Deprem mimarisine örnekler - Taipei 101

[SerkanÇelik]

Tüm ülkeler yapı tarihi boyunca en ihtişamlı, en yüksek binaları inşa etmek için uğraş vermektedirler. Bir ülkede kırılan yükseklik rekorunun hemen arkasından yeni ve daha yüksek gökdelenin yapılacağı veya yapılmaya başlandığı haberi ulaşmaktadır. Daha da yüksek bir yapıyı inşa etmek birçok ülke veya şehir için prestij meselesi haline dönüşmektedir.
Özellikle bu tarz yüksek yapıların sismik risk teşkil eden bölgelerde inşa edilecek olmaları ve üstüne oturdukları arsanın zemin yapısın uygunluğu da hep tartışmaya açık bir konu olmuştur. Bu yüzdendir ki Japonya gibi sismik riski yüksek bir ülkede belli bir yüksekliğin üstündeki gökdelenlere izin verilmemektedir. Ancak bu sınırlamalar bir başka deprem riski taşıyan Tayvan gibi bir ülkede farklı yorumlanabilmektedir. Tayvan'ın önemli şehirlerinden biri olan Taipei'de 2004 yılında hizmete giren Taipei 101 adlı bina gibi bu düşüncenin en somut örneğini oluşturmaktadır.
Tayvan adası halen aktif volkanların yer aldığı ve Avrasya ve Pasifik plakalarının birleştiği noktada bulunmaktadır. Tayvan adasında bir yıl içerisinde insanlar tarafından algılanan 200 adet orta ve yüksek şiddetli depremler meydana gelmektedir. En son 1999 yılında meydana gelen Richter ölçeğine göre 7,6 şiddetinde olan bu deprem sonrası 12 bin bina ciddi hasar görmüş 2 bin 100 kişi de hayatını kaybetmiştir. Sadece depremler değil tropikal iklim kuşağında bulunan ve hızları saatte 230 kilometreye kadar yükselen tayfunlar da bu tarz binalar için önemli risk teşkil etmektedir. Özellikler tayfun sırasında üst katlarda salınımlardan dolayı çalışma hayatının aksamamsı ve insanların bu salınımları az bir şekilde hissetmelerini sağlamak amacıyla da önlemlerin alınması gerekmektedir.
Taipei 101 binası ismini bulunduğu şehir ve kat sayısından almakta ve tepesinde bulunan anten kulesi ile birlikte 508 metre antensiz ise 460 metre yüksekliğine ulaşmaktadır. Bu gökdelen anten kulesi sayılmadan şu anda dünyanın en yüksek ikinci binası olan Petronas Tower'dan (Kuala Lumpur-Malezya) 8 metre daha yüksekliğe ulaşmaktadır. Dünyanın şu andaki en yüksek bina sıfatını taşıyan bu yapı yaklaşık 412 bin 500 metrekare kullanım alanına sahiptir. 63 asansörün hizmet sunduğu bu dev yapıda yaklaşık 10 bin kişi çalışmaktadır. Bu yapı C.Y. Lee&Partners tarafından tasarlanmıştır.
Projenin başlangıcında 60 kat düşünülen yapı daha sonra 40 ilave katla birlikte 101 kata kadar çıkarılmıştır. Ana cephesine bakıldığı zaman sekiz bölümden oluşan bina bir Çin veya Japon Pagoda'sını andırmaktadır. Sekiz parçadan oluşması Çinlilerin 8 rakamını uğurlu getirdiğine inanmalarından kaynaklanmaktadır. Binanın camları yeşil renkte olup cephenin tüm köşe noktalarına Çin tapınaklarında bulunan motifler yerleştirilmiştir.



Zemin

Taipei 101 binasını oturmuş olduğu arsanın zemin yapısına bakacak olursak aslında böylesine bir gökdelen için hiç de uygun olmadığı dikkatimizi çekecektir. Binanın inşasından birkaç yıl öncesine kadar balçık bir zemin yapısına sahip pirinç tarlası olarak hizmet veren bu alan bina yapımı için radikal temel çözümlerini de gerektirmekteydi. 37 ile 55 metre derinliğe kadar inen bir tortul killi tabakanın aşılması ve temellerinin bu tabakanın altında bulunan kaya kütlelerine oturtulması gerekmekteydi. Bu tabakayı aşmak için 380 adet ve 1,5 metre çapında beton kazık temeller çakılmış ve kazıklı temellerin uzunluğu 80 metreye kadar çıkarılarak kaya kütlesinin de 21 metre derinine kadar indirilmiştir. Kulenin yan tarafında bulunan ve alışveriş merkezi olarak kullanılan kısım ise 126 kazıklı temel üzerine oturtulmaktadır. Tüm yapı su basman seviyesinin 28,5 metre altına kadar ulaşmakta ve binayı taşıyan ana kolonların altında bulunan temeller 4,7 metre kalınlığında olmaktadır. Sadece temelde 9 bin ton çelik donatının kullanıldığı ve beton sınıfının C35/40 olduğu bir yapı ile verilen bilgiler arasındadır. Tropik iklimde zor şartları betonun sertleşmesi sırasında yanma olgusunu ön plana çıkarmaktadır. Ancak yanmayı ve sebepten dolayı çatlakların oluşmasını engelleyebilmek için dökülen beton özel yöntemlerle soğutularak devamlı olarak 24 derecenin altında tutulmuştur.

Konstrüksiyon

Gökdelenin taşıyıcı strüktürünü incelediğimiz zaman içte bir çekirdek ve sekiz adet dev kolondan oluştuğunu görmekteyiz. Ana kolonların boyutları 2.4x3.0 metre ebatlarına ulaşmaktadır. Kolonların dış çevresi 80 milimetre kalınlığında çelik plakalardan olmakla birlikte iki kat yüksekliğinde prefabrik bloklar halinde üretilmiş, inşaat alanında montajı yapıldıktan sonra içi beton ile doldurulmak suretiyle sağlamlaştırılmıştır. Bu dev kolonların kesitleri kadar incelmeden binanın 409 metre yüksekliğine çıkmakta ancak bu yükseklikten sonra kolon kesitleri küçültülmektedir.
Kat yüksekliğine ulaşan ızgara kirişler ile birbiriyle bağlanan dev kolonlar sayesinde yapı içerisinde rijit çerçeveler oluşturulmaktadır. Bu ızgara kirişler her sekiz kattan sonra yerleştirilmiş ve ızgara boşluklarında kalan kısımlar ise tesisat birimlerine ayrılmıştır. Ayrıca bu boşluklarda olağan üstü hallerde insanların sığınmasına olanak tanıyan birimlerde düşünülmüştür.
2001 yılında New York'ta meydana gelen WTC'ın çökmesi ile sonuçlanan terör saldırıları bu tarihten sonra yapılan gökdelenlerde de inşaat mühendislerinin bu tarz riskleri de göz önüne almalarını mecbur kılmıştır. Binanın sorumlu mühendisine yöneltilen bir soruya karşılık kendisi Taipei 101 binasının uçak çarpmalarına karşı güvenlikli olduğunu belirtmiştir. Binanın bu tür risklere karşı dayanıklı olmasını da tüm binayı taşıyan kolonların WTC'a göre daha kalın bir çelik ve bu çelik kareyi dolduran daha dayanıklı bir betondan inşa edildiğini göstermektedir.

Enerji emici kütle

Yukarda belirttiğimiz gibi binanın deprem ve tayfunlar sırasında salınımlarını kontrol altına almak için bazı yapısal tedbirlere ihtiyaç duyulmuştur. Bu tedbirlerin en başında pasif etkileşimde bulunan enerji emici sistem gelmektedir. Binanın 87 ve 92'inci katları arasına yerleştirilen 5,5 metre çapı 680 ton ağırlığındaki küresel kütle tam 41 tabaka çelik plakadan oluşmaktadır. Tüm dünyada bu tarz kullanılan enerji emici sistemler arasında en ağır sıfatını da taşıyan bu kütle binanın merkezinden 92'inci katta bulunan ızgara kirişlere çelik halatla bir sarkaç gibi asılmıştır. Olası bir deprem veya tayfun sırasında sallanıp bina içinde duvarlara çarpmasını da engellemek için bu kürenin çevresine sekiz adet hidrolik pistonlar yerleştirilmiştir. Yer sarsıntılarının etkisiyle sallanmaya başlayan gökdelende bu kütle karşı harekete geçerek binanın salınımlarını büyük bir oranda azaltmaktadır.
Bu kürenin gerekli olan kütlesi hesaplanırken tayfun sırasında binanın bir yöne doğru 130 santimetre kadar esneyebileceği göz önüne alınmıştır. Daha küçük ve hafif kütle enerji emicisi de binanın anten kısmına yerleştirilmiş ve buradaki salınımları azaltmak için görev görmektedirler.
Mimar C.Y. Lee ise binayı tasarlarken bu nesneyi özellikle ön plana çıkarmayı istemiştir. Binanın 87'inci katındaki kafede oturanlar binanın hafif rüzgar karşısında bile esnediğini bu kürenin yapmış olduğu hareketlerden çıplak gözle de algılayabilmektedirler.

Cephe

Böyle bir yapının dış cephe elemanları sadece rengi ile değil aynı zamanda teknik yapısı, rüzgâr ve deprem kuvvetlerine karşı göstermesi gereken direnç ile de dikkati çekmektedir. 120 bin metrekare alana sahip olan dış cephe malzemeleri Alman firması Gartner tarafından üretilmiştir. Özellikle tayfunlar esnasında oluşan ve metrekarede 1,4 ton basınç üreten kuvvetlerin cam cephe elemanlarına hasar vermemeleri büyük risk oluşturmaktadır. Bu cephe elemanları üretim ve montajından önce deprem kuvvetlerini üretebilen hidrolik makineler ve tayfun rüzgârlarını oluşturabilen 2200 PS'lik bir uçak motoru tarafından test edilmiştir. Tüm bu mekanik çalışmaların yanı sıra binanın köşeleri w-şeklinde çentiklenmiş ve bu sayede köşelerdeki rüzgâr basıncı ve bu kuvvetlere bağlı olan burkulma etkisi azaltılmıştır. 4,1x1,5 metre ebatlarına sahip 20 bin farklı elemandan oluşan cephede cam panellerin profilleri 30 santimetre kalınlığa kadar ulaşan alüminyum malzemesinden üretilmişlerdir. Bu elemanlar taşıyıcı elemanlara esnek şekilde monte edilmiş ve bina tarafından yapılan salınımlar cephe elemanları arasına yerleştirilen neopren malzeme tarafından emilmektedir. Bu malzeme aynı zamanda su yalıtımını da sağlamaktadır.
31 Mart 2002 tarihinde bina yapım aşamasındayken 6,8 şiddetindeki bir deprem Taipei şehrini ve binayı sarsmıştır. Bu deprem esnasında montaj vinçlerinden biri 200 metre yükseklikten düşerek 5 kişinin hayatına mal olmuştur. Ancak binada yapılan incelemeler sonrası bir hasarın olmadığı ortaya çıkmıştır. Bu olay taşıyıcı olmayan elemanların hasar görmesi halinde de vahim sonuçlar beklenebileceğini göstermiştir. 1999-2004 yılları arasında yaklaşık 2,5 milyar YTL'ye tamamlanan bu gökdelenin daha ne kadar dünyanın en yüksek yapısı sıfatını taşıyacağı bir merak konusudur.

Yüksek Mimar Barış ÇOKCAN