Deprem Nasıl Oluşur, Binaları Nasıl Etkiler?

7,7 büyüklüğündeki Pazarcık ve akabinde gerçekleşen 7,6 şiddetindeki Elbistan depremleri; Adana, Osmaniye, Hatay, Gaziantep, Kilis, Diyarbakır, Adıyaman, Kahramanmaraş, Malatya, Şanlıurfa illerimizi kapsayan çok geniş bir coğrafya içinde felaket boyutlarında yıkıma, can ve mal kaybına neden olmuştur.

Bu afetin olumsuz sonuçları, önümüzdeki süreçte daha anlaşılabilir ve somut verilerle ortaya çıkacaktır. Böylesine büyük bir yıkım, can ve mal kayıplarının bir daha yaşanmaması en büyük dileğimizdir.

Konunun güncelliği ve önemi nedeniyle; bu makalemizde “depremlerin oluş mekanizması ve yapılarımıza olan etkileri”, gelecek makalemizde ise “Kahramanmaraş ve çevresinde meydana gelen depremler” hakkında kısa bir değerlendirme yapacağız.

Deprem Nedir, Nasıl Oluşur?

Yer kabuğu ile çekirdek arasındaki “magma” (yer altında, sıvı veya hamur kıvamında gazlarla doymuş olarak bulunan eriyik bölge) denilen kısmın dinamik yapısı, yüksek ısı ve yer kabuğundaki çökme gibi etkenler nedeniyle yer altı kuvvetleri oluşur. Depremler de işte bu yer altı kuvvetlerinin meydana getirdiği yatay/düşey yöndeki gerilmeler nedeniyle, yer kabuğunu oluşturan ve genel olarak henüz yerleşmemiş kayaçların hareket etmesi sonucu oluşan jeolojik olaylardır.

Yer kabuğunu oluşturan her bir parça ‘’levha’’ olarak adlandırılır. Bu levhalar dinamik tesirler nedeniyle sürekli hareket halindedir (levha tektoniği). Dünyamızın giderek soğuması ve yer kabuğu yoğunluğunun artması nedeniyle levha hareketleri kendi kendine tekrar eden bir süreç oluşturmuş ve bu süreç Dünya’nın yüzey şeklini biçimlendirmiştir. Bu değişim sonsuza kadar devam edecek ve depremler de süregelecektir.

Depremlerin Yayılma Biçimi ve Sismik Dalga Hareketleri

Levhaların hareketi, beraberinde “maddesel yayılma” dinamiğini oluşturur ve oluşan hareket “sismik dalgalar” hâlinde yer kabuğunun başka noktalarına taşınır. Bu dalgalar; hızları, yayılma biçimleri ve etkileri birbirinden farklı olan dört ana deprem dalgası olup, şu başlıklara ayrılırlar:

P (Primary) Dalgaları: En hızlı olan ve sismografa en önde ulaşan haberci dalga türüdür. Kayaçların içinde bir akordeon gibi doğrusal olarak hareket ederler.

S (Secondary) Dalgaları: Sadece katı zeminde hareket eden bu dalgalar, P dalgalarından sonra ikincil olarak hareket eden hızlı dalgalardır. Hareket yönüne dik olarak aşağı yukarı gidip gelirler.

Love (L) ve Rayleihg (R) Dalgaları; Dalgalar yüzeye çıkınca L ve R dalgaları adını alırlar. Yüzeyde suya atılan taşın oluşturduğu halkalar gibi hayal edebiliriz. L dalgası yanlara doğru hareket ederken, R dalgası her yöne ve dairesel olarak hareket edebilir. Yeryüzü yarıkları, burulmalar ve binalardaki yıkıcı etkiler bu dalgalar sebebiyle olur.

Karıştırılan Kavramlar: Şiddet ve Büyüklük

Genellikle “şiddet” ve “büyüklük” kavramları halkımızca karıştırılmaktadır. Bunlara açıklık getirmek gerekirse şöyle özetleyebiliriz:

Depremin şiddeti: Depremin yapılarda oluşturduğu zararın niteliği ve miktarına göre mevcut cetveller yardımıyla şiddet derecesi belirlenir. Kullanılan ölçeğin adı, I ve XII arası şiddet cetveli olan “Mercalli” ölçeğidir. Yapılarda oluşan hasara göre I-XII arasında, şiddet cetvelleri kullanılarak deprem şiddeti tespit edilir. Bunun aletsel ölçümle ilgisi yoktur.

Depremin Büyüklüğü: Depremin açığa çıkardığı enerjiyi ölçmek için logaritmik “Richter” ölçeği kullanılır ve ölçümü sismografla yapılır. Hepimizin her gün duyduğu sayısal değerler, depremin büyüklüğü ile alakalı olup, bu değerler Richter ölçeğine göre ifade edilmektedir. Büyüklük, şiddet olarak ifade edilmemelidir. Logaritmik açıdan, deprem büyüklüğünün Richter ölçeğine göre 1 birim artması, deprem dalgası genliğinin 10 katına çıkması ve yayılan enerjinin 32 kat artması anlamına gelir.

Örneğin; Kahramanmaraş ve çevresinde meydana gelen deprem 7,7 büyüklükte ölçülmüşse, bu depremin şiddet karşılığı tabloda XI olarak ifade edilir. Bunun cetvellerdeki karşılığı; “çok ağır yıkıcı” depremdir.

Tam Olarak Anlaşılmayan Kavram “İvme”

Medyada sıkça işittiğimiz ve halk arasında pek anlaşılamayan ivme ne anlama geliyor? Bu kavram fizik biliminde “birim zaman süreci içinde değişen hız miktarı” şeklinde tanımlanmış olup, zaman ve hızla birlikte bir anlam ifade eder.

Yer çekimi ivme değerinin 9,81 m/sn² olması, yere düşen bir cismin hızının her saniyede 9,81 metre artacak olması demektir. Basit bir örnek verirsek; sabit hızla giden bir otobüsün frenine aniden kuvvetlice dokunmak veya itinalı biçimde yavaşça dokunmak, yolcular için farklı etkiler oluşturur. Otobüsün ani şekilde yavaşlaması, fiziki ivme kazanan yolcuların ön tarafa savrulmasına neden olur. Eylemin şekline göre bu ivme fazla ya da az olabilir. Tıpkı (birçok parametreye bağlı olarak) deprem dalga hareketinin meydana getireceği ivme gibi. Deprem ivmeleri; bina tasarımı, statik hesaplar ve tahkiklerde en önemli sayısal değerler olarak kullanılmaktadır.

Deprem Dalgalarının Yapıya Ulaşması ve Yapı Üstündeki Etkileri

Dalgalar, özellikle alüvyon ve gevşek zeminlerden kolaylıkla geçerek hedeflerini bulurlar. Deprem dalgalarının; hızları, özellikleri, genlikleri, zemin periyodu, odak noktası ile yapı arasındaki mesafe ve içinden geçtiği zeminin cinsi vb. faktörler, dalganın yapı üzerinde oluşturacağı etkileri belirler.

Yapılan çalışmalar, geçmiş depremler ve sismografik ölçümlerle, her bölgenin kendine has yapısına bağlı olarak zemin ivmeleri belirlenmiştir. Sıkça karşımıza çıkan kırmızı renkle fayların gösterildiği Türkiye haritası, işte bu ivme değerlerine göre tanzim edilmiştir.

Depremin ivmesi, dalga hareketinden dolayı binada da bir ivme meydana getirir. Ancak deprem yer ivmesi ile bina ivmesi arasındaki değer aynı değildir. Yer ivmesi ve binada öngörülen ivme mevcut dokümanlar, saha çalışmaları, eski depremler ve aletsel ölçümlerle bulunmuşken; yapı tasarım ivmesi, deprem yönetmeliği çerçevesinde birçok parametreye bağlı olarak hesaplanır.

Bütün bu verilerden hareketle, tasarım ivmesi ile yapı ağırlığının çarpımı sonucunda bulunacak zıt yönlü atalet kuvveti, “yapıya etkiyen tasarım deprem kuvveti” olarak kabul edilir. Bundan sonra yapılacak iş, bulunan tersinir deprem kuvvetine göre, deprem yönetmeliği ve ilgili standartlar ve mevzuat çerçevesinde yapının tasarlanması, yapı mevcut ise güvenliğinin tahkiki veya güçlendirilmesidir.