Japonya, Yapılarında Depreme Önlem Almayı Çağlar Boyu Nasıl Başardı?
japonya: depremlere karşı yapılarında ciddi önlemler alan ülke
18. yüzyıla kadar, tokyo da dahil olmak üzere japon şehirleri alçak ahşap yapılardan oluşuyordu. o zamanlar şimdi tokyo olarak bildiğimiz edo, devasa bir ahşap şehirdi.
ahşap binaların yangınlara karşı savunmasız olması, meiji devriminden sonra, binaların avrupa'dan ithal edilen tuğla yapı sistemine geçilmesine karar verildi. yani, tuğlayı değil sistemi ithal ettiler.
örneğin tatsuno kingo tarafından tasarlanan ünlü tokyo istasyonu, tuğla dolgu duvarlı çelik çerçevelerden oluşturularak 1914 de açılmıştır.
1906'da san francisco'da meydana gelen büyük depremde oluşan hasarı gözlemleyen tokyo üniversitesi'nde profesör olan toshikata sano, bu tür bir depremin japonya'da da olabileceğini fark etti. bu yüzden hükümetle birlikte çalıştı ve dünyanın ilk sismik kodunu önerdi. 0.1'lik bir taban kesme oranı için tasarlanacak yapılar, bu da yapıların kendi ağırlıklarının %10'u kadar yatay kuvvetlere dayanabilir çıkarımını yaptı. bağlam açısından, ilk sismik gereksinim 7 yıl sonra 1927'de uniform building code (tip bina yönetmeliği) ubc'ye eklendi.
bu çalışmalardan sonra 1923 büyük kanto depremi'ni yaşayan japonya, mevcut tuğla yapılar yeterli yanal dayanıklılığa sahip olmadığı için birçok bina yıkıldı ve büyük en çok kaybı yangınlarda yaşadılar.
o dönemde endüstriyel beton üretilmeye başlandı ve betonarme yapılar yapılmaya başlandı. avrupa'daki gibi inşa edildi.
japonya'daki yapı mühendisleri, sismik dirençli binalar inşa etmeye başladı. beton perdeler ile birlikte beton kolon ve kirişlerden oluşan moment çerçeveleri büyük bir deprem sırasında kirişler enerjiyi verir ve dağıtır.
bu aynı zamanda, deprem yer hareketlerini ve bina tepkisini analiz etmeye yönelik araştırmaların yapıldığı zamandı.
tokyo üniversitesi'ndeki deprem araştırma merkezi 1925'te kuruldu. ve aynı sıralarda, tokyo'da profesör tadashi taniguchi, institute of technology de dünyanın ilk sallama masasını kurdu.
bu büyük tekerlek üzerinde dalgalı ray modellemesi bulunmaktadır. döndüğünde sütun rayı takip ederek sallanıyor, ve küçük sismik hareket masayı titreşim ile sallıyor. araştırma başladığında tasarım, mühendisler arasında tartışmalar yaratıyor. gücün ve yer değiştirmenin, enerji dağılma şeklinin vs.
tokyo tech mezunları 1931'de dünyanın ilk sismik izolasyon binasını (fudo bank) tasarladılar. temelin altında oturan beton sallanan sütunları farklı şekillerde tanıttılar. yüzeyleri, geri sallanan japon okyagari koboshi bebeğine benzer bir sistemdir. kolonların başındaki beton mesnetlerin içindeki doldurulmuş kum kayar ve sürtünme nedeniyle bir miktar enerji harcar.
bu sismik taban izolasyonuna ayrı bir parantez açmak lazım
ekşi sözlük'teki sismik izolasyon başlığında epey değinilmiş. ayrıca bakınız:
örnek video
büyük kanto depreminden sonra tokyo tech kampüsünün inşası yaklaşık 10 yıl sürdü
ana bina çok büyüktü ve tüm departmanları barındırabilirdi. üniversite bir tokyo-tech recovery bölümü kurdu. bu bölüm afet önleme departmanından tüm bu yeni profesörleri dahil etti. ana bina, betonarme kaplı çelik çerçeveli kompozit yapıydı. yapı, büyük depremlere dayanacak kadar güçlü olacak şekilde tasarlanmıştır. inşaat 1930'da başladı ve 1935'te neredeyse tamamlandı. bu yapının, olası depremlerde barınak olarak kullanılabilme güvenliği de var.
çelik üretiminin artışı sonrası, çelik yapılara da yönelen japonya'da da kullanılmaya başlandı.
eskiden katı tasarım yaklaşımı destekçisi olan tokyo üniversitesi'nden, depreme dayanıklı tasarım ilkelerini geliştiren ve öğreten yapı mühendisi prof. kiyoshi muto, serac adlı analog bir bilgisayar kullanarak dinamik analiz yapmaya başladı. mutö'nun en iyi bilinen katkılarından biri, yanal yükleme altında moment dirençli bir çerçevenin rutin yapısal analizi için basit ama doğru bir yöntemin geliştirilmesiydi. "d yöntemi" olarak bilinen, zahmetli, zaman alıcı hesaplamaların yerini sayısal tablolar aldı ve dünya çapında uzun yıllar yaygın olarak kullanıldı. 1933'te japonya mimarlık enstitüsünün hesaplama standardına uyarlandı.
sismik analiz ve sayısal hesaplama konusunda araştırma ilerledikçe birden çok serbestlik derecesine sahip sistemlerin analizleri ve mühendislerin daha uzun ve daha karmaşık yapılar inşa etmelerini sağladı. kasumigaseki binası, japonya'daki ilk yüksek bina olduğu için dikkat çekicidir. geniş flanşlı kirişlerden ve metal güvertelerden yapılmıştır. bu, yeni bir çağın başlangıcına işaret ediyordu.
böylece, 1960'lardan sonra, ahşap yapılar japonya'dan neredeyse kayboldu
ve çoğu yeni inşaat projelerinin başında çelik ve beton yapılar geliyordu. mesela ünlü şaheserlerden biri, prekast betondan yapılmış jyanome binası. çapraz şekilli prekast ünite, sıfır eğilme momenti konumlarında pim bağlantıları olan bir moment çerçevesinden oluşuyordu. metabolizma adı verilen yeni bir mimari konsept ortaya çıkmaya başladı ve birimlerin büyüyüp gökyüzüne doğru genişleyebileceği fikri ortaya çıktı. örneğin, bu kisho kurokawa tarafından tasarlanan kapsül kule binasıdır. konsept şuydu; her oda/kapsül bir mağazada üretilebilir ve daha sonra şantiyeye taşınabilir ve basitçe bağlanabilir.
ayrıca, binanın kolayca taşınabilmesi için kolayca başka bir yere taşınabilirler. gerektiğinde büyütülür, küçültülür veya taşınır. bu, binaya organik bir bitkinin görüntüsünü verdi. yamanashi kültür salonu da benzer tasarım konseptleri üzerine inşa edildi. takenaka inşaat, aynı konsepte dayanarak nippon steel ile birlikte çalıştı. bu fikir üzerine, bir aile odasını bir dükkanda bir birim olarak üretip daha sonra şantiyeye taşıma fikri oluştu. ancak bu hareket uzun sürmedi. bunun nedeni, bu tür yapıların daha pahalı olmasıdır.
sıradan inşa etme tarzından daha ayrıca ev taşıma konusunda fazla bir talep olmadığı için bu birimin nakliyesi de ekonomik değildi. aynı sıralarda, gengo matsui, waseda üniversitesi'nden bir profesör, bunları yerleştirmek için metabolizmaya dayalı bir expo'70 kulesi tasarladı.
waseda üniversitesi kampüsü, sismik dirençli bir çapraz bağlantı sistemine sahiptir.
1970'lerde tokyo'da yüksek binalar popüler olmaya başladı. çünkü yüksek sismik talep, binalar her iki yönde de moment çerçeveleri ile tasarlandı. kutu bölümü sütunları yeni geliştirilen haddeleme ve kaynak sistemleri kullanılarak imal edilen ürünler de tanıtıldı. 1980'lerden sonra teknoloji ve bilgisayar analizindeki ilerleme ile daha karmaşık yüksek yapılar kajima design tarafından osaka'daki bu bina gibi binalar şehirlerde hayata geçirilmeye başlandı:
ikinci dünya savaşı'ndan sonra, beton herhangi bir şekilde dökülebildiğinden, yeni bir yapı türü olarak adlandırılan kabuk yapılar ortaya çıkmaya başladı. ispanya'da edward torojja kabuk yapının öncüsü oldu ve kabuk ve mekansal yapılar üzerine aynı zamanda uluslararası birliği kurdu. bu eğilimin ardından tokyo üniversitesi'nde profesör olan yoshikatsu tsuboi, japonya'daki kabuk yapıları üzerine çalışmalar geliştirdi.
1970 yılında osaka'da düzenlenen world expo, yeni türlerin tanıtılması için bir fırsat oldu. expo 70 için birçok hava destekli membran yapıları inşa edildi. ilk kalıcı hava destekli kubbe, 1988'de gerçekleştirilen tokyo dome'du.
bunu takiben, çelik çerçeve destekli membran yapılar popüler hale geldi
akita sky-dome 1990'da, 1997'de halka tarzı hava yastıklı çatıya sahip kumamoto park dome ve kablo destekli maebashi kubbesi gibi kubbeler de popüler oldu. 1990'lardan sonra çelik yapıların formu daha organik ve serbest forma doğru gelişmeye başladı. vrupa trendlerini takip ederek, kablo destekli yeni şeffaf yapıların bazıları sismik tasarımı içeren camlar gerçekleştirilmiştir.
1967'de inşa edilen midorigaoka-1. binası, kolonlarda zayıf kesme demiri düzenine sahipti. öğrencilerin mimari tasarım stüdyosu ikinci kattaydı ve çöktü. bunun üzerine, engawa adı verilen derin saçaklar ve sudare adı verilen hasır bir panjur tarafından sağlanan, yaz güneşini engelleyen ve kışın güneş ışığını veren model önerildi. geleneksel japon evlerinde çevreden korunma esastır. bundan ilham alarak entegre bir cephe önerildi. 1989'da tokyo tech ve nippon steel arasındaki ortak araştırma işbirliğinde geliştirilen model, bir panjuru ve cam cildi destekleyen sismik enerji dağıtma desteklerinden oluşuyordu. sismik enerji dağıtım çaprazı, "burkulma önleyici çapraz" olarak adlandırılır, bir burkulma sınırlayıcı ile çevrili düşük akma mukavemetli bir çelik çekirdekten oluşur ve dirseğin bükülmesini engeller. şiddetli sarsıntı altında bile korse kırılmaz dış hasar göstermez ve sismik enerjiyi dağıtmaya devam eder. binada (kampüs) alt katların kolonları karbon fiber ile kaplandı. kesme arızasını önlemek için ise levhalar. ardından, enerji tüketen burkulmayı önleyen çaprazlardan oluşan bir katman bağlandı, ardından dış çevresine ise kontrol katmanı sağlandı.
zayıf kolonlar karbon fiber levhalarla kaplanır, ardından ilave destekler takılır. brb (reference bending beam) çelik kirişe bağlıdır. 2000kn'lik kesme kuvvetinin kimyasal ankrajlardan geçmesine izin vermek için oluşturulmuştur. diş teli takıldıktan sonra çevre koşullarını kontrol eden dış deriler eklendi ve modern bir "engawa" bölgesi oluşturuldu. bu bitmiş bina. ne zaman bir deprem meydana geldiğinde, yatay kuvvet bu döşeme kirişleri aracılığıyla çapraza aktarılır, daha sonra çaprazın bu kısmı sarsıntıyı azaltmak için sismik enerjiyi deforme eder ve dağıtır. bina görünümü de yenilendi. bu konsept, daha sonraki güçlendirme projelerinde daha da genişletildi. çapraz panjurlar olarak doğrudan küçük enerji yayan burkulma-sınırlı desteklerin kullanıldı.
bu konsept, 2008 yılında sekreterlik binasının sismik güçlendirmesinde uygulanmıştır
japonya kanunlarına göre içinde insanların yaşayacağı bir binanın projelendirilmesi ve deprem performansının belirlenmesi için gereken hesaplamaları sadece kençikuşi adı verilen mimarlar yapabiliyor. inşaat mühendisleri ise yollar, tüneller, barajlar gibi büyük altyapı projelerinde hesaplamalar yapsa da kençikuşi'lerin orada da sözü geçiyor, ilk başta onların şartnamesine bakılıyor.
bina sahibinin belirlediği inşaatı yapacak olanlar da bu hesaplamalara ve inşaat standartları kanunu'na harfiyen uymak zorunda. inşaatın başlamasıyla birlikte ise yapı denetimden sorumlu kişiler hiçbir şekilde müsamaha göstermeden aralıklarla yapının şartname ve standartlara uygun yapıldığını denetlemek zorundalar.
nitekim 2019'da leopalace21 adlı japon inşaat şirketi iki oda arasındaki duvarın ses ve yangın geçirmez özelliklerinin standartlara uygun olmadığının ortaya çıkması üzerine özür dileyip, tüm ülkede inşa ettiği 40 bine yakın apartman dairesinin tümünü tektik kararı almıştı.
aslında konu ve bilgi çok daha uzun
ama çok fazla detaylarda, örneklerde boğulmak, boğmak istemiyorum. benim mesleğimle de ilintili konular, %100 olmasa da. yani akraba konular diyelim. ilgim olduğu için de bu tarz eğitimlere meraklıyım. mesleki, genel kültür adına ne derseniz.
ama önemli olan benim ilgili olmam değil. deprem ülkesi olarak sayılan japonya'nın, bu konuları ne kadar zamandır, nasıl bir süreçte, ne denli ciddiye aldığını ve kafa yorduğunu görme açısından paylaşıyorum. türkiye de bir deprem ülkesi. türkiye'nin de yeni yapılaşmada, mevcut yapılarda (güçlendirme-analiz) deprem bilincini içselleştirip bundan sonraki olası depremlerde kayıpları en aza, hatta hiç kayıp olmayacak seviyeye getirmek için çalışması, çabalaması bir şeyler öğrenmesi ve kendini değiştirmesi lazım. bugüne kadar ki yöntemlerle olmadığı belli. konsept değiştirmek, kafayı değiştirmek gerekiyor. yıkılır ise yaparız değil de nasıl yıkılmaz, yıkılmamalı bunun üzerine çalışılması lazım. inşaat mühendisleri, jeologlar, çevreciler, haritacılar, şehir ve bölge plancıları...birçok disiplini ilgilendiren konular. böyle gelmiş böyle gider demeyin. bugün kendinizi değiştirmeye başlayarak başlayabilirsiniz bir şeylere. tamamen vizyon ve zihniyet meselesi bu.