Rezonans Nedir? Etkileri Nelerdir?

2

Rezonans mühendislikte teknik olarak; “genliğin sonsuza gitmesi” şeklinde açıklanır. Periyodik bir etkinin altında olan sistemde salınımlar olduğunu biliriz. Salınımlar esnasında sistemin normal durumuna göre yaptığı yer değiştirme miktarına genlik denir. Bu salınımlar eğer sistemin doğal frekansına eşit olursa, sistemin genliği sonsuza dek artma eğilimi gösterir; bu olaya rezonans denir.

Salınıma neden olabilecek etkiler çok çeşitli olabilir. Örnek vermek gerekirse; kesintili rüzgar etkisi altındaki bir köprü, deprem dalgaları nedeniyle oluşan salınım etkisi altındaki bir bina veya alternatif gerilim etkisi altındaki elektriksel bir sistem rezonansa uğrayabilir. Doğrusal sistemlerin rezonansa girebilmesi için, salınım genliğinin, uygulanan kuvvetle doğru orantılı olması gerekir. Eğer uygulanan kuvvetin frekansı sistemin doğal frekansına eşitse rezonans gerçekleşir. Kesintili rüzgar etkisi altındaki bir köprüyü ele alacak olursak, rüzgarın ani ve değişken esmesinin neden olduğu titreşim ve salınımlar sonucunda köprünün doğal frekansı ile köprünün maruz kaldığı periyodik rüzgar frekansı birbirine eşitlenebilir. Bunun neticesinde salınım genliği sonsuza gitmeye başlayacağından köprü rezonansa uğrayarak bir süre sonra yıkılacaktır. Bunun gerçek bir örneği 1940 yılında Washington’da yapılmış olan Tacoma köprüsünde yaşanmıştır. Bu köprü rüzgar etkisiyle rezonansa girerek yıkılmıştır.

Bu olayın gerçekleşme anını aşağıdaki videodan izleyebilirsiniz:

Depremlerde binaların yıkılmasına neden olan da rezonans olayıdır. Salınımlar binanın doğal frekansına eşit olduğunda, bina artan genliğe ve bunun neden olduğu gerilime dayanamayarak yıkılır. Rezonansa uğrayan bir nesnenin zarar görmemesi mümkün değildir. Fakat nesnenin rezonansa girmesi alınacak önlemlerle engellenebilir. Bu önlem yapının salınımlarıyla titreşimi sönümleyebilmesidir. Günümüzde inşa edilen mimari yapılarda, 9 şiddetine varan oranlarda depreme dayanıklı esneklik toleransı uygulanabiliyor. Bu sayede binalar 9 şiddetine kadar depremin neden olduğu salınımları sönümleyerek, yapının doğal frekansıyla titreşim frekansının eşitlenmesi engelleniyor. Özellikle Japonya’da binalar 9 şiddetine dayanıklı inşa edilir çünkü bu bölgede çok büyük ve aktif fay hatları yer aldığından sık sık depremler yaşanır.

Depremde sadece binalar değil, zemin de rezonansa girebilir. Örneğin, ıslak toprak bir zeminde, depremin yol açtığı periyodik kuvvetler altında kum tanecikleri birbirleri üzerinden kayarak ara boşluklara yerleşebilir. Bu durumda zemin ara boşlukları daha az olan bir kum yığınına dönüşür ve boşlukları dolduran suyun bir kısmı yukarı çıkıp kum yığınının üzerini kaplar. Eğer böyle bir zemine oturmuş binalar varsa, öne-arkaya yatabilir veya bütünüyle kayabilirler. Bazı durumlarda bina depreme dayanıklı olsa dahi, zeminin rezonansa uğrayıp kayması sonucu yıkılabilir.

  • Ahmet CELIKKOLLU

    Ömer bey merhaba.

    Yazınızı okudum. Kötü ve iyi eleştirilerim olacak. Eleştirilerim şu şekilde;

    Yazınızın bir bölümünde “binaların yıkılmasına neden olanda rezonans olayıdir” cümlesi geciyor. Rezonans olayının atalet kuvvetlerini artirdıgini biliyoruz, ancak tüm yıkımlarin da rezonans nedeniyle gerceklestiğini söyleyemeyiz. Her rezonansın sonucunun da yikım olacağinı soyleyemeyiz. Deprem yonetmelikleri zaten rezonans durumunu da dikkate alarak hazirlanmakta. Örnegin TDY2007 yonetmeliginde, Spektrumda TA ve TB periyotlari arasinda kalan, S(T)’ nin 2.5 oldugu duz bir bölum var, iste bu bolge yapi periyodunun, zemin periyodu ile çakışma durumunu yani rezonansı ifade ediyor. Dolayisiyle atalet kuvvetlerini muhendisin daha büyuk almasini sagliyor. Tum yıkimlari rezonansa bağlamak yada rezonans olayının her zaman yıkıma neden oldugunu söylemek dogru değil.

    İkinci elestirim, “Japonyadaki binalar 9 şiddetine dayanıklı inşaa edilir” cümlenize olacak. Büyüklük ve şiddet farklı kavramlardir. Dunyanın hićbir yerinde, hiçbir bina 9 şiddetine gore dizayn edilmez/edilemez. Şiddet bir hasar ölçüsüdür. Bir yerde 5 büyüklügunde bir deprem olur, yapi dayanimlari zayıftır,binaların bepsi yikılmıştır, 10 şiddetinde dersiniz. Yine 5 büyuklügunde bir deprem olur, yapılarin dayanimi iyidir, binalarda ciddi hasarlar olusmamistir, 2 şiddetinde dersiniz. Dikkat edin deprem büyuklükleri ayni verdigi hasarlar farkli. Dolayisiyle şiddet kavramı sozkonusu yerdeki binaların ugradiklari hasarla orantilidir. Büyukluk ise aletseldir. Biz deprem hesaplarimizda ivm kullaniriz. Ivme nedeniyle olusacak atalet kuvvetini bulur, dizaynimizi yapariz.Dolayisiyle yanliş kavramlar kullanmışsinız.

    Bu tur siteler mesleki konularda kendimizi ifade etmemize olanak sağlamakta. Bu dogru. Ancak bize yazi hakki verildi diye, tam bilgimizin olmadiği konuları yazmak pek dogru olmasa gerek. Sonucta bu yazilar meslektaslarimiz tarafindan referans alinmakta. Yazdıgımız yazilarin referans oldugunun bilincinde olarak kaleme almamiz gerekli. Bu baglamda yazinizin sorunlu oldugunu düşünmekteyim.

    Bir diger hususta hata yapma özgürlügü konusu.Sizin ogrenci oldugunuzu düşunerek yazöyorum. İnsan olarak sosyal hayatımızda da, mesleki hayatımızda da hatalar yaparız ve yapacağiz. Yanlış yapmaktan korkmayacağız. Ancak şunu unutmayalim, ehliyetiniz varken birine çarpıp ölüme sebep olursaniz alacağinız ceza farklı, ehliyetiniz yokken birine çarpıp olüme sebep olursanız alacağinız ceza farklıdir. Yani önce ehliyetimiz olmali… Bu konuya da dikkat etmemiz gerekli.

    Iyi yondeki eleştirime gelince, bu tür sitelere aktif katılma isteginizin olması iyi. Birşeyler yapma çabasinda oldugunuzu gosteriyor, okul hayatinizda ve ilerideki meslek hayatinizda basarıli olacaginizi düşünüyorum. Benim kötü yöndeki eleştirilerimide yapıcı yonde değerlendireceginizi umuyorum. Ancak elestirilerimi haksizlik olarak nitelendiriyorsaniz asagiya telefon numrami birakiyorum. Cekinmeden arayabilir, kendinizi izah edebilirsiniz. Hayatta istemedigim tek şey insan hakkına girmektir. Bu baglamda haksizlik yaptigimi düşunüyorsaniz aramaktan cekinmeyiniz.

    Okul hayatınizda başarilar diliyorum…

    Ahmet CELIKKOLLU
    Insaat Muhendisi
    ESKISEHIR
    0541 973 0 1 51

  • Ahmet CELIKKOLLU

    Bu yazının altında bir yorum vardı…O yorum neden kaldırıldı ?