Hayat kurtarabilir: 'Deprem için geliştirilen teknolojiler!'

Yerkabuğu içindeki kırılmalar nedeniyle ani olarak ortaya çıkan titreşimlerin dalgalar halinde yayılarak geçtikleri ortamları ve yeryüzeyini sarsma olayına verilen isim... Dünyanın 'en sözlükten çıkma' tanımının ardından depremin gerçekten hissettirdiklerinden bahsetmek lazım. Deprem, hiç gerçekleşmese bile yalnızca gerçekleşme ihtimali üzerinden oldukça tehlikeli bir 'ruh hali' meydana getirebiliyor.

Depremin oluşturabileceği hasarlar ile insanlar ve yapılar üzerinde bırakabileceği etki her fırsatta farklı içeriklerle dillendirilmeye devam ediyor. Son yıllarda dünyanın farklı noktalarında gerçekleşen depremler, her konuda aktif biçimde kullanılabilen teknolojileri depremler için de faal hale getirdi. Depremlerin etkisini azaltmak için geliştirilen teknolojiler, depremi önleyemese de 'hayat kurtarabilme' vaadine sahip.

1- Havada duran temel

Uzun yıllar boyunca mühendisler, binaları depremden korumak için tercih edilen temel yalıtımı kullandı. Bu sistemde binalar, kauçuk deprem izolatörü üzerine kuruluyor. Bu sayede deprem olduğunda, temel binadan bağımsız hareket edilmesi yıkılma ihtimalini aşağı çekebiliyor.

Japon mühendisler, temel yalıtımı yeni bir seviyeye taşımayı başardı. Geliştirilen yeni sisteme göre, bina bir hava yastığının üzerinde asılı duruyor. Binanın üzerindeki sensörler depremin sismik aktivitelerini tespit ediyorlar. Sensörlerin oluşturduğu ağ yarım saniye içinde bu bilgiyi hava kompresörüne iletiyor ve binayla temel arasındaki havayı hareket ettiriyor. Hava yastığı binayı 3 santimetre kadar kaldırıyor. Sarsıntılar azalınca kompresör kapanıyor ve bina yerine, temele yerleşiyor.

2- Amortisör

Binaların depremde ayakta kalmasını sağlayan diğer güvenilir ve gerçek teknoloji otomobil endüstrisinden ipuçları taşıyor. Otomobillerde istenmeyen yol sarsıntılarını kontrol etmeye yarayan amortisörler aynı görevi binalar için de gerçekleştiriyor. Amortisör, hızı sınırlar ve sarsıntı ile titreşimin yol açtığı enerjiyi ısıya çevirerek yutar.

Depreme dayanıklı binalar tasarlanırken amortisör kullanışlı olabilir. Mühendisler genel olarak binaların her seviyesine bir ucu kolona diğer ucu ise kirişe bağlanacak amortisör yerleştiriyorlar. Her amortisör silikon yağıyla doldurulmuş silindirin içine geçen pistondan oluşur. Deprem başladığında binanın yatay hareketi her amortisördeki pistonu yağa karşı itilmesine yol açacak ve depremin mekanik enerjisi ısıya dönüşecek.

3- Sarkaç gücü

Özellikle gökdelenler için olan diğer çözüm, binanın üstünün yanlarında kocaman bir kütleyi askıya almaya dayanır. Çelik kablolar kümeyi destekler, kütle ve bina arasındaki yapışkan sıvı binayı korumaya çalışır. Sismik aktivite binayı sallamaya başlayınca sarkaç enerjiyi dağıtarak ters yönde hareket eder. Mühendisler titreşimi azaltmak için "ayarlı kütle sönümleyici" veya "harmonik soğurucu" isimli aletleri tercih ediyor.

Harmonik soğurucunun işi rezonansı (titreşimi) önlemek ve yapının dinamik yanıtını minimize etmektir. Örneğin, 508 metre yüksekliğindeki Taipei 101 gökdeleninde deprem ya da güçlü rüzgara bağlı oluşabilecek sarsıntı etkisini azaltmak için harmonik soğurucu kullanıldı. Burada kullanılan harmonik soğurucu 730 ton ile dünyanın en büyük ve ağır soğurucudur.

4- Değiştirilebilir sigorta

Elektrik sigortası, elektrik devresinde akım belirli bir seviyeyi aşarsa devreyi keserek koruma sağlar. Devre kesildikten sonra sigortayı değiştirirsiniz ve sistem eski haline döner. Stanford ve Illionis Üniversitesi'nde görevli araştırmacılar, depreme dayanıklı binalar inşa etmek için benzer bir konsepti denediler. Araştırmacılar bunu kontrollü sallantı sistemi olarak isimlendirdiler. Çünkü yapıyı oluşturan çelik çerçeveler elastik ve temelin en üstünde sallanır. Ancak bunlar tek başına ideal bir çözüm değil.

Çelik çerçevelere ek olarak, araştırmacılar temeldeki her çerçevenin üstünü saran ve sallantıyı sınırlayan dikey halatlar üretti. Ayrıca bu kabloların kendiliğinden merkezlenme özelliği bulunur. Bu nedenle sallantı durunca halatlar tüm binayı yukarı doğru çeker. En sondaki bileşenleri ise iki çerçeve arasına ya da kolonların temeline yerleştirilen değiştirilebilir çelik sigortalardan oluşur.

5- Karbonfiber örtü

Yeni bir yapı inşa edildiğinde depreme karşı dayanıklılığına dikkat edilmeli. Ayrıca eski binalara sismik performasını artırmak için yeni teknolojik sistemlerin uyarlanması da çok önemlidir. Mühendisler binalara temel yalıtım sistemlerini ekleyip uygun ve ekonomik olarak cazip çözümler buldu. Diğer gelecek vaadeden çözüm lifli polimer güçlendirmedir (FRP). Üreticiler bu örtüleri karbon fiberle bağlayıcı polimeri karıştırarak üretti.

Eski binalara yeni teknolojik sistemlerin uyarlanması uygulamalarında, mühendisler basitçe materyali binaların ve köprülerin beton destek kolonlarına sardılar ve kolonla materyal arasındaki boşluğun içine epoksi (güçlü kimyasal reçine) sıkıştırdılar. Hatta şaşırtıcı şekilde depremden zarar görmüş kolonlar bile karbonfiber örtüyle tamir edilebildi.

6- Mukavva boru, tüp

Mühendislik ekipleri lokal olarak uygulanabilen ya da kolayca elde edilebilen malzemeler kullanarak depreme dayanıklı yapılar tasarlamak için de çalışıyor. Örneğin, Peru'daki araştırmacılar plastik örgüyle duvarları güçlendirerek geleneksel yapıları daha güçlü hale getirdi.

Hindistan'da mühendisler betonu güçlendirmek için bambu kullandı ve başarılı oldu. Endonezya'da bazı evler kum veya taşla doldurulmuş eski lastiklerden biçimlendirilmiş yatakların üzerinde duruyor. Hatta karton, mukavva bile dayanıklı bir yapı malzemesi olabilir. Japon mimar Shigeru Ban, poliüretanlı karton boruları kapsayan çeşitli yapılar tasarladı. 2013 yılında Ban tasarımlarından birini sundu. Ban, tasarladığı bir yapıda tahta direklerle güçlendirilmiş 98 dev karton tüp kullandı. Çünkü karton ve tahta yapı aşırı derecede hafif ve esnek. Sismik olaylar anında betondan daha iyi performans gösteriyor.

7- Şekil hafızalı alaşımlar

Yüksek gerilmelere dayanabilen şekil hafızalı alaşımlar orjinal şekline geri dönebiliyor. Birçok mühendis bu akıllı materyallerle çalışmıştır. 2012 yılında Nevada Üniversitesi'nde görevli araştırmacılar, çelik ve betondan yapılmış köprü kolonlarıyla nitinol (şekil hafızalı kablolar) ve betondan yapılmış kolonları karşılaştırdılar. Şekil hafızalı alaşımlar daha iyi performans gösterdi, daha az hasara yol açtı.