünkü Japonya'da gökdelenlerin hareket etme zorunluluğu bulunuyor.

2011 Tōhoku depremi ve tsunamisi, Japonya’dan bağımsız dünya genelinde son zamanların en yıkıcı sarsıntılarından biri olarak biliniyor. Şiddeti ve bıraktığı etki ile öne çıkan deprem, her yıl Japonya'yı vuran birçok sismik olaydan sadece biri olarak raporlanıyor.

Japon takımadaları; Pasifik Ateş Çemberi boyunca, Avrasya, Filipin ve Pasifik tektonik levhalarının kenarlarında konumlanıyor. Japonya’nın bulunduğu levha birleşim noktasında, bir tektonik plaka diğerinin altın doğru hareket ederek sıklıkla olağanüstü basınçların oluşmasına neden oluyor. Bu depremler, sıradan bir şehri yerle bir edecek kadar güçlü titreşimler gönderiyor.

Japonya’nın bu sarsıntılı coğrafyası gereği, gökdelenler sabit yapılar olarak inşa edilmiyor. Yapı mühendisi ve Tokyo Üniversitesi'nde doçent olan Jun Sato, tüm binaların küçük veya geçici yapılar olsalar bile ülkedeki depremlere dayanıklı olması gerektiğini belirtiyor. Ülkede, standardın bu şekilde ayarlanması kayıpların önüne geçiyor.

Mühendislerin ulaşmak için çalıştıkları iki ana dayanıklılık seviyesi bulunuyor. Birincisi, bir binanın ömrü boyunca üç veya dört kez göreceği küçük çaplı depremlere karşı dayanıklı olması. Bu büyüklükteki depremler için, onarım gerektiren herhangi bir hasar kabul edilmiyor. Binaların bu tarz depremlerden zarar görmeden kurtulabilecek şekilde geliştirilmesi gerekiyor.

İkinci seviye, daha nadir görülen şiddetli depremlere karşı dayanıklılık gerektiriyor. Bu seviyenin çıtasını 1923'teki Büyük Kanto Depremi belirliyor. 7.9 büyüklüğündeki deprem, Tokyo ve Yokohama'yı harap ederken 140.000'den fazla insanın ölümüne yol açıyor.

“İnsanların hayatını korumak için binalar tasarlıyorsunuz. Asgari gereksinim bu.” - University College London'da sismik uzman olan Ziggy Lubkowski

Depremlerin gücüne karşı dayanmak için binaların mümkün olduğu kadar çok sismik enerjiyi emmesi gerekiyor. Jun Sato, yapıların depremden gelen tüm enerjiyi emdiği takdirde yıkılmayacağını belirtiyor. Bu yaklaşım, sismik izolasyon adı verilen bir yöntem ile gerçekleşiyor.

Binalar veya yapılar, depremin hareketlerine direnmek için bir tür yatak veya amortisör üzerine yerleştiriliyor. Bu yatak, yaklaşık 30-50 cm kalınlığındaki kauçuk bloklar kadar basit olabiliyor. Kolonlar, temele kadar indiği her yerde bu lastik yastıkların üzerine oturuyor.

Temellerde yapılan uygulamalar, binaların depreme karşı dayanıklı hale getirilmesinin ana yollarından biri oluyor. Ek olarak binanın yüksekliği boyunca hareket sönümleyiciler de dayanıklılığı artırıyor. Ziggy Lubkowski, yüksek bir binanın 1,5 metre esneyebileceğini belirtirken belirli seviyelere amortisörlerin yerleştirilmesiyle, bu hareketin azaltılabileceğini ve üst yapının hasar görmesinin önüne geçilebileceğini ekliyor.

Teknolojik eklentilere ek olarak binanın yerleşimi ve tasarımı, deprem dayanıklılığına yardımcı oluyor. Her kat aynı yükseklikte olursa ve tüm kolonlar eşit grid aralıklarında olursa bina depremde karşı daha iyi bir performans sergiliyor. Binanın strüktürünün düzenli olması titreşimlerin dengeli şekilde yayılmasını sağlıyor.

Ancak genellikle mimarlar tasarımlarından taviz vermek istemiyor. Mühendislerin gerektirdiği sismik standartlar ile mimarların tasarım vizyonları arasında zıtlıklar oluşuyor. Tokyo merkezli Ejiri Structural Engineers firmasının temsilci direktörü Norihiro Ejiri, mimarlar ile mühendisler arasında sürekli anlaşmazlıkların yaşandığını belirtiyor. Yine de Japonya'da mimarların depremler konusunda eğitim alması sağduyulu tartışmalar oluşturuyor.

Tokyo'daki Skytree Kulesi, Burc Halife’den sonra dünyanın ikinci en yüksek binası konumunda oluyor. Geleneksel Japon pagodasının bazı unsurlarını içeren 'neofütüristik' bir tarzda tasarlanan yapı, depremin enerjisini emebilen sismik amortisörlere bağlı merkezi bir sütun içeriyor.

Jun Sato, hem işlevsel hem de zarif sismik mühendislik çözümleri geliştirmek için çalışıyor. Mimarlarla yaptığı çalışmalarda, sismik unsurların binanın genel tasarımıyla uyumlu hale getirmeyi hedefliyor. Sismik unsurlar; kat planına yerleştiriliyor, şeffaf veya yarı şeffaf elemanlara dönüştürülüyor veya geometrik formlarla doğrudan tasarımın bir parçası haline getiriliyor.

Örneğin, kafes yapıların kullanılması, binaların birbirini desteklemesini kolaylaştırıyor. Parçaların sıklığı, enerji emilimini dağıtıyor. Aynı zamanda geometrik bir tasarım sunan ağ yapıları, binaları güçlendirmeye yardımcı oluyor. Mimarlığın ve mühendisliğin birleşimi, estetik ve sağlam yapıların ortaya çıkmasını sağlıyor.

Araştırmacılar, aktif fayları gözlemleyerek gelecekteki depremlerin bir binayı nasıl etkileyebileceğini tahmin ediyor. Ancak Norihiro Ejiri, bölgedeki depremlerin büyüklüğünün giderek arttığını, bu nedenle tahminlerin daha da zorlaştığını söylüyor. Gelecekte binaların çok daha büyük depremlere karşı dayanıklı olması için çalışmalar sürdürülüyor.

Binaları stabilize etmek için sahip olunan tüm teknolojiler, kademeli olarak test edilerek geleceğe hazırlık yapılıyor. Bazen küçük, deneysel yapılar mühendislerin repertuarına katkıda bulunuyor. Naoshima Pavillion, Sou Fujimoto tarafından burkulmaya direnmek için tasarlanmış ayrıntılı çok yüzlü bir ağ şeklinde tasarlanıyor.