Patlamalar Yapılara Nasıl Etki Eder?

Mühendisler askeri yapılar dışındaki yapıları sabit, hareketli, kar, deprem ve rüzgâr gibi yüklere karşı güvenli kılmaya çalışırlar. Patlama yükünü dikkate almazlar. Günümüzde giderek artan doğal gaz kullanımı ve terör saldırıları patlama etkisinin de proje aşamasında artık dikkate alınmasını kaçınılmaz kılmaktadır. 

Burada söz konusu edilen patlama savaş dışında olabilecek olan tüp gaz, doğal gaz, kimyasal deposu, yakıt tankeri, yakıt istasyonu patlaması, kazan patlaması ve terör saldırısıdır. Tamamen patlamaya dayanıklı yapıların tasarlanması gerçekçi ve ekonomik bir seçenek değildir, ancak mevcut mühendislik ve mimari bilgi, bir patlamanın etkilerini önlemlerle hafifletebilir.

1995 yılında Oklahoma City’de gerçekleştirilen terör saldırısı bizler için oldukça önemli bir örnek niteliğini taşımakta. Bina önünde park edilmiş bomba yüklü bir kamyon patlatılmış ve bina kısmen çökmüştü. Patlama sırasında binada yaklaşık 360 kişi bulunuyordu. Patlama ve çöken binadan geriye 168 can kaybı ve 800 yaralı kalmıştı. Can kayıplarının çoğu patlamadan ziyade binanın kısmen çökmesinden meydana gelmişti.

Çöken betonarme yapının taşıyıcı sistemi çok kötüydü. Kirişlere oturan kolonlar vardı ve alt katta kiriş açıklıkları yaklaşık 12 metreydi. Alt kolonlarından birinin kaybı kiriş açıklığının 24 metreye çıkmasına, kirişin mafsallaşarak mekanizma oluşmasına ve sonuçta kısmigöçmeye neden oldu.

Peki böyle bir şeyi nasıl önleyebiliriz?

Öncelik, olası bomba patlama yerleri ile bina arasında mümkün olduğunca fazla mesafe oluşturmak olmalıdır. Sıkışık şehir merkezlerinde binanın yeniden konumlandırılması için çok az veya hiç bir alan olmayabilir, ancak mümkün olan yerlerde bu mesafeler sağlanmalıdır. Direkler, ağaçlar ve sokak bankları gibi engellerin stratejik konumuyla sağlanabilir. Böylelikle dış tarafta bulunan kolonların zarardan en az etkiyi alması sağlanmış olur.

Altı garaj, avlulu, içbükey, büyük yüzeyli, yola yakın, çıkmalı, birbirine yakın, yüksek yapılar patlama basıncından ve büyüyerek yansıyan basınçtan büyük zarar görürler. Küçük yüzeyli, dışbükey, yoldan uzak, ağaçlar ile çevrelenmiş yapılar daha güvenlidir.

Patlama dışarıda yaşanırsa;

Yapı cephesinde oluşan basınca karşı en zayıf noktalar kapı ve pencerelerdir. Camlar, kapılar, tuğla duvarlar parçalanır ve yapı içinde büyük bir hızla uçuşur. Şok dalga yapı içine girer, balon etkisi yaratır. Tavan döşeme ve kirişleri yukarı, kolonlar ve duvarlar içeri doğru itilir.

Patlama içeride yaşanırsa;

Kapalı hacimde patlama çok daha büyük etki yaratır. Oluşan basınç büyüyerek yansır. Camlar, kapılar, tuğla duvarlar, eşyalar parçalanır ve yapı içinde ve dışında büyük bir hızla uçuşur. Balon etkisi ile tavan döşeme ve kirişleri yukarı, taban döşeme ve kirişleri aşağı, kolonlar ve duvarlar dışa doğru itilir.

Patlama basıncına öncelikle o hacimdeki elemanlar direnmek zorunda kalır. Döşeme ve kirişlerin yukarı itilmesi döşemenin parçalanmasına, kirişlerin ve kolonların mafsallaşarak mekanizma oluşmasına neden olur. Çünkü büyük yüzeyli döşeme büyük bir toplam kuvvetin etkisindedir ve çok incedir. Alttan yukarı doğru etkiyen böyle bir kuvvet için boyutlandırılmamıştır. Döşeme açıklık momentinin üstte oluşturduğu çekme kuvvetini karşılayacak hiçbir donatı yoktur. Ayrıca, mevcut pilyeler de ters yönde oluşan kesme kuvveti açısından işe yaramazlar.

Kirişler için de durum aynıdır. Açıklıklarında üstte genelde sadece montaj donatısı vardır. Yukarı doğru oluşan itme kuvvetinden üstte çekme oluşturan momenti karşılayamazlar mafsallaşma ve göçme olur.

Döşeme ve kirişlerin yukarı itilmesi sonucunda kolonların eksenel basınç kuvveti azalır, sıfır hatta çekme bile olabilir. Eksenel kuvveti azalan kolonun moment ve kesme taşıma gücü düşer. Ayrıca yanal basınca maruz kalır, kiriş gibi davranır ve aşırı büyük açıklık momenti ve kesme kuvveti oluşur. Bu yükleme durumu için boyutlandırılmamış olan kolon mafsallaşarak kırılır. Kolonun kaybedilmesi kiriş açıklığının büyümesine, mafsallaşmasına mekanizma oluşmasına ve göçmeye neden olur.