Yukarıdaki gösterimde anlatıldığı üzere binalar depremde çeşitli dinamik modlara girerler. Ama bu modlardan sadece bir veya birkaçı binanın deprem anında yıkılmasına veya hasar görmesine neden olacaktır. Deprem mühendisleri işte bu modları tesbit ederek bina dinamik davranışını anlamaya çalışırlar.

Bilgisayar teknolojisindeki gelşmeler artık daha projelendirme aşamasında binanın dinamik modlarını hesaplama imkanı vermektedir. Mühendisler için hazırladığımız Dinamik Analiz bölümünde bunu detaylıca anlatıyoruz. Burada ise herkesin anlayacağı şekilde özetlemeye çalışacağız:

Bilgisayar analizleri ile bina modelinin dinamik davranışı olan modlarını, bu modların hangi periyodlarda meydana geldiklerini ve her bir modun yapı davranışına katkı oranını tesbit edebiliriz. Aynı şekilde mevcut bir bina üzerinde testler yaparak ta o binanın dinamik davranışı tesbit edilebilir. Elde edilen bilgiler:

• Mod şekilleri
• Modların meydana geldiği periyodlar
• Mod şekil kütleye katkı oranlarıdır

Aşağıda bir binanın dinamik davranışı açısından en önemli 4 mod ve bilgileri gösteriliyor:

Deprem anında bu modlar ayrı ayrı veya belli bir sıra ile oluşmazlar çünkü çok kısa bir süre içinde farklı yönlerden farklı karakterde hareketler aynı anda yapıya etkir.

Önemli olan deprem anında zemin hareketi periyodu ile yapı dinamik davranışına büyük etkisi olan modların titreşim periyodlarının çakışmamasıdır. Çünkü böyle bir durumda deprem yapıya önemli ölçüde zarar verebilir.

Deprem spektrumunu anlattığımız sayfalardan aşağıdaki grafiği hatırlayacaksınız. Bu Yarımca'daki istasyonun 17-Ağustos Marmara Depremi spektrumudur. Hatırlayın: aynı depremin farklı zeminler için farklı spektrumları vardır. Ama farzadelim ki bu bina da Yarımca'da istasyonun hemen yanında bulunmuş olsun.

Yukarıdaki modların periyodlarına bakın ve o periyodda, aşağıdaki grafik üzerinde spektrum eğrisini kesen noktaları tesbit edin. İşte o noktalar o modun meydana geldiği andaki deprem ivmesini verirler. Bir modun önem derecesinin etkin kütleye katkı oranı ile bulunduğunu hatırlayın. Bu durumda bu binanın en önemli modu 1. mod olacaktır. 1. Mod 0.74 saniyede meydana gelmiş. Aşağıdaki grafikte 0.74 saniyede ivme 0.7g'dir ve bu değer bu eğri için en yüksek tepe noktasının oluştuğu ana denk gelmektedir. Bir başka deyişle, 1. mod'un oluş anı, depremin en kuvvetli hissedildiği ana denk gelmiştir.

İşte bu çok kritik bir moddur ve eğer proje aşamasında bu davranış tasbit edilip, ona göre önlemler alınmamışsa bina depremde önemli ölçüde sallanacak ve zarar görebilecektir. Dikkat edin, eğer 1. mod 0.5 saniyede meydana gelseydi, o zaman denk gelen ivme 0.45 olacaktı. Hatırlayın:

Kuvvet = deprem ivmesi x bina kütlesi

(İvme değeri ne kadar yüksek olursa, binaya da o kadar çok deprem kuvveti etkir.)

Kırmızı ile gösterilen kaya zemindir. Pembe ile gösterilen ise kumlu zemin. Dikkat edin. Kırmızı eğrinin tepe genişliği (yani en yüksek değerleri aldığı aralık) oldukça kısa ama modlardan biri buraya denk gelmiş: 0.23 saniyedeki 4. mod. Bu modun kütleye katkı oranı %4.3 yani pek önemli bir mod değil. Asıl önemli mod olan 1. mod, kırmızı eğri üzerinde eğrinin düşeyde oldukça azaldığı bir noktaya denk geliyor. Yani depremin en kuvvetli anı değil de daha az olduğu bir anda meydana geliyor. Demek ki bu bina kaya zeminde olsa deprem anında daha az bir deprem kuvvetine maruz kalacak.

Oysa kumlu zemine bakalım. 1. mod, 0.74 saniyede hala pembe eğride depremin en kuvvetli olduğu aralığa denk geliyor. Kaya zeminde 0.74 saniyede ivme 0.7 iken kumlu zeminde ivme 1.4 yani 2 kat artmış durumda. Bina deprem kuvvetini 2 kat daha fazla hissedecek demektir.

Özet olarak, deprem anında bina kendine has modlara girip titreşir. Bu modlardan önemli olan bir veya birkaçı zemin etkisi nedeniyle veya binanın kendi özelliği nedeniyle, depremin kuvvetli hissedildiği bir periyoda denk gelirse; o binanın hasar görme ihtimali çok artar. Bina projelendirme sırasında bu davranış tesbit edilip önemli modların depremin etkisinin daha az hissedildiği periyodlara denk gelmesi sağlanabilir. Ama bazı durumlarda bu davranış engellenemez; mesela bina kumlu zemine yapılacaksa. Böyle durumlarda da bina taşıyıcı elemanlar bu artan deprem kuvvetlerini karşılayacak şekilde tasarlanmak zorundadır.

Farkettiğiniz üzere zeminin dinamik davranış üzerinde çok büyük etkisi vardır. Avcılar deprem merkezine 100 km'den de uzakta olduğu halde; bu semtimizde yüzlerce binanın hasar görmesi ve bazılarının yıkılması, Avcılar zemininin en kötü zemin cinsi olmasından kaynaklanır.

Binalar projelendirirken deprem davranışlarının da çok dikkatli incelenmesi çok önemlidir. Ancak ülkemizde proje mühendisleri bu konuda çok yetersiz bilgiye sahiptirler. Mevcut binaların çok büyük bölümü, dinamik davranış hiç incelenmeden yapılmıştır. Ülkemizde ters giden birçok şey gibi bu da terstir:

• Birçok proje bürosu mevcuttur ve her inşaat mühendisi kolayca proje yapmak için onay alabilir.
• Mühendisler bir meslek yeterlilik sınavına tabi değillerdir; bu nedenle bilgi ve tecrübe seviyeleri ölçülemez.
• Çok sayıdaki proje bürosu rekabeti arttırır, rekabet fiyatı düşürür, düşen fiyat hızlı proje çıkarmayı zorunlu kılar. Hızlı proje çıkarmak için bilgisayar yazılımlarından destek alınır ancak piyasadaki bilgisayar yazılımlarının hiçbiri yetkili bir kuruluş tarafından kontrol edilmemiştir. Ayrıca bu yazılımlar düşük mühendislik bilgi seviyesine hitap ettiklerinden birçok aşamayı basitleştirmişlerdir. Birçok durumda proje mühendisi binanın davranışını detaylı incelemeden bu yazılımlar sayesinde hızlıca proje çizimlerini alıp çalışmayı kısa sürede bitirme gayreti içindedir.
• Bilgisayarların herşeyi mükemmel olarak çözebilecekleri toplumda genel bir kanıdır. Bilgisayarlar ancak mühendisin bilgisi ile birleşirse gerçekten çok büyük faydalar verirler. Bilgisiz mühendis bilgisayar kullanarak çok yanlış projeler de üretebilir ve ne yazık ki bunun ülkemizde olma olasılığı çok yüksektir.