REZONANS, BİNA-ZEMİN ETKİLEŞİMİ VE DEPREM PERİYODU: NEDEN BAZI BİNALAR YIKILIRKEN DİĞERLERİ AYAKTA KALIR?

ÖNSÖZ

Her deprem sonrası bizler gibi sektörde yıllardır olan firma ve mühendislerin alışık olduğu, farklı ve yöntemsel olarak geçerliliği olmayan yada esasen kullanım amacından farklı olarak sanki bina deprem ve performans hesapları yöntemi gibi sunulan yöntemlerle karşılaşıyoruz. Önceki senelerde bu konuda sahnede Mikrotremör yöntemi vardı. Esasen bu yöntem zeminin hakim titreşim periyotunu belirlemekte kullanılan bir zemin inceleme yöntemi iken sanki bununla bina performans analizi yapılıyormuş gibi kullanılmıştı.

2025 Silivri depreminden sonrada piyasada gezmeye başlayan bir yönteme “REZONANS TESTİ (!). Öncelikle binaların deprem performans analizlerinde ülkemizde tek geçerli yöntemin Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği 2018 yılında yayınlanan en son versiyonu olduğunu ifade etmemiz gereklidir. Bu yönetmeliğin 15 bölümünde ise mevcut binaların performans değerlendirilmesinin nasıl yapacağı ifade edilmiştir. Karot alınmasından donatı tespitlerine analiz yöntemlerinden sonuç değerlendirmeye kadar ilgili tüm maddeler açıklanmıştır.

                Bu yazıyı hazırlamamdaki amaç gerek bilgisi az olan ve korku içinde en uygun mümkünse binaya en az hasar verecek, doğruya en yakın sonuçları arayan vatandaşlarımıza bilgi vermektir. Bunu yaparken esasen Rezonans, bina ve zemin etkileşimin ne olduğunu da anlatarak burada en büyük bilinmezin zemin yada bina periyotları olmadığı oluşacak depremin büyüklük ve konumuzla bağlantılı olarak bina hakim periyotlarının bilinmezliği olduğunu anlatmaktır.

Bu yazımızdaki amaç korku ve panik içindeki vatandaşlarımızın REZONANS (!) testi ve diğer yöntemlere inanarak gereksiz ve anlamsız işlemlere ücret ödemelerini engellemektir.  Bu noktada tekrar belirtmek isteriz ki ülkemizde mevcut binaların performans analizi yani deprem anındaki davranışını belirlenmesinde kullanılan tek geçerli yöntem TBDY 2018 Bölüm 15’dir.

 

GİRİŞ

Depremler her zaman yıkıma neden olmaz. Aynı bölgede bazı binalar hasar görmezken, bazıları neden çöker? Bunun cevabı çoğu zaman “rezonans” ve “bina-zemin etkileşimi” kavramlarında gizlidir. Bir yapının deprem anında ne kadar enerjiye maruz kalacağını belirleyen en önemli faktörlerden biri, yapının doğal titreşim periyodu ile depremin baskın periyodu arasındaki ilişkidir.

 

BİNA, ZEMİN VE DEPREM PERİYODU NEDİR?

BİNA PERİYODU NEDİR?

Bina periyodu, bir yapının kendi doğal titreşim süresidir. Yani bina bir kez sallandıktan sonra, ilk konumuna geri dönmesi için geçen zamandır.  Kütle arttıkça ve yapı daha esnek hale geldikçe bu periyot uzar.

• Kısa periyot: Yapı serttir, hızlı salınım yapar (örnek: 1-3 katlı binalar → 0.1-0.5 saniye)
• Uzun periyot: Yapı esnektir, yavaş salınım yapar (örnek: 20-30 katlı gökdelenler → 2-4 saniye)

Özet:
Bina ne kadar yüksekse ve esnekse, periyodu o kadar uzundur. Bina ne kadar alçaksa ve rijitse, periyodu o kadar kısadır.

Kat Sayısı	Yaklaşık Periyot Aralığı (saniye)
1–3 katlı	0.20 – 0.30 s
4–6 katlı	0.40 – 0.60 s
6–10 katlı	0.60 – 1.00 s
11–15 katlı	1.10 – 1.50 s
16–20 katlı	1.60 – 2.00 s
21–30 katlı	2.10 – 3.00 s
30+ katlı yapılar	3.00 s ve üzeri

 

ZEMİN PERİYODU NEDİR?

Zemin periyodu ise, deprem dalgalarının zeminde oluşturduğu titreşimlerin baskın süresidir. Zemin de aynen bir yay gibi davranır: gelen deprem dalgalarını büyütebilir ya da sönümleyebilir. Zemin periyodu, yerel zemin tabakalarının kalınlığı ve sertliğiyle ilişkilidir.

• Sert zeminler (kaya gibi): Çok hızlı titreşir → Kısa periyot (0.1-0.3 saniye)
• Yumuşak zeminler (kil, göl yatağı gibi): Daha yavaş titreşir → Uzun periyot (1 saniye ve üzeri)

Özet:
Zemin ne kadar yumuşaksa, periyodu o kadar uzundur. Zemin ne kadar sertse, periyodu o kadar kısadır.

Zemin Türü	Tanım	Tipik Periyot Aralığı (saniye)	Not
Kaya (Sert Zemin)	Masif kaya, çok sıkı kum-çakıl	0.05 – 0.2 s	Deprem dalgasını sönümlemeden iletir
Orta Sert Zemin	Kumlu kil, çakıllı silt, sıkı kum	0.2 – 0.5 s	En yaygın kentsel zeminlerdendir
Yumuşak Zemin	Silt, yumuşak kil, gevşek kum	0.5 – 1.0 s	Deprem dalgasını büyütme eğilimindedir
Çok Yumuşak Zemin (Göl yatağı vb.)	Organik toprak, bataklık, eski göl dolgusu	1.0 – 2.5 s (hatta daha uzun)	Titreşimleri büyütür, rezonansa uygundur

 

DEPREMDE HAKİM PERİYOT (BASKIN PERİYOT) NEDİR?

Deprem sırasında yer hareketleri çok farklı frekansta ve sürede dalgalar içerir. İşte bu hareketler içinde enerjisi en yüksek olan dalgaların titreşim süresine hakim periyot denir. Başka bir deyişle: Deprem sırasında zemin en çok hangi periyottaki (hangi ritimdeki) hareketle titriyorsa, o depremin hakim periyodu odur.

Özet: Hakim periyot, depremin “ritmi” gibidir. En çok hangi frekansta sarsıyorsa, o hakim periyottur.

 

Deprem Adı	Yıl	Hakim Periyot (saniye)	Açıklama (bazı zeminlerde etkileri)
1985 Mexico City (Mw 8.1)	1985	1.5 – 2.0	Yumuşak göl yatağı zemin, uzun periyotlu dalgalar yüksek binalarda rezonans oluşturdu.
1999 Kocaeli (Mw 7.4)	1999	0.3 – 0.8	Orta sert zemin, hem alçak hem orta katlı yapılarda hasar.
2023 Kahramanmaraş (Mw 7.8)	2023	0.5 – 1.0	Farklı zemin koşullarında orta periyotlu hareketler binaları etkiledi.
1995 Kobe (Mw 6.9)	1995	0.2 – 0.5	Sert zemin ve sahil dolgusu, kısa periyotlu dalgalar alçak binaları zorladı.
2011 Tohoku (Mw 9.0)	2011	3.0 – 5.0	Derin odaklı, çok uzun periyotlu dalgalar yüksek yapıları etkiledi.
2008 Wenchuan (Mw 7.9)	2008	1.0 – 2.0	Dağlık arazi ve nehir vadileri, orta-uzun periyotlu dalgalar.
2010 Haiti (Mw 7.0)	2010	0.2 – 0.6	Kırılgan zemin, kısa-orta periyotlu hareketler şehri vurdu.
2015 Nepal (Mw 7.8)	2015	0.4 – 0.9	Dağlık zemin, orta periyotlu titreşimler.
2009 L’Aquila (Mw 6.3)	2009	0.2 – 0.7	Orta-kumlu zemin, alçak yapı gruplarında hasar.
2011 Christchurch (Mw 7.1)	2011	0.1 – 0.4	Gevşek dolgular, kısa periyotlu sarsıntı.

REZONANS NEDİR VE NE ZAMAN TEHLİKELİDİR?

Rezonans, bir yapının doğal periyodu ile depremin baskın periyodu örtüştüğünde oluşur. Bu durumda yapı, dışarıdan gelen sarsıntıyla aynı ritimde titreşir ve her döngüde aldığı enerji artar. Bir salıncağın tam ritminde itildiğini düşünün – hareketin nasıl büyüdüğünü gözünüzde canlandırın. Rezonans etkisiyle binalar da bu şekilde kontrolsüz biçimde salınır ve taşıyıcı sistemlerinde ciddi hasarlar oluşabilir.

Örnek Durum: 1 Saniye Periyotlu Bina, Kaya Zeminde

Diyelim ki:

• Bina: 1 saniye doğal periyoda sahip (yaklaşık 8-10 katlı bir yapı)
• Zemin: Kaya (sert ve düşük periyotlu)
• Deprem: Baskın periyodu 1 saniye

Bu durumda, zemin sağlam olsa bile depremin baskın periyodu ile bina periyodu aynı olduğu için rezonans oluşur. Yani zemin yapı için iyi olabilir ama deprem dalgalarının özellikleri uygunsa, rezonans yine binayı tehlikeye atar.

Sonuç: Kaya zeminde bile, rezonans nedeniyle yapı ciddi hasar görebilir.

 

Gerçek Bir Örnek: 1985 Meksika City Depremi

• Deprem: Michoacán’da, Meksika kıyısında, yaklaşık 400 km uzaklıkta meydana geldi.
• Büyüklük: Mw 8.1
• Zemin: Meksika City, kurumuş bir göl yatağı üzerine kuruludur – oldukça yumuşak ve kalın zemin katmanları içerir.
• Baskın periyot: Yaklaşık 2 saniye civarındaydı.
• En çok hasar gören binalar: 8-16 katlı binalar – yani periyodu 1.5-2.5 saniye olanlar.

Meksika City’de zemin dalgaları, yüzeyde 2 saniyeye yakın periyotlara sahip çok güçlü salınımlar oluşturdu. İşte bu periyot, tam olarak orta-yüksek katlı yapıların doğal periyotlarıyla çakıştı ve şehir merkezindeki yüzlerce bina rezonansa girerek yıkıldı veya ağır hasar aldı.

İlginç olan: Daha alçak (2-3 katlı) ve çok daha yüksek (30+ katlı) yapılar çok daha az hasar gördü. Çünkü periyotları, depremde baskın olan 2 saniyelik salınımdan uzaktı.

 

Bina-Zemin-Deprem Üçgeni: Tehlikeli Kombinasyonlar

Bina periyodu ≈ Zemin periyodu ≈ Deprem baskın periyodu → Maksimum rezonans riski

Bu üçlünün örtüştüğü durumlarda yıkım kaçınılmaz olabilir. Bu nedenle yapı tasarımı yapılırken hem zemin mekaniği çalışmaları hem de sismik spektrum analizleri büyük önem taşır.

 

SONUÇ VE ÖNERİLER

• Bir binanın sağlam zemin üzerine oturması tek başına yeterli değildir.

Rezonans kavramı binalar için hayati önem taşımaktadır. Ancak oluşacak depremin özellikleri ve baskın periyotları depremin büyüklüğünden, yerinden, fayların hareketinden bağımsız olarak her depremde farklılık göstermektedir. Bu sebeple rezonans testi gibi literatürde farklı amaçla kullanılan bu çalışmaları sanki “Bina Performans Analizi” gibi değerlendirmek ve bundan çözüm ve sonuç ummak doğru netice vermediği gibi yanlış yapılan testler ve sonuçlar gerçek dışı güvene sebep olabilir. Mevcut binaların değerlendirilmesinden ülkemizde geçerli yöntem Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği 2018’in Bölüm 15 – Deprem Etkisi Altında Mevcut Bina Sistemlerinin Değerlendirilmesi Ve Güçlendirme Tasarımı İçin Özel Kurallar bölümü olduğunu da tekrar vurgulamak isteriz.

Ancak bina tasarımlarında Rezonans etkilerinin dikkate alınarak Zemin-Bina ve olası deprem etkilerine göre uygun bina tasarlanması önemli olduğunu da belirtmemiz gerekmektedir. Bina tasarımlarında görevli mühendis meslekdaşlarımızın da bu konularda bilinçli olması faydalı olacaktır.

Dipnot: Deprem Tek Başına Yıkmaz… Uyum Bozukluğu Yıkar

Deprem; zemin, yapı ve dalga karakteristiğinin birleşimidir. Bu üçü “uyumsuzsa” bina ayakta kalabilir. Ama rezonansa neden olacak şekilde “uyumluysa”, sonuçlar yıkıcı olabilir.

Yazımız basit bir dille ana hedef kitlesi vatandaş ve teknik bilgisi az olan okuyucular için hazırlanmıştır. Daha detaylı bilgi için akademik kaynaklara başvuru yapabilirsiniz.

Not: Yazının içeriğinde kullanım yapılacaksa lütfen atıfta bulunun ve link verin.

BİZİMLE İLETİŞİME GEÇİN

Doğru ve geçerli yöntemlerle binanızın deprem performans analizlerinin hazırlanması için firmamızla iletişime geçebilirsiniz. Uzman mühendis kadromuz, yapınıza özel detaylı bir analiz sunar.

Youtube kanalımızda benzer konular hakkında detaylı videolara ve içeriklere ulaşabilirsiniz.

Sayfamızdaki tüm içerik, yazı ve görseller firmamızca hazırlanmıştır. Firma izni olmadan içerik, yazı ve görsellerin bir kısmının veya tamamının kopyalanması ilgili yasalar ve telif hakları kanunlarınca suçtur. Firmamızca yapılan periyodik incelemelerde bu fiili işleyen firmalar ve müşterileri hakkında yasal işlem yapılacaktır.

Oluşturulma Tarihi: 26/04/2025

Güncelleme Tarihi: 26/04/2025