Efsaneden Gerçeğe DEPREM

   “ . . . bir an bile uyarılmadan, yeraltından bir kükreme duyuldu, binalar çatı katından bodruma sarsıldı, korkulu sesler gittikçe yükseliyordu, binalar bir fırtınadaki ağaçlar gibi ileri geri sallanıyordu ve sonra aynı anda birbirine karışan devrilen evlerin çöküşü geldi. O dehşet notaları, korkmuş kadın ve çocukların çığlıkları ve feryatları geldi. ”

-    gazete raporu, Charleston, Güney Karolina, 1 Eylül 1886

Başlıktaki gazete tasvirinden anlaşılacağı gibi, tarih boyunca depremlerden doğanın en korkunç olaylarından biri olarak korkulmuştur. İnsanlık tarihinin erken dönemlerinde, yeryüzünün ani sallanması ve bunun sonucunda meydana gelen ölüm ve yıkım, gizemli ve kontrol edilemez olarak görülüyordu. Çoğu zaman, yer hareketleri, doğaüstü bir güç tarafından gerçekleştirilen bir intikam eylemi olarak yorumlanmıştır. Örneğin Japonlar, depremlere okyanusun derinliklerinde yaşayan dev bir yayın balığının - Namazu'nun - neden olduğuna inanıyorlardı. On dokuzuncu yüzyıl Japon baskıları, Namazu'nun, evlerini yıktığı öfkeli vatandaşların saldırısına uğradığını, veya zenginleştirdiği müteahhitler tarafından içirilip yemek yedirildiğini gösterir.

Namazu, Japon Mitolojisinden Efsanevi Dev Yayın Balığı

1969'da öne sürülen plaka tektoniği teorisi, depremlerin kökenini açıklayarak ve Dünya’nın evriminde yaptığı periyodik düzenlemelerden biri olan doğal bir çevre süreci olarak kabul edilmesi gerektiğini göstererek gizemi ortadan kaldırmıştır. Ancak bu bilimsel açıklama, deprem deneyiminin korkunç doğasını azaltmamıştır. Günümüzde doğanın güçlerini sadece bir asır kadar önce düşünülemeyecek derecede kontrol etme eğiliminde olmamıza rağmen, depremler birkaç saniyede ardında hasar ve zayiat bırakarak, bize doğanın hala uyarıda bulunmadan vurabileceğini hatırlatmaya devam ediyor.  Bu belirsizlik, uyarı eksikliği ve yaşama yönelik anlık tehdit, temel deprem korkumuzu sürdürmektedir. Depremin yarattığı yaşam tehdidinin ötesinde, kamu ve özel mülkiyetin yok edilmesi tehlikesi de vardır. İşler, hizmetler ve iş gelirleri anında yok olabilir ve çoğu kişi için evsizlik aniden gerçekleşebilir.

Değerli okuyucular, koronavirüs salgını öncesinde, yer bilimcilerin görsel medya ekranlarını halk sağlığı uzmanlarına kaptırmadan önceki açıklamalarındaki gibi; ne zaman, nerede, ne büyüklükte deprem bekleniyor gibi konulara girmeden, yakın zamanda ülkemizde yaşadığımız 17 Ağustos 1999 depreminin 22. yıldönümünde sizlere depremle ilgili temel ve pratik bilgiler vermek düşüncesiyle bu yazıyı derlemeye çalıştım.

Bildiğiniz gibi, 17 Ağustos 1999 sabahı, yerel saatle 03:02'de Richter ölçeğine göre 7,5 Mw büyüklüğünde gerçekleşen, Kocaeli/Gölcük merkezli deprem, büyük çapta can ve mal kaybına neden olmuştur ve resmi rakamlara göre 17 480 can kaybı vardır. Ülkemizde aletsel olarak kaydedilen en büyük deprem ise 26 Aralık 1939 gece yarısı Erzincan’da 7.9 Mw büyüklüğünde olmuş ve bu depremde yaklaşık 33 000 kişi hayatını kaybetmiştir. Dünyada ise 1900’den bu yana en büyük deprem, 22 Mayıs 1960'ta 9.5 Mw büyüklüğünde Şili'de kaydedilmiştir. Büyük Şili Depremi, Santiago’nun 570 km güneyinde ve yerleşim yerlerinden uzakta meydana geldiği için, can kaybı nispeten düşük olmuştur. Deprem neticesinde 25 m yüksekliğinde tsunamiler oluşmuş, ve kesin olmamakla birlikte, çeşitli kaynaklara göre 1000 ila 6000 kişi arasında can kaybı olmuştur.

 

Sizlere öncelikle depremin oluşumu, ülkemizin de içerisinde yer aldığı küresel deprem kuşakları ve deprem parametreleri hakkında kısa bilgiler aktarmak istiyorum.

Deprem, yer kabuğu içindeki kırılmalar sonucu ani olarak ortaya çıkan titreşimlerin dalgalar halinde yayılmasıdır.  Yeryüzünde olan depremlerin %90'ı levha hareketleri sonucu oluşan “TEKTONİK” depremlerdir. Türkiye'de olan depremler de büyük çoğunlukla tektonik depremlerdir. İkinci tip depremler ise “VOLKANİK” depremlerdir. Bunlar volkanların püskürmesi sonucu oluşurlar. Türkiye'de aktif yanardağ olmadığı için bu tip depremler oluşmamaktadır. Bir başka deprem türü ise "ÇÖKÜNTÜ" depremleridir. Bunlar, yer altındaki boşlukların (mağara), maden ocaklarındaki galerilerin, tuz ve jipsli arazilerde erime sonucu oluşan boşlukların tavan blokunun çökmesi ile oluşurlar. Çöküntü depremlerinin hissedilme alanları yerel olup enerjileri azdır ve fazla zarar getirmezler.

Tektonik Depremlerin Oluşumu

Günümüz koşullarında da depremin önceden belirlenmesi olanaksızdır. Depremlerin süresi bir ila doksan saniye arasında değişir. Artçı Deprem (Aftershock) ana depremi izleyen daha küçük sarsıntılar dizisidir. Artçı Depremlerin belli bir süresi yoktur, 1 ay da 2 yıl da sürebilir.

Odağı deniz dibinde olan derin deniz depremlerinden sonra, kıyılara kadar ulaşan ve bazen kıyılarda büyük hasarlara neden olan dev dalgalar oluşur ki bunlara ‘’Tsunami’’ denir. Sismik deniz dalgaları olarak da adlandırılan tsunamide dalgalar saatte 500 ila 950 km hızla kıyıya doğru ilerler. Açıklarda 1 m’den az olan dalga boyu, kıyı derinliği ve kıyının biçimine bağlı olarak, kıyıya ulaştığında hızı da azalarak yüksekliği onlarca metreye erişir. 1999 Marmara Depreminde maksimum 2.9 metre yüksekliğinde tsunami dalgalarının oluştuğu tespit edilmiştir.

Tsunami – Sismik Deniz Dalgaları

Dünyadaki en yoğun tektonik deprem kuşağı, Pasifik Deprem Kuşağı yani “Ateş Çemberi” olarak bilinmektedir. Dünya’da depremlerin yüzde 80 kadar kısmı bu Pasifik Deprem Kuşağında meydana gelmektedir. Yaklaşık 40 bin kilometre uzunluğundaki bu kuşak, Şili'den kuzeye doğru Güney Amerika kıyıları, Orta Amerika, Meksika, ABD'nin batı kıyıları ve Alaska’nın güneyinden Aleut Adaları, Japonya, Filipinler, Yeni Gine, Güney Pasifik Adaları ve Yeni Zelanda’ya kadar uzanır.

Dünya Deprem Kuşakları

İkinci büyük deprem kuşağı olarak tanımlanan Alp-Himalaya Deprem Kuşağı, Endonezya’dan başlayarak Himalayalar ve Akdeniz üzerinden Atlas Okyanusu’na kadar uzanır. Türkiye'nin büyük bir bölümü bu deprem kuşağında yer almaktadır. Yeryüzündeki büyük depremlerin yüzde 17’si bu kuşakta oluşur.

Üçüncü deprem kuşağı olan Atlantik Deprem Kuşağı, Atlantik Okyanusu ortasında yer alan levha sınırı (Atlantik Okyanus Sırtı) boyunca uzanır.

Bilindiği gibi yurdumuz dünyanın ikinci büyük deprem kuşağı üzerinde bulunmaktadır. Türkiye deprem tehlike haritasında görüleceği üzere, ülkemizde bilinen ve en aktif fay hattı olan Kuzey Anadolu Fay Hattı, doğuda Karlıova ile batıda Mudurnu Vadisi arasında doğu-batı doğrultusunda bir yay gibi uzanır. Türkiye’nin en aktif ve en önemli kırık hatları arasında yer alan Kuzey Anadolu Fay Zonu’nun uzunluğu yaklaşık 1200 km’dir; genişliği ise 100 m ile 10 km arasında değişir.

Türkiye Deprem Tehlike Haritası

Herhangi bir deprem oluştuğunda, bu depremin tariflenmesi ve anlaşılabilmesi için "DEPREM PARAMETRELERİ" olarak tanımlanan bazı kavramlardan söz edilmektedir. Her depremden sonra sıkça bahsedilen bu parametreleri kısaca açıklamak istiyorum.

·        Odak noktası (HİPOSANTR) yerin içinde depremin enerjisinin ortaya çıktığı noktadır.

·        Dış Merkez (EPİSANTR) odak noktasına en yakın olan yer üzerindeki noktadır. Burası aynı zamanda depremin en çok hasar yaptığı veya en kuvvetli olarak hissedildiği noktadır.

·        ŞİDDET herhangi bir derinlikte olan depremin, yeryüzünde hissedildiği bir noktadaki etkisinin ölçüsü olarak tanımlanmaktadır. Diğer bir deyişle depremin şiddeti, onun yapılar, doğa ve insanlar üzerindeki etkilerinin bir ölçüsüdür. Deprem Şiddet Cetvellerinde, şiddetler romen rakamıyla gösterilmektedir. Bugün kullanılan başlıca şiddet cetvelleri değiştirilmiş "Mercalli Cetveli (MM)" ve "Medvedev-Sponheur-Karnik (MSK)" şiddet cetvelidir.

·        Depremler, deprem ölçer (SİSMOGRAF) adı verilen alet ile ölçülerek kaydedilir.

·        Deprem sırasında açığa çıkan enerjinin deprem ölçer ile ölçülen magnitüd cinsinden değerine BÜYÜKLÜK adı verilir. Deprem sırasında açığa çıkan enerjinin bir ölçüsü olarak tanımlanan Richter ölçeği (MAGNITÜD) depremlerin özelliklerini saptamada çok önemli bir unsur olmaktadır.

  

Sismograf ve Deprem Magnitüd (Büyüklük) Skalası

Depremlerin şiddet ve magnitüdleri arasında birtakım ampirik bağıntılar çıkarılmıştır. Bu bağıntılardan faydalanılarak şiddet ve magnitüd değerleri arasındaki dönüşümler aşağıdaki gibi verilebilir.

Siddet	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII
Richter Magnitüdü	4	4.5	5.1	5.6	6.2	6.6	7.3	7.8	8.4

Deprem esnasında yüzeyde iki tip dalga oluşur. P (Primary wave) dalgası kayıtçılara ilk ulaşan deprem dalgasıdır. Hızı yer kabuğunun yapısına göre 1.5 ile 8 km/sn arasında değişir. Tanecik hareketleri yayılma doğrultusundadır (boyuna dalga) ve yıkım etkisi düşüktür. P dalgası bir ucundan çekilen ve sıkıştırılan yay olarak örneklenebilir. P dalgalarını takiben oluşan S (Secondary veya Shear) dalgası ise kayıtçılara ikincil olarak ulaşan deprem dalgasıdır. Hızı P dalgası hızının %60’ı ile %70’i arasında değişir. Tanecik hareketleri yayılma doğrultusuna dik ya da çaprazdır (enine dalga), yıkım etkisi yüksektir. S dalgası bir ucundan hızla aşağı yukarı hareket ettirilen yatay ip boyunca oluşan dalgalar olarak düşünülebilir.

P ve S Dalgaları

Deprem Dede olarak tanınan merhum Ahmet Mete Işıkara’nın “Deprem öldürmez, binalar öldürür.” sözünden esinlenerek, depreme dayanıklı binaların tasarımından söz etmek istiyorum.

Dünyada özellikle son yüz yıl içerisinde meydana gelen yıkıcı depremlerden sonra yapı inşaasına çeşitli kurallar getirilmeye çalışılmış ve bunlar afet yönetmelikleri şeklinde ortaya konulmuştur. Teknoloji geliştikçe ve depremlerden dolayı meydana gelen can ve mal kayıpları arttıkça bu yönetmelikler geliştirilmiştir. Ülkemizde ilk deprem yönetmeliği 1940 yılında yayınlanmış, o tarihten günümüze kadar 10 adet deprem yönetmeliği yürürlüğe girmiştir. Bu yönetmelikler sırasıyla;

•1940 - Zelzele Mıntıkalarında Yapılacak İnşaata Ait İtalyan Yapı Talimatnamesi

•1944 - Zelzele Mıntıkaları Muvakkat Yapı Talimatnamesi

•1949 - Türkiye Yersarsıntısı Bölgeleri Yapı Yönetmeliği

•1953 - Yersarsıntısı Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik

•1962 - Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik (ABYYHY)

•1968 - Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik (ABYYHY)

•1975 - Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik (ABYYHY)

•1998 - Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik (ABYYHY)

•2007 - Deprem Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik (DBYBHY, 2007)

•2019 - Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği (TBDY, 2018)

1949 Deprem Yönetmeliği’ne kadar yürürlüğe giren deprem yönetmelikleri betonarme binalardan tam olarak söz etmemişlerdir. Ayrıca, 1975 ile 1997 yılları arasında da büyük depremler yaşanmış olmasına rağmen, 1975 Deprem Yönetmeliği uzun yıllar yürürlükte kalmıştır. Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılarla İlgili Yönetmelik’in 1998 sürümünün üzerinden fazla zaman geçmeden 1999 depremleri meydana gelmiştir. Bu yönetmelik 7 yıl sonra 2007’de eklentiler yapılarak yenilenmiş ve mevcut yapıların güçlendirilmesine ait yöntemler eklenmiştir. En son olarak da, 2019 başında Türkiye Bina Deprem Yönetmenliği önemli değişikliklerle yürürlüğe girmiştir. Bu nedenle, uzmanlar demeçlerinde 2000 yılından sonra inşa edilen binaların güvenliğini vurgulamaktadırlar. Depremlerden hemen sonra genellikle, malzeme kalitesizliği, denetim eksiklikleri, yapım hataları ve yönetmeliklerin yetersizliği gibi konular gündeme gelmektedir. Aslında düşünülmesi gereken en önemli konulardan birisi de yönetmelik ve standartlara ne kadar uygun tasarım ve uygulama yapıldığıdır. Deprem performansının belirlenmeye çalışıldığı binaların büyük bir kısmının inşa edildiği tarihte yürürlükte bulunan yönetmeliklere uygun olmadığı veya önemli tasarım ve yapım eksikliklerinin bulunduğu tespit edilmiştir.

Şimdi de depremin yapılar üzerindeki etkilerinden bahsedelim. Her cismin doğal bir periyodu vardır. İnşaat Mühendisliği alanında yapı periyodu herhangi bir kuvvet altında yapının harekete başlama zamanı ile yapının tekrar eski haline gelmesi arasındaki süredir. Malzeme ve geometrik yapının da etkileri olsa bile, periyodu belirleyen en önemli faktör binanın yüksekliğidir. Bu süre tek katlı bir binada 0.1 saniye iken, 10-20 katlı binalarda 1 ila 2 saniye, 60 katlı bir binada ise 7 saniyedir. Basit parmak hesabıyla yapının tabii periyodu kabaca bina kat sayısının 10’a bölünmesiyle bulunabilir. Bu durumda 10 katlı bina saniyede 1 salınım yaparken 60 katlı bina bir salınımını 7 saniyede tamamlar. Yüksek binalar da ayrıca farklı salınım modlarına girerek tıpkı bir yılan gibi öne ve arkaya kıpırdar. 

                                           Doğal Periyodlar ve Salınım Modları

Tabii zeminin de doğal bir titreşim periyodu vardır. Bu değer zeminin sağlamlığına göre 0.4 ila 2 saniye arasında değişmektedir. Çok zayıf zeminlerde doğal titresim periyodu 2 saniyeye kadar çıkabilir. Bu da 10-20 katlı binaların yapı periyodu ile benzeşim gösterir. Deprem esnasında zemin-bina etkileşimi ile oluşan bina titreşim genliğinin büyümesi olayı, binanın rezonansa girmesi olarak adlandırılır. Zemin titreşim frekansı ile bina öz frekansının aynı olması durumunda, binayı titreştiren kuvvet aynı doğrultuda olacağından, bina titreşiminin genliği de büyür, daha büyük salınım yapar. Deprem esnasında herhangi bir bina rezonansa girerse binanın hasar derecesi artar. Bunun için zayıf zeminlerdeki bina hasarları daha büyük olmaktadır. Aynı hakim periyotlu zemin üzerine inşa edilmiş değişik yükseklikte yapılarda farklı hasarların gözlenmesi bu yüzdendir. Bu nedenle zayıf zeminler üzerine yapı hakim periyodu düşük olan daha az katlı binalar tasarlanması daha uygundur.

Sıkça duyduğumuz sıvılaşma (Liquefaction) ise yüksek yeraltı suyu seviyesi olan bölgelerde kum-silt gibi taneli ve gevşek malzemeden oluşan zemin katmanlarının deprem sırasında taşıma gücünü kaybetmesidir. Zeminin sıvılaşması neticesinde binalarda önemli ölçüde oturmalar ve hasarlar meydana gelir.

Ayrıca, depreme karşı davranışlarındaki olumsuzluklar nedeni ile düzensiz binalar’ın tasarımından ve yapımından kaçınılması gerekir. Binanın deprem davranışının öngörülebilir olmasını sağlamak üzere taşıyıcı sistemin olabildiğince sade ve basit olması, tasarımın temel kuralıdır.  Bina taşıyıcı sisteminin planda düzenli ve simetrik olarak düzenlenmesi ile, düşey doğrultuda da düzenli biçimde tasarlanması çok önemlidir. Aşağıda size bina düzensizliklerine ait birkaç örnek vereceğim.

Plandaki düzensizlikler, genelde dilatasyon uygulamadan ‘’U’’ veya ‘’L’’ şeklinde yapılan binalar ve plandaki çıkıntılardır.

Yapılarda Plandaki  Düzensizlikler

Ayrıca, taşıyıcı sistemlerin planda simetrik olarak düzenlenmemesi binada burulma etkileri yaratır. Burulma etkisi genelde binanın rijitliğini arttıran perde duvarların simetrik olarak düzenlenmemesinden kaynaklanmaktadır.

Plandaki Düzensizliklerden Olusan Gerilme Yoğunlaşması ve Burulma Etkisi

Yumuşak kat olarak nitelendirilen bazı katlardaki rijitlik azaltılması istenmeyen bir durumdur. Bu ülkemizde genellikle giriş katlarındaki mağaza gibi ticari mekanlardaki yüksek tavan ve açık cephe tasarımlarından kaynaklanmaktadır. Ayrıca, taşıyıcı sistemin düşey elemanlarının (kolon veya perdelerin) bazı katlarda kaldırılarak kirişlerin veya guseli kolonların üstüne veya ucuna oturtulması, ya da üst kattaki perdelerin altta kolonlara oturtulması, düşey elemanların süreksizliği için diğer örneklerdir.

Yapıda Düşey Düzensizlikler ve Yumuşak Kat

Çok güncel bir konu olan mevcut yapıların depreme karsı güçlendirilmesinden de kısaca söz edeceğim. Mevcut binaların güçlendirilmesi; deprem hasarlarına neden olacak kusurlarının giderilmesi, deprem güvenliğini artırmaya yönelik olarak yeni elemanlar eklenmesi, kütle azaltılması, mevcut elemanlarının deprem davranışlarının iyileştirilmesi, kuvvet aktarımında sürekliliğin sağlanması türündeki işlemleri içerir. Binanın kolon, kiriş, perde, birleşim bölgesi gibi deprem yüklerini karşılayan elemanlarında dayanım kapasitelerinin artırılmasına yönelik olarak uygulanan işlemler, eleman güçlendirmesi olarak tanımlanır.  Ayrıca, binaya yeni elemanlar eklenmesi veya deprem etkilerinin azaltılması amacıyla binanın kütlesinin azaltılması işlemleri sistem güçlendirmesi olarak tanımlanır. 

Betonarme kolonların güçlendirilmesi, betonarme mantolama ve çelik veya lifli polimer sargılarla sağlanır. Aynı yöntem kirişlerin güçlendirilmesinde de kullanılır.  Mevcut binaların yeni betonarme perdeler eklenerek güçlendirilmesi de ülkemizde en çok uygulanan tekniklerden bir tanesidir.

Ayrıca binadaki mevcut dolgu (tuğla, biriket veya ytong) duvarlar duvar yüzüne uygulanan hasır çelik donatılı, özel karışımlı sıva tabakası ile veya duvar yüzüne uygulanan lifli polimerler ile güçlendirilebilir.

Diğer bir yöntem de; deprem yüklerinin azaltılması amacıyla binanın kütlesinin azaltılması için binanın üst katının veya katlarının iptal edilerek kaldırılması, mevcut çatının hafif bir çatı ile değiştirilmesi, çatıda bulunan su deposu vb. tesisat ağırlıklarının zemine indirilmesi, ağır balkonların, parapetlerin, bölme duvarların, cephe kaplamalarının daha hafif elemanlar ile değiştirilmesidir.

Son olarak da önlenmesi mümkün olan fakat deprem sırasında oluşan ve can kaybı ve yaralanmalara sebep olan yapısal olmayan hasarlardan bahsedeceğim. Bu hasarlar aynı zamanda, kurtarma ve yardım operasyonlarına engel oluştururlar, büyük maddi kayıplara yol açarlar ve depremin ardından hayata devam etmeyi zorlaştırırlar. Yapılan bir araştırmaya göre 1999 İzmit depremindeki yaralanmaların %50’si, ölümlerin %3’ü yapısal olmayan hasarlardan kaynaklanmıştır.

Yapısal olmayan hasarların en yaygın olarak tanımlananları; giydirme cephe elemanları, bacalar, iç bölme duvarlar, asma tavanlar, aydınlatma armatürleri ile hareketli ve sabit mobilya, eşya ve ekipmanlardır. Hareketli ve sabit mobilya ve ekipmanlar ise; elektronik cihazlar, büfeler, gardroplar, kitaplıklar, duvardaki aynalar, raflardaki ağır objeler, beyaz eşyalar, sıcak su üreticileri gibi tesisat elemanları olarak sıralanabilir.

Deprem sırasında yapısal olmayan risklerin azaltılması amacıyla, yukarıda sıraladığım yapısal olmayan sistemlerin ve objelerin basit önlemlerle sabitlenmesi gerekmektedir. Böylece, depremin neden olduğu yaşamsal, fiziki ve maddi hasarlar önemli ölçüde azalacaktır.

Eski efsanelerde olduğu gibi Namazu gibi bir suçlu aramadan, depreme karşı hazırlıklı olalım ve güvenli yapılar inşa edelim...

Munis Özer

İnşaat Yüksek Mühendisi