Her yapının dinamik özellikleri farklıdır. Herhangi bir yer hareketi esnasında, yapının davranışını bu dinamik özellikler belirler. Yapının dinamik özelliklerini belirleyen iki unsur vardır. Bu unsurlardan birisi, yapının fiziksel özellikleri(kolon ebatları, kiriş ebatları vb), ikincisi ise yük durumudur.
Herhangi bir yer hareketi durumunda yapı tembelliğini korumaya çalışır, yani hareket etmemeye çalışır. Bu hareket etmemeye çalışmak bile bir kuvvet gerektirir. Bu kuvvette atalet kuvvetidir yani tembellik kuvvetidir. İnşaat mühendislerinin deprem hesabı yapıyoruz dedikleri şey aslında atalet kuvveti hesaplamaktan başka bir şey değildir. Deprem kuvveti dediğimiz şey atalet kuvvetidir.
Deprem anında bina nasıl davranır? Herkesin anlayabileceği tarzda bu konuya değinelim:
Yer hareketi aşamasında binada ivmeler oluşur. Kuvveti doğuran da bu ivmelerdir (hatırlayınız F= m x a). Yapı projelendirilirken, yapı rijitliği hasarsız duruma göre dikkate alınır. Mühendisin hesapladıgi deprem kuvveti(atalet kuvveti) bu rijitliğe göredir. Anlasilacagi üzere, deprem kuvveti dediğimiz olgu, disaridan yapıya etkiyen mutlak bir değer değildir. Deprem kuvveti dediğimiz olgu, bizzat yapinin kendi rijitligine göre olusturdugu, kendi kendine yaptığı bir kuvvettir. Burayı iyi anlamak gerekir. 100 ton agirliginda olan, 1.derece deprem bölgesinde , hakim periyotu 0.90 saniye olan bir konut yapisinin depremde ki davranisina bir bakalım.
Bu yapiyi dizayn ederken ivme olarak A=Ao x I x S(T)
A=0.40x1x2.5=1 değerini dikkate alıyoruz. Yani yapıda yatayda yaklaşık olarak yer çekimi ivmesine esit bir ivme oluyor kabulu yapıyoruz.
Bu bağlamda yapıda oluşacak deprem kuvveti yada atalet kuvveti V=mxa gereği
V=100×1=100ton. (Azaltilmamis deprem kuvveti, g ile carpilmamis)
Proje dizaynimizida bu 100 ton yatay kuvvete göre yapıyoruz.
Yer hareketinin tam bizim tasarım kuvveti kadar bir kuvveti yapıda oluşturduğunu varsayalım. Yani yapıya tam bizim tasarım depremimiz etkisin. İlk hareket asamasinda yapıda 100 ton luk bir kuvvet oluşur. İlerleyen zamanlarda kolonlarda, kirişlerde doğal olarak bir takim çatlaklar oluşur. Bu çatlaklar neticesinde yapının rijitliği ilk duruma göre nispeten azalacaktır. Daha anlaşılır bir ifade ile bu çatlaklar yapının mevcut dinamik özelliklerini değiştirir. Hasarsız halde iken bina periyodumuz 0.90 saniye ise, ilk hasarlardan sonra, rijitlik azaldığından periyot 1.1 saniye, 1.2 saniye gibi olacaktır(periyot artar). Bu durumda da spektrum katsayısı S(T) artık 2.5 değilde mesela 2 olacaktır. Bu halde yapıda oluşacak deprem kuvveti
A=0.40x1x2=0.80
V=100×0.80=80ton
Olacaktır. Gördüğünüz gibi, hasar oluşunca, kirişler çatlayınca 100 ton deprem kuvveti üreten bina artık 80 ton deprem kuvveti üretmeye başladı. Deprem hareketi devam ettikçe, hasar artacak dolayisiyle rijitlik azalacaktır. Periyotta uzayacaktır. Periyot uzadıkça S(T) 1.8, 1.5 gibi azalan şekilde ortaya cikacaktir. Bu durum hasar arttikca deprem kuvvetinin de 70ton, 60ton seklinde azalmasina sebep olur.
Bu mekanizma aslında binanın kendi kendini koruması anlamına gelir. Bina hasar gördükçe periyot artmakta ve binada daha küçük atalet kuvvetleri(deprem kuvvetleri) oluşmaktadır.
Basit olarak bir yapı depremde bu tür bir davranış gösterir…
Ahmet ÇELİKKOLLU
İnşaat Mühendisi
ESKİŞEHİR
