ALTYAPI SİSTEMLERİNDE DEPREM ETKİSİ

Altyapı hatlarında kullanılan, malzemelerin özellikleri çok önemlidir. Boru cinsi ne olursa olsun, toprak altı boru hatlarında mekanik dış etkenler, toprak hareketleri, korozif ortam, hatalı boru birleştirmeleri gibi nedenlerle çeşitli hasarlar oluşmaktadır. Düşey yükler altında ovalleşme, noktasal yüklere direngenlik, akışkan safiyetinin korunması gibi zamana yayılmış özellikler de önem taşımaktadır. Özellikle deprem hareketlerine ve ağır/hafif trafik yüklerine direnç hayati önem taşımaktadır. Boru hatlarında oluşan hasar bazen umulanın ötesinde mal ve hizmet kaybına neden olur.

Dağıtım ve iletim şebekeleri can damarı olarak adlandırılan, geniş coğrafi alanlara yayılmış önemli sistemlerdir. Deprem tehlikesi altındaki bir can damarı şebekesinin güvenirliğinin (kalım olasılığı) hesaplanması, bu tür sistemlerin hasar verici bir deprem esnasında ya da sonrasında işlevini yerine getirebilmeleri büyük önem taşımaktadır.

Deprem hasar dağılımı ülkenin belirli bölgelerinde dikkat çekicidir. Fay hareketi ve toprak sıvılaşması deprem hasarının iki ana nedenidir. Depremden sonra su temini çok zorlaşır. Özellikler yangın gibi acil durumlara susuzluk nedeniyle müdahale edilemez. 1906 San Francisco depreminde, deprem hasarı az olmuştur ancak su hatlarının bozulmasından dolayı yangın hasarı daha çok olmuştur. Tasarım, döşeme ve performans depreme göre ayarlanmalıdır. Esnek conta birleşmeleri, boruların deprem nedenli hareketini minimize eder ve olumsuz etkiyi azaltır. Hem sistem hem de malzemenin performansı deprem kusurlarına göre seçilmelidir.

Şehir boru hatlarında karşılaşılacak problemlerin en başında yer hareketleri gelir, bu yüzden seçilecek malzemenin hareketliliği yutabilecek özelliğinin bulunması önemlidir. Bunun için hasarlanmadan esneyebilen, eğilebilen ve darbelere karşı dirençli malzemelere ihtiyaç vardır. Her boru malzemesinin yer hareketlerinde avantaj ve dezavantajları vardır.

Gömülü boru hattı sistemlerinde oluşabilecek hasarlarda; boru cinsi, boru çapı, ek türleri, zemin korozyonu ve boru yaşı gibi faktörler önemli rol oynamaktadır. Boru hatlarının yapıldığı malzeme ve boruların ekleniş şekli deprem esnasındaki performanslarını etkilemektedir. En genel manasıyla boru hatları sünek ve kırılgan olmak üzere iki gruba ayrılmaktadır.

Su dağıtım sistemlerinde günümüze kadar kullanılan en yaygın boru malzemeleri:

• Metaller: Çelik, düktil demir, dökme demir (font)
• Plastikler: PVC ve polietilen (PE), cam elyaf takviyeli polietilen (CTP)
• Betonlar: Betonarme ve asbestli çimento (AÇB) borulardır.

Gaz dağıtım sistemlerinde çelik ve PE borular, kanalizasyon ve yağmur suyu sistemlerinde ise beton ve PE borular kullanılmaktadır.

Türkiye coğrafi konumu ve jeolojik yapısı itibari ile bir fay hattı üzerinde bulunduğundan sık sık depremlere maruz kalmaktadır. Diğer taraftan çok süratli bir kentleşmenin gözlendiği şehirlerimiz adeta şantiye görünümündedir. Bunun doğal sonucu olarak, yapılan kazı çalışmalarında suni olarak yer hareketleri oluş­maktadır. Ayrıca ani ve noktasal yük ve hasar tehlikesi doğmaktadır. Her ne sebeple olursa olsun yer hareketlerinden en çok etkilenen ve za­rar gören yapılar, şehirlerin alt yapılarıdır. Bir deprem afetinin ardından hasar gören şehir içme suyu şebeke hatları yüzünden insanların en doğal ihtiyaçlarından biri olan su temin edilemeyecektir. Deprem ile birlikte aşağıda bahsedilen iki çeşit yer deformasyonu ile karşılaşmaktayız. Bunlar;

• Geçici yer deformasyonları (GYD): deprem dalgalarının geçişi esnasında zeminin dinamik tepkisi.
• Kalıcı yer deformasyonları (KYD): deprem sonrasında zeminde oluşan ve geri dönmeyen son yer değiştirmelerdir

GYD ve KYD değerlerinin rölatif büyüklükleri hangisinin boru hattının üzerinde etkisinin hakim olduğunu belirler. GYD boru hattı üzerinde daha küçük uzama oranlarına ve deformasyonlara sebep olur. Bununla birlikte GYD’nin etkilediği alan KYD’nin etkilediği alandan çok daha büyüktür. Bu sebeple korozyon nedenli malzemenin zayıfladığı boru hatlarında GYD oldukça yaygın etki gösterebilir. KYD ise daha yerel bölgede gerçekleşir ancak çok büyük hasarlara sebep olur.

1995 Kobe depreminde özelikle KYD gerçekleşen alanlarda çok yoğun zararlar gözlenmiştir. Yapılan araştırmalar da eski borular ve birleşim noktaları, daha sünek ve esnek olan yeni borulara kıyasla daha çok zarar görmüştür. Deprem sonucu borularda meydana gelen çeşitli hasar resimleri aşağıda gösterilmiştir.

 

Depremin çevresel etkileri;

• Depremde endüstriyel yapıların yıkılması ve/veya boru hatlarının kırılması veya çatlaması sonucu ortaya çıkan tehlikeli maddelerin yanması ve/veya çevreye yayılması, insan yaşamını ve ekolojik yapıyı önemli ölçüde etkilemektedir.
• Su dağıtma şebekesinde depremden hemen sonra lokal vanalar vasıtasıyla otomatik olarak su kesilmemesi durumunda kırılan ve/veya kopan boru ve su tesisatından sızan sular enkaz altında kalan canlıların boğulma tehlikesi geçirmesine ve yapı taşıyıcı elemanlarının su etkisiyle gevşeyerek daha hızlı bir şekilde yıkılmasına yol açmaktadır.
• Su getirme ve dağıtma şebekesinde meydana gelen hasar suyun kesilmesine yol açmaktadır. Bunun sonucunda bölgede su sıkıntısı çekilmekte, sağlıksız ve kirli su kullanılması sonucu salgın hastalık tehlikesi baş göstermektedir. Su şebekesinin kırılan noktalarından içeri kirli suların sızması sonucu toplum sağlığı tehlikeye düşmektedir.
• Bir diğer önemli altyapı sistemi olan atıksu toplama (kanalizasyon) sisteminin zarar görmesi durumunda kirli sular çevreye rastgele yayılmakta, salgın hastalıklar baş göstermektedir.
• Depremden sonra su temini ve kanalizasyon sistemlerinin kullanılamaması sonucunda su temininde ve atıksu uzaklaştırmada sorunlarla karşılaşılmaktadır. Bu ani su temini ve atıksu uzaklaştırma sorununa kısa sürede çözüm bulunamaması durumunda felaketin getirdiği yük daha da ağırlaşmakta, can kaybı artmaktadır.

 

• Aktif fay hatları üzerinde belirli bir genişlikte (mesela1 kmgibi) bir kuşak ağaçlandırılarak bu kuşak içinde hiçbir yapıya izin verilmemelidir. Fay hattını kesen yol, boru hattı ve benzeri yapılar, özel ve esnek geçişlerle, meydana gelebilecek maksimum fay atım miktarından etkilenmeyecek şekilde teşkil edilmelidir. Bugünkü teknolojik seviye böyle yapılanmaları mümkün kılmaktadır.
• Su getirme ve atıksu toplama (kanalizasyon) sistemleri kırılgan bir malzemeden yapılmışlarsa veya hareketli bir zemin üzerinde inşa edilmişlerse deprem esnasında eğilip bükülmekte ve kırılmaktadır. Özellikle aktif deprem bölgelerinde, içme suyu temini maksadıyla kullanılan ancak çok kırılgan olan borular yerine esnek olan borular tercih edilmelidir. Gerek boru malzemesi, gerek boruların döşendiği ortamda yatay yükler etkisiyle boruların hareketi, gerekse uygun boru birleşimleri konusunda ilave araştırmalar yapılmalıdır.
• Özellikle İstanbul’da sahile döşenmiş olan büyük çaplı kollektörlerin depremden zarar görme riski dikkate alınıp atıksu toplama sistemi yeniden gözden geçirilmelidir.
• Gerek su dağıtım şebekesi gerekse atıksu toplama sistemindeki pompa istasyonlarının zarar görme ihtimaline karşı gerekli takviyeler yapılmalıdır. Aynı şekilde su depoları da gözden geçirilmelidir. Ayaklı depo uygulamasından vaz geçilmeli, gömme depo tercih edilmelidir.
• Altyapı sistemlerinin hasar gören kısımlarının hızlı bir şekilde belirlenmesi için merkezi bir bilgisayar kontrol ve veri edinme sistemi kurulmalıdır.

 

Deprem sırasında ve depremden sonra alınabilecek önlemler;

• Gerek tehlikeli madde kaçağı olması muhtemel büyük endüstri tesislerinin bağlantı boruları, gerek petrol boru hatları, gerek su temini şebekesi, gerekse doğal gaz ve elektrik hatları belirli bir yatay yük etkisine maruz kaldığında otomatik olarak kapatılmalıdır. Mümkünse erken uyarı sistemi teşkil edilmelidir. Böylece can kaybı ve çevresel tahribat en aza indirilebilir.
• Deprem sonrası ortaya çıkacak su ihtiyacı çeşitli senaryolar için önceden tahmin edilmeli, bu ihtiyacın nasıl karşılanacağı belirlenmelidir. Su şebekesinden gelebilecek sular kirli olabileceğinden belirli bir süre sadece kullanma maksadıyla sarf edilmelidir. Aynı şekilde kesintiden sonra kırık noktalardan boru içine kirli su sızacağından şebeke suyu bir süre boşa akıtıldıktan sonra kullanılmalıdır. Başlangıçta dezenfektan konsantrasyonu yüksek tutulmalı ve yüksek dezenfektanlı bu sular içme maksadıyla kullanılmamalıdır.

Altyapı ve Kazısız Teknolojiler Derneği, altyapı sistemlerinde deprem etkisi konusunda tüm üretici, kullanıcı ve araştırmacılara en uygun çözüm yöntemlerini sunmak için ulusal ve uluslararası işbirliklerini sürdürecektir.