Binaların Yıkım Testleri;Japonya’daki birçok eski ev, modern deprem kodunu karşılamıyor ve 1995’te Kobe gibi ölümcül depremlerde büyük bir sorumluluk kanıtladı. E-Savunma’da yıkım için tam ölçekli testler, toplum için yaygın risklerini ve bunları takviye etmenin etkinliğini ölçüyor güçlendirmeler.
17 Ocak 1995’te Japonya’nın Kobe kentinde 6,8 büyüklüğünde bir deprem meydana geldi. Hasar beklentileri aşarak, çeşitli bina tiplerindeki yapısal zayıflıkları trajik bir şekilde ortaya koydu. Yıkımın çoğu eski evlerde meydana geldi. Ağır kiremitli çatılar, sık sık tayfunlara karşı geleneksel bir önlemdi, ancak onları tehlikeli bir şekilde ağır hale getirdi. Birçok ev ahşap direk ve kiriş çerçevelerinde yetersiz çapraz destek nedeniyle devrildi. Aşağı hikayeler, zorlamayı yukarıdan desteklemek için mücadele ettikçe yol açtı.
1960’lı yılların belediye binası da dahil olmak üzere çok katlı beton binalar, bir veya daha fazla hikayenin yer aldığı sürekli yıkıcı gözleme çöker. Sütun ızgaraları, yetersiz takviye nedeniyle toplu olarak kesildi. Mermi trenlerini ve diğer hayati demiryolu ve karayolu altyapısını destekleyen beton ve çelik viyadükler de ağır hasar gördü. Büyük bir yüksek trafik arteri olan Hanshin Otoyolu’nun bölümleri yan yana uzanmıştı – felaketin kalıcı bir görüntüsü. Başka yerlerde, ara sokaklar enkaz tarafından engellendi. Gridlock, şehir hakkında çıkan yangınların artmasıyla çaresizlikten kurtulma çabasını engelledi.
Toplamda, yaklaşık 150.000 mülk deprem ve ardından çıkan yangınlar tarafından harap edilerek 300.000 evsiz kaldı. 6.300 kişi hayatını kaybetti.
Kodların revize edildiği 1981’den sonra inşa edilen yapılar daha az hasar gördü. Bununla birlikte, çökmüş yapıların bazıları bu güncellenmiş düzenlemeleri karşılamak üzere tasarlanmış ve güvenli olduğu hesaplanmıştır. Bu şaşırtıcı başarısızlıklar tedirgin edici bir gerçeği ortaya çıkardı: sadece hesaplamalar, binaları büyük bir sismik olayda çökerten karmaşık hareketleri tam olarak tahmin edemedi.
Bugün, mühendisler bir binanın bileşenlerinin gücünü hesaplar ve analitik bilgisayar modelleri oluşturarak yapının dinamik kuvvetlere tepkilerini inceler, ancak bunların doğrulanması zor olabilir. Onlar zorunlu olarak soyut simülasyonlardır. Küçük ölçekli maketlerin test edilmesi, gerçek dünya performansının göreceli bir ölçüsünü sağlayabilirken, minyatürleştirmeleri tam ölçekli kuvvetlerin gerçek etkilerini bozabilir. Tüm şüpheleri ortadan kaldırmak için, kişinin tam ölçekli bir model oluşturması ve sismik gücünü doğrulamak ve kritik herhangi bir başarısızlık noktasını ortaya çıkarmak için tam kuvvetli bir deprem simülasyonu yapması gerekir. Bu ölçeğin bir test ekipmanı, engelleyici olarak maliyetli olsa da, lojistik olarak imkansız görünebilir. Ancak Japon hükümetinin yaptığı şey tam olarak budur.
Kobe’nin hemen ardından, Japonya Ulusal Yer Bilimleri ve Afet Önleme Enstitüsü (NIED), her türlü yapıyı 7 büyüklüğünde bir depremin tam gücüne maruz bırakabilecek tam ölçekli bir simülatör planlamaya başladı. 2000 yılının başlarında NIED, Kobe’nin sadece otuz kilometre kuzeyinde bulunan Hyogo Deprem Mühendisliği Araştırma Merkezi’nin yapımına başlamıştı.
2005 yılında NIED, E-Savunma adını verdiği bu yüksek teknoloji tesisini tamamladı. Adı, yüksek teknoloji ürünü bir askeri kurulum gibi gelebilir. Aslında, Japonya’nın en büyük güvenlik riski olan hiperaktif jeolojisiyle mücadeledeki rolünü simgeleyen Dünya Savunması’nın kısaltmasıdır. Ülkenin en büyük tehdidi aşağıdaki yerden geliyor. E-Savunma, kendi başına bir mühendislik harikasıdır – Japon şehirlerini popüler manga ve anime serilerindeki imhadan korumak için savaşan robotik mecha devleriyle karşılaştırılabilir harika yıkıcılık.
Deney Binası olarak bilinen muazzam bir depoda, ahşap evler, beton ofisler ve 1.200 tona kadar olan her türlü yapı, kinetik bir platformun üzerine yerleştirilir ve bir moloz yığınına dayanıp dayanmadığını görmek için şiddetle çalkalanır. E-Savunma dünyanın en büyük sarsıntı masasıdır.
Test katına bakan bir kontrol odasından, bilgisayarlar hareketli platformun altına gizlenmiş bir dizi pnömatik pistonu koordine eder. Birlikte hareket ederek, 20 x 15 metrelik masayı her yöne iterek, Kobe’deki gibi gerçek hayattaki depremler sırasında sismografların kaydettiği düzensiz dönme koreografisini tekrarlarlar.
Teste hazırlanırken, yapılar bitişik bir hangarın içine inşa edilir, bir portal vinci tarafından deney deposuna çekilir ve masaya yerleştirilir. Yapı boyunca yerleştirilen sensörler, sallanma başladığında binanın hareketini izler. Bu canlı veriler kontrol odasındaki bilgisayarlara geri beslenir ve daha sonraki analizler için kaydedilir.
Sadece güçlü yükleri kontrol etmekle kalmayıp aynı zamanda bu güçlü yükleri sürdürebilecek devasa bir hidrolik mekanizma tasarlamak kendi başına önemli bir mühendislik başarısı oldu. Şiddetle kıvrılan 200.000 tonluk bir yükün kuvvetleri, tablonun temelini doğrudan ana kayaya sağlamlaştırmayı gerektirdi.
Sallama tezgahı, lowrider arabaları yukarı ve aşağı krikoyla süsleyen süspansiyonlar gibi hidroliklerle çalışır. Komşu bir kulübede, dört büyük 4.300 beygir gücünde gaz motoru, sistemi basınçlandıran hidrolik pompalara güç sağlar. Parlak kırmızı metal akümülatörlerin yükselen bir bankı, hidrolik sıvısının akışını düzenler. Kontrol odasında arkadan, bir bilgisayar sismik bir olayın kaydedilmiş hareketlerini, servo valflerin açılmasını ve kapanmasını, masayı süren yirmi dört pistona basıncı serbest bırakmasını bildiren sinyallere dönüştürür.
Depremde, dalgalar depremin merkez üssünden yayıldıkça zemin sadece bir taraftan diğerine itilmez. Yer değiştirme üç yönde de gerçekleşir, bu nedenle sismograflar X, Y ve Z eksenleri boyunca yer hareketini kaydeder. 3D kuvvetler yapısal davranışı tahmin etmeyi ve hazırlamayı zorlaştırır. E-Savunma’nın eşsiz bir özelliği, hareket vektörlerinin üçünde de kaydedilen herhangi bir depremi sadakatle tekrar oynatabilmesidir.
Dev pistonlar, tablayı her eksen boyunca hareket ettirmek için hizalanır. İki esnek piston seti, X ve Y eksenlerinde ± 1,0 metre sarsar – aynı anda saniyede maksimum 200 cm’lik bir hızda yan yana ve ileri geri arkaya geçer. Dikey olarak hizalanmış on dört piston, masayı aşağıdan destekler ve saniyede 70 cm maksimum hızda ± 0,5 metre yükseltir veya alçaltır. Bu ölçekte hareket özgürlüğü, piston kollarının platform dönerken eklemlenmesini sağlayan özel 3D evrensel eklemler gerektiriyordu.
Kameralar, yapının içindeki ve dışındaki sarsıntıları kaydederek, büyük şokları sallama ve emme yeteneğini yakalar. Başarısızlığı incelemek de aynı derecede önemli olabilir. Bazı deneyler, yıkıcı çöküşe yol açabilecek zayıf noktaları belirlemek için tasarlanmıştır. Diğerleri, aynı takviyeli ve değiştirilmemiş evleri yan yana test ederek ek sismik güçlendirmelerin etkinliğini doğrulamaktadır.
Test konusunun içindeki oda tipik bir yemek odası gibi döşenmiştir. Simüle edilmiş depremde, sandalyeler, masalar ve dolaplar kayar ve devrilir, böylece herkesin ilişki kurabileceği büyüklükte görsel bir gösterge sağlanır. Gerçek depremlerde, çoğu ölüm ve yaralanma, hastaneler gibi kritik tesislerde özellikle akut bir endişe olan düşen veya uçan mobilya ve nesnelerden kaynaklanır. E-Defense, hareketi tamponlamak için tasarlanmış nemlendirme sistemlerini denedi. Bir çalışma, kukla cerrahlar ve hastalar tarafından yönetilen sahte ameliyathanelerle birlikte çok düzeyli bir hastane inşa ederek etkinliklerini göstermiştir.
Büyük depremlerin yeniden canlandırılması mühendislere, düzenleyicilere ve şirketlere en üst düzey güvenlik doğrulama ve analizi sağlar. Görüntüler ayrıca, büyük bir depremin açığa çıkarabileceği şiddet kuvvetleri sakinine ve etrafımızdaki binaların göreceli kırılganlığına, günlük yaşamlarımıza devam ederken kalıcılığı ve istikrarı kabul ettiğimiz hatırlatıyor.
Sarsıntılar Japonya’daki günlük yaşam gerçeğidir. Öyle ki, dünyanın diğer bölgelerinde manşet yapacak önemli depremler çok fazla onay almadan geçiyor. Nüfus, sadece istikrarsızlığa katlandı. Sallanma ve sarsıntıların sık sık duyulması, binaların statik olmadığı, ancak kinetik mekanizmalar gibi davrandığının altını çizmektedir. Japonya’nın uzun kereste inşaat geleneği, sismik aktiviteye verdiği cevabı somutlaştırıyor. Direkler ve kirişler, vidalar veya çiviler olmadan sofistike birbirine kenetlenen eklemler tarafından monte edildi. Bu bağlantılar, şokları emmek için artikülasyon yapabilir ve kayabilir. Örneğin, antik tapınakların ahşap sütunları, temel taşlarının üstünde durur ve yüzyıllar boyunca tüm yapıyı şok dalgalarıyla sempatik bir şekilde atlar.
Modern inşaatın etkinliği, 2011 Tohoku depreminin ardından sallanan Tokyo gökdelenlerinin Youtube videolarının altını çiziyor. Binaların bu ölçekte hareket ettiğine şahit olmak, onların sağlam, kırılgan ve inatçı nesneler oldukları zımni algımıza meydan okuyor. Ancak bu tektonik olarak aktif topraklarda yaşamak, bu varsayımları yapmak potansiyel olarak tehlikelidir.
Pazarlama, kökleşmiş kaygıların altını çizmeye yardımcı olur. Sallama tablosu testlerinden gelen görüntüler genellikle bir promosyon aracı olarak gösterilmektedir. Japon TV’deki büyük ev inşaatçılarının reklamlarını görmek, evlerinin gururla sallanmaya nasıl karşı koyduğunu göstermek yaygındır. Müşterilere evlerin güvenli olduğu konusunda güvence vermekle birlikte, bu reklamlar, izledikleri evin çok sağlam olup olmadığını da sorgulayabilir.
Halkın bilinçlendirilmesi (ve belki de sağlıklı bir paranoya ölçüsü) sayesinde yapısal güvenlik, Japon ev alıcılarının düşündüğü en önemli faktörlerden biridir. Bu kısmen, 15 yaşından büyük evlerin neden satılamaz olduğunu ve genellikle sadece 30 yıl sonra yıkıldığını açıklar. Uygulamada, tüm yeni ahşap evler, çökme riskini büyük ölçüde ortadan kaldıran modern kodlara uygun olarak denetlenmelidir. Çok sayıda dikkat, aynı zamanda, hepsi gelişmiş güvenlik adına, çelik şok emiciler ve hovercraft benzeri temeller gibi oldukça şüpheli yapısal takviyelere de yol açar.
E-Savunma ayrıca eski evleri geriye dönük olarak takviye etme yöntemlerini incelemek için test etti. İkinci Dünya Savaşı sonrası patlamada inşa edilen birçoğu, zayıf torna ve alçı duvarlarla desteklenen kiremitli çatılara sahiptir. Kobe’nin gösterdiği gibi, çoğu yeterli çapraz destek, çelik bağlar veya kontrplak kılıftan yoksun olan bu evler, özellikle ülkenin inşa edilmesinden bu yana yaşayan orantısız geriatrik popülasyonu için hala yaygın bir risk oluşturmaktadır.
Tesis dünyadaki tek tesis olduğu için, yabancı şirketler ve kuruluşlar da deneylerini gerçekleştirmek için Japon tesisine seyahat ediyorlar. Simpson Strong-Tie® ve bir İtalyan / Avusturya konsorsiyumu, E-Savunma’da çığır açan yedi katlı ahşap yapıları test etti.
Miki tesisi dünyanın en büyük tesisi olmasına rağmen NEID, dünyanın en büyük yağmur simülatörünü işlettiği Tsukuba’daki tesisinde 15 x 15 metrelik bir sallama masası daha işletiyor. Şimdilik çok açık nedenlerle, Japonya’nın Nükleer Enerji Mühendisliği Şirketi kendi 15 x 15 metrelik masasını da işletiyor. Kaliforniya Üniversitesi San Diego’nun 12,2 x 7,6 metrelik açık hava sallama masası da dahil olmak üzere dünyanın diğer ülkelerinde 7 metreden daha kısa çalkalama tabloları bulunmaktadır. Ancak hiçbiri E-Savunma’nın ölçeği ve karmaşıklığı ile uyuşmuyor.
Yirmi yılda meydana gelen iki yıkıcı deprem Japonya’nın jeolojik güvenlik açıklarını keskin bir şekilde rahatlattı, ancak ülke sismik risklerini en baştan karşılamaktan kaçınmıyor. E-Savunma, hükümetin kamu güvenliği adına yaptığı devasa yatırımların bir örneğidir. Toprak istinat yapıları dağın kenarlarına yayılır ve deniz duvarları kıyılara uzanır. Bununla birlikte, bu mega ölçekli inşaat mühendisliği projeleri genellikle Japonya’nın devasa inşaat endüstrisini desteklemek için daha fazla tasarlanmış gibi görünmektedir; uzun süredir çok uzak olan valilik politikacılarına geri ödenen rahat bir lehtar. Milyarlarca dolara mal olan deniz duvarları, 20 metrelik tsunami dalgalanmasıyla 2011’de ihlal edildiklerinde ve bazı durumlarda devrildiklerinde boşuna kanıtlandı. Yine de bir kez daha muazzam kamu maliyetiyle yeniden inşa ediliyorlar.
Yaşam boyu bir tsunami simülatörü inşa etmek boşuna olacaktır, çünkü depremin ölümcül serpintilerinden birinin yolunda, heyelan, tsunami veya nükleer erimenin yoluna güvensiz bir şekilde oturduğunda en güçlü ev bile güvenli olamaz. Kobe’nin felaketi yapısal güvenlik açıkları ortaya çıkardı, ancak varlıklı liman kenti o zamandan beri kendini onardı ve hayat orada devam ediyor. Tohoku felaketi, bölgesel ve ulusal planlama ölçeğinde daha derin fay hatlarına maruz kaldı. Sakinlerin esnek ruhuna rağmen, Tohoku’nun iyileşmesi güvencesizliğini sürdürüyor. Felaketten önce bile, bölgenin azalan kıyı toplulukları, Japonya’nın tamamını bir araya getiren zorlu sorunların bazılarını özetledi: küçülen bir nüfus, kırsal uçuş, rekabetçi olmayan bir tarım ekonomisi ve sanayi ve ihracatın kaçınılmaz düşüşü. Tohoku sonrası iktidara gelince, Başbakan Shinzo Abe, üç uçlu – parasal, mali ve yapısal – reform programı ile krizi tersine çevirme sözü verdi. İlk iki ekonomik değişiklik hızla yürürlüğe girmesine rağmen, üçüncü yapısal reformu yerleşik çıkarlar ve kökleşmiş kültürel normlar karşısında durdu. Belki Abe, Japonya’ya uzun zamandır gecikmiş bir sarsıntı vermek için tüm ulusu E-Savunma simülatörünün üzerine yerleştirmesini istiyor.
Kaynak:www.alatown.com/