Sismograf ve Sismik İzolatörler

Deprem ve yer hareketlerini inceleyen bilim dalına sismoloji (deprem bilimi) denir; bu alanda çalışan bilim insanlarına sismolog adı verilir. Depremler yerin derinliklerinde meydana geldiğinden doğrudan ölçülemez; bu nedenle depremleri anlamak için özel bilimsel araçlar ve teknolojiler geliştirilmiştir.

Sismograf

Yer sarsıntılarının ivmelerini (veya yer değiştirmelerini) zaman ile ilişkilendirerek kaydeden cihaza sismograf (depremyazar, depremölçer) denir; sismograflar tarafından yapılan kayda sismogram denir. Sismograflar, depremlerin yeri ve büyüklüğünün belirlenmesinde kullanılan en önemli araçlardan biridir.

En basit sismograf türü, bir ucu sabitlenmiş, diğer ucunda bir kayıt kalemi bulunan, yay ile desteklenmiş ağırlıklı bir çubuktan oluşur. Herhangi bir sarsıntı anında üzerindeki ağırlık sabit kaldığı için çubuğun diğer bölümleri salınır; kayıt kalemi, saat ibresi yönünde ağır ağır dönen bir silindirin üzerinde sarsıntıları tespit eder. Kayıt cihazı, sismik dalgaların şeklini ve genliğini bir kâğıda (analog) veya dijital dosyaya kaydeder. Bu bilgiler, depremlere karşı hazırlıklı olunmasını sağlar ve can kayıplarının en aza indirilmesine yardımcı olur; deprem erken uyarı sistemleri, sismik dalgalar henüz yer yüzeyine ulaşmadan önce insanları uyarmak için sismograflardan alınan verileri kullanır.

Türkiye'de Boğaziçi Üniversitesi Kandilli Rasathanesi ve Deprem Araştırma Enstitüsü ile AFAD (Afet ve Acil Durum Yönetimi Başkanlığı) depremlerle ilgili bilgi veren kurumlardır. Bu kurumların fay yakınlarına yerleştirilmiş sismograf ağları vardır; birçok farklı istasyondan gelen veriler merkezlerde toplanarak depremin merkez üssü, odak derinliği ve büyüklüğü gibi parametrelerin belirlenmesinde kullanılır.

Sismografların kullanım alanları: - Yer kabuğundaki ani hareketleri kaydederek depremlerin yerini, büyüklüğünü ve derinliğini belirler. - Tsunami riski taşıyan bölgelerde deniz altındaki sismik hareketleri izleyerek erken uyarı sistemlerini destekler. - Belirli bir bölgedeki deprem riski hakkında bilgi sağlar. - Yer altındaki petrol, doğal gaz ve diğer kaynakların tespitinde kullanılır. - Yer kabuğunun derinliklerindeki yapıları incelemek için kullanılır. - Aktif volkanik bölgelerdeki yer hareketlerini izlemek için kullanılır. - Yeni yapılacak inşaatların zemin etüdü için kullanılır.

Sismik İzolatörler

Deprem doğa kaynaklı bir afet olduğundan önceden bilinmesi ve engellenmesi mümkün değildir; bu nedenle mühendisler, depreme dirençli yaşam alanları tasarlayarak olası bir depremdeki can ve mal kaybını en aza indirmeyi amaçlar. Sismik izolatörler, depremlerin olumsuz etkilerini azaltmak ve yapıların dayanıklılığını artırmak için geliştirilmiş bir teknolojidir. Sismik izolatör kullanılan binalarda orta şiddetli depremler sonucunda meydana gelebilecek hasarların engellendiği, şiddetli depremlerde ise hasarların en düşük seviyeye indirildiği tespit edilmiştir.

Sismik izolatörler, binanın temeli ile üst kısmı arasına yerleştirilerek esnek bir yapı oluşturulur; bu yapı binayı iki parçaya ayırarak depremin dinamik yüklerinin üst yapıya daha az iletilmesini sağlar.

Yapısı: Dikdörtgen veya daire şeklinde olan izolatörler, kauçuk ve metal plakaların birbirine bütünleştirilmesiyle oluşturulur. Yatay yönde esnekliği yüksek olan kauçuk ve düşey yönde dayanımı fazla olan metal plakalar birlikte kullanılır: metal plaka binanın ağırlığını taşırken, kauçuk plaka deprem dalgalarının şiddetini azaltır.

Sismik izolatörler binaların temeline veya bodrum katına yerleştirilir; bu sayede depremin enerjisinin bir kısmı sönümlenerek üst yapının yalnızca küçük salınımlar yapması sağlanır ve binanın yapı güvenliği artar. Sismik izolatörler özellikle büyük yapılar, hastaneler, müzeler, köprüler, kamu binaları gibi önemli yapılarda tercih edilmektedir.

Göreli Yer Değiştirme

İki nokta veya cisim arasındaki yer değiştirme farkına göreli yer değiştirme denir; bir cismin son konumu ile ilk konumu arasındaki farkın başka bir cismin veya noktanın hareketine göre değerlendirilmesidir. Deprem sırasında geleneksel bir binanın katları arasındaki göreli yer değiştirme miktarı oldukça fazladır; yatay doğrultudaki yüksek göreli yer değiştirme binaların zarar görmesine neden olur. İzolatör kullanılan binalarda ise katlar arasındaki bu yer değiştirme miktarı azaltılarak binanın hasar görme riski en aza indirilir.

Örnek: Elektriksel İzolatör ile Sismik İzolatör Karşılaştırması

Elektriksel ve sismik izolatörler, çevrelerinden gelen dış etkilere karşı yapılara koruma sağlaması bakımından benzerdir: elektriksel izolatörler iletkenlerin zarar görmesini engelleyip elektriksel güvenliği sağlarken, sismik izolatörler binaları depremin yıkıcı etkisinden koruyarak yapısal güvenliği artırır. Her iki tür izolatör de enerji iletimini kontrol etme ve koruma sağlama işlevini ortak olarak yerine getirir; ancak farklı dış etkilerle (elektrik akımı / deprem dalgası) başa çıkmak için farklı teknik özelliklere sahip malzemelerle üretilirler.

Özet

• Sismograf, yer sarsıntılarının ivme/yer değiştirmesini zamana bağlı olarak kaydeden bir cihazdır (kaydı sismogram olarak adlandırılır); depremin yerini, büyüklüğünü, derinliğini belirlemede ve erken uyarı sistemlerinde kullanılır. Türkiye'de Kandilli Rasathanesi ve AFAD bu alanda çalışan başlıca kurumlardır.
• Sismik izolatörler, kauçuk (yatay esneklik) ve metal (düşey dayanım) plakalardan oluşan, binanın temeliyle üst kısmı arasına yerleştirilen yapı elemanlarıdır; deprem enerjisinin bir kısmını sönümleyerek üst yapının küçük salınımlar yapmasını ve göreli yer değiştirmenin azalmasını sağlar.
• Sismik izolatörler özellikle hastane, müze, köprü ve önemli kamu binaları gibi büyük yapılarda kullanılır; elektriksel izolatörlerle ortak noktası enerji iletimini kontrol ederek koruma sağlamasıdır, ancak farklı fiziksel etkilere (elektrik/deprem) karşı farklı malzemelerle tasarlanırlar.