Deprem bölgelerinde toprak, bir yapı malzemesi olarak kabul görmemektedir. Bunun ana nedeni, çağdaş konutlarda uygulanan toprak duvarların deprem dayanımlı olmaması ve toprağın yoksullar için bir yapı malzemesi olarak zannedilmesidir.

Kırsal Alanda Depreme Dayanıklı Toprak Yapılar

Bu çerçevede, El Salvador hükümetinin 13 Ocak 2001 depreminden sonraki eylemlerinden biri (Richter ölçeğine göre 7.6 büyüklüğünde) gösteriyor ki kerpiç evler tuğla veya doğal taştan yapılanlardan daha fazla etkilenmemiştir. Diğer taraftan birçok tarihi kil yapı, son birkaç yüzyılda birkaç güçlü depremden sağ kurtulmuştur; örneğin, Çin’de Hakkas (Res.1) ve Arjantin’de kalın sıkıştırılmış toprak duvarlı finkalar. Ama aynı zamanda hafif çatılı ve esnek çatılı evler Şekil 2’deki Guatemala’daki ev gibi sazdan ve çamurdan duvarlar esneklikleri nedeniyle depremlerden sağ kurtulmuşlardır.

Yapısal bozulmanın asıl sorumlusu yapı malzemesi olarak kil değil, yapının topoğrafyadaki konumu, zemin planının şekli, bina tasarımı, aşağıda açıklandığı üzere pencere ve kapı açıklıklarının tasarımıdır.

_{Soldan sağa: Şekil 1, Şekil 2}

Yapıcı Önlemler

Mümkün olan en yüksek sismik güvenliği elde etmek için aşağıdaki noktalara dikkat edilmelidir:

1. Evler dağ yamacına yapılmamalıdır, (Aşağıda: Şekil 3)

2. Kat planları mümkün olduğunca kompakt ve simetrik olmalıdır; dairesel olanlar en iyisidir ayrıca kare olanlar dikdörtgen olanlardan daha iyidir.

3. Bir evin farklı bölümleri, farklı seviyelerde veya farklı yüksekliklerde temellere sahip olmamalıdır; öyle ise, yapısal olarak dilatasyonlar ile ayrılmalıdırlar (Aşağıda: Res. 4).

4. Temeller ya rijit halka ankrajlar gibi hareket etmeli ve bu nedenle güçlendirilmeli ya da “yüzer temeller” gibi davranmalıdır. (Yüzer temeller) yuvarlak çakıllardan oluşur.

5. Temeller, duvarlar ve çatılar birbirine sıkıca ankrajlanmalıdır.

6. Duvar, katı harçla tamamen doldurulmuş ince derzlere sahip olmalıdır.

7. Yığma taşıyıcı duvarların kalınlığı en az 30 cm olmalıdır; yükseklikleri kalınlıklarının sekiz katını geçmemelidir.

8. Yığma duvarlar en az 4 m’de bir, minimum 30 × 30 cm kesitli sütunlarla desteklenmelidir (Aşağıda: Şekil 5)

. Kapılar duvar pervazları veya ahşap çerçevelerle sağlamlaştırılmalıdır.

10. Duvarlar, duvarlara üst kotta çevreleyen bir hatıl ile gövdeye ankre edilmelidir.

11. Kapı ve pencerelerin üzerine düşmekten kaçının; açıklıklar hatıl kirişe ulaşmalıdır. Lento planlanıyorsa duvarın en az 40 cm içine kadar uzanmalıdır (Aşağıd: Res. 6).

12. Çatılar mümkün olduğunca hafif olmalıdır. Taş plakalı ve kiremitli ağır çatılardan her zaman kaçınılmalıdır.

 13. Bir deprem sırasında binanın deformasyonu, yüksekliği ile birlikte büyük ölçüde arttığından, en fazla iki katlı binalar tavsiye edilir. Zemin katın sağlam duvarlarla planlanması ve üst katın olabildiğince hafif ve sünek, tercihen esnek çerçeve konstrüksiyonu ile yapılması önerilir, örnek: dal örgü sistemi.

14. Pencere ve kapı açıklıkları bir binanın dengesini bozar ve bu nedenle yeterince aralık bırakılmalıdır (Aşağıda: Şekil 7). Yatay pencerelerden kaçınılmalıdır. Pencere genişliği 1,2 m’yi ve duvar uzunluğunun 1/3’ünü geçmemelidir. Açıklıklar arasındaki duvarların uzunluğu en az 1 m ve yüksekliklerinin en az 1/3’ü kadar olmalıdır.

15. Kapılar dışarıya doğru açılmalıdır. Ön kapının karşısında acil çıkış olarak büyük bir pencere veya başka bir kapı bulunmalıdır.

Tipik Yapısal Hatalar

Kassel Üniversitesi’ndeki Deneysel Bina Araştırma Laboratuvarı (FEB) tarafından yürütülen bir projenin parçası olarak, And Dağları bölgesinde tek katlı toprak yığma binalarda deprem hasarlarının nedenleri araştırıldı. En yaygın 10 hata Şekil 8’de listelenmiştir.

_{1: halka çubuk eksik  2: Duvarda yeterince uzağa demirlenmemiş düşmeler 3: Pencere ve kapı arasındaki mesafe çok az 4: Açıklıklar ve duvar köşesi arasındaki mesafe çok az 5: Kil duvarda su geçirmez temel eksik, 6: Pencere, yüksekliğine göre çok geniş (yatay pencerelerden kaçınılmalıdır) 7: Duvar, yüksekliğine göre çok ince 8: Yatay harç derzleri çok kalın (15 mm’den yüksek). Harç çok zayıf (yeterli bağlama gücüne sahip değil). 9: Çatı çok ağır. 10: Çatı ne duvara sıkıca bağlı ne de ayrıca desteklenmiş.} 

Örnekler

Bir araştırma projesinin parçası olarak bambu takviyeli sıkıştırılmış toprak tekniği, FEB, Kassel Üniversitesi ve Francisco Üniversitesi iş birliği ile 1978 yılında geliştirildi. Francisco Marroquín Üniversitesi, Guatemala ve Uygulamalı Teknoloji Merkezi (CEMAT), Guatemala (Aşağıda: Şekil 9).

Duvarlar T şeklinde, Dikey bambu çubuklarla güçlendirilmiş, 80 cm genişliğinde, kat yüksekliğinde sıkıştırılmış toprak elemanlar (Aşağıda: Res. 10).

Duvar kalınlığı sadece 14 cm’dir. Bununla birlikte, entegre nervürler sayesinde elemanların ortası 30 cm kalınlığındadır ve her biri 2 ila 3 cm kalınlığında dört adet bambu çubukla güçlendirilmiştir. Bambu çubuklar üstte ve altta yatay bir bambu halka ankrajla bağlanır (Aşağıda: Res. 11).

Alttaki 50 cm yüksekliğinde entegre doğal taş temel. Elemanlar, sadece 40 cm yüksekliğindedir, T şeklinde metal kalıplarda sıkıştırılarak sürekli dikeyde ile monte edilir. Bu sayede, geleneksel yatay olarak yönlendirilen sıkıştırılmış toprak tekniklerinde olduğu gibi, kuruduktan sonra yatay büzülme çatlakları oluşmaz. Kuruduktan sonra, elemanlar arasındaki 1-2 cm genişliğinde dikey derzler, kil ile doldurulur. Deprem etkileri sırasında “önceden belirlenmiş kırılma noktaları (dikey derzler)” duvara süneklik (esneklik) verir, böylece depremlerin kinetik enerjisi duvarın şekli değiştirilerek azaltılabilir. Evin deprem dayanımına katkıda bulunan ikinci bir özellik, evin çatı yapısının duvarlara değil, duvardan 50 cm uzakta bulunan ayrı ahşap desteklere dayandırılması, böylece depremde çatı yapısı duvar yapısından bağımsız olarak hareket eder (Aşağıda: Şek. 12).

FEB, düşük maliyetli bir konut projesi için güçlendirilmiş sıkıştırılmış toprak duvar sistemini 2001’de Alhué, Şili’deki Santiago de Chile Üniversitesi ile birlikte geliştirdi (Şekil 13 ve 14). Duvarlar U ve L şeklinde 40 cm kalınlığında sıkıştırılmış toprak elemanlardan oluşur. Açılı şekilleri sayesinde devrilmeye karşı kendilerini dengelerler. Ayrıca yanlardan 3 ila 5 cm kalınlığında bambu direklerle güçlendirilme yapılmıştır.

Sıkıştırma elemanları, pencere veya kapı elemanları ile ayrılır. Pencereler halka kirişe kadar dayanır ve altlarında kil dolgulu bir hasır örgü vardır. Aynısı kapının üzerine yerleştirilmiştir. Çatı konstrüksiyonu, güçlü sarsıntılara dayanabilmesi için yine duvardan ayrı ahşap destekler üzerinde durmaktadır, böylece çatı ve duvar birbirinden bağımsız hareket edebilir.

_{Soldan sağa: Şekil 13, Resim 14}

2015 yılında Pakistan’ı vuran Richter ölçeğine göre 7,7 büyüklüğündeki depremin ardından Minke, yerel malzemelerle ve imkanlarla kırsaldaki küçük ölçekli yapılar için çözümlere odaklanan Hans-Peter Schmidt (Ithaca Enstitüsü, Abaz, İsviçre) ile birlikte çalıştı.

Duvarlar için toprak dolgulu çuvallarla inşa yöntemi seçildi. Dikdörtgen bir kat planı ile dairesel bir şekil tercih edildi. Dairesel evin üretiminin daha kolay olduğu ve daha kuvvetli sismik kararlılık gösterdiği ortaya çıktı. 6 m çapındaki yapı, 6 ila 8 kişilik çiftçi bir aileye yaşam alanı sunuyor. Çiftçiler daha çok dışarıda vakit geçirdiği için evi esas olarak uyumak, yemek pişirmek ve depolama için kullanır (Aşağıda: Res. 15).

Kaba çakıl ve nehir taşları ile “yüzer” denilen bir temel oluşturuldu. Yüzer temel, sünekliği sayesinde depremlerin kinetik enerjisinin çoğunu absorbe edebilir

Duvarlar için 70 litrelik pirinç çuvalları yerel mıcırlı toprakla dolduruldu, dikildi ve üst üste istiflendi. Bunu yaparken, çalışanlar devreye girerek, kütleyi elleriyle sıkıştırdı ve her bir katmanı dört bambu çubukla bir alttakine bağladılar. Ayrıca, aralara, 2,50 m uzunluğunda, 6 mm kalınlığında donatı çeliği yerleştirilerek, maksimum sismik güvenlik edildi. Duvar bitiminde güçlendirilmiş betonarme hatıl kiriş tercih edildi. Dikeyde her 20 cm’de bir, 50 cm uzunluğunda çubuklar halinde kullanıldı (Res. 16). Duvarlar kil ile sıvandı (Res. 17). Yağmur direncini sağlamak için dış cephe sıvasına %10 kireç ilave edilerek bir kat kireç badana yapıldı.

_{Soldan sağa: Resim 16, 17}

Çatı konstrüksiyonu yıkılan evlerin kirişlerinden yapıldı ve yerel çim tutamlarıyla kaplandı (Res. 18).

Deneyimli bir zanaatkarın yönetiminde yaklaşık 10 yardımcının çalışmasıyla binanın kabası 7 günde çıktı. İnce yapısı da 7 gün daha sürdü. Malzeme tutarı yaklaşık 861,- USD’ye tekabül ediyordu. Bunun 103,- USD’ını müteahhit aldı, destekçi iş gücü ise genellikle gelecekteki sakinler ve ücretsiz çalışan akrabaları idi.

_{Soldan sağa: Resim 18}

Aralık 2003’te İran’ın Bam kentinde meydana gelen depremde, malzemesi ve yapım şeklinden bağımsız, hemen hemen tüm binalar çöktü. Bununla birlikte, ilginç bir şekilde, bazı tonoz biçimli kerpiç evler kısmen ayakta kalmıştır. Minke, buradan yola çıkarak ön gerilimli kil beşik tonoz fikrini geliştirdi. 4 m açıklığa sahip kil beşik tonozların 1:1 modeli oluşturarak, deprem titreşim masasında, Katolik Üniversitesi, Peru’da testini gerçekleştirdi (www.gernotminke.de/architecture/publications/videos). 20 cm kalınlığında ve 40 cm boyunda kil bloklardan örülmüş tonoz, her 40 cm’de bir beton temele ankrajlanmış çelik gergiler ile sarılmış tork anahtarını ile sıkılmıştır. (Şek.19). Deprem testi sırasında tonoz büyük ölçüde deforme olmasına rağmen, gerdirme kayışları sayesinde kütle tekrar tekrar orijinal formuna geri döndü (Şek. 20). Kerpiçlerin arasındaki harç sürtünme hareketiyle ezilerek kısmen döküldü, ancak tonoz yapı ayakta kaldı. Burada önemli olan tonozların alın cephelerinin masif bir yöntem ile değil de, örneğin kil ile sıvanmış ahşap örgü gibi esnek bir malzemeden yapılmış olmasıdır.

_{Soldan sağa: Resim 19, 20, 21}

Hazırlayanlar:

Makale yazarı: Gernot Minke,

Türkçe çeviri: Merve Titiz Akman, redaksiyon: And Akman