NEOM isimli proje, gevşek kum yer üzerinde 350 metrelik bir gökdelenin doruğuna stadyum yapmayı vadettiğinde Suudi Prens Selman, 500 milyar dolarlık bir takviye için hazırdı. 46 bin kişinin birebir anda gol sevinci yaşayacağı, zıplayıp yüksek sesle tezahürat yapacağı bulutlar ortasındaki stadyum böylesine makûs bir tabanda ne kadar ayakta kalabilirdi ki? Üstelik sarsıntıdan fazla rüzgâr, güneş ve deniz 46 bin şahısla stadyumu yıkabilecek kadar güçlü bir tesir yaratabilirdi. Prens Selmanın önünde kritik bir denklem ve 3 bilinmeyen vardı: Para, bilim ve doğa! Prof. Dr. Ahmet Türer NEOM’daki denklemi anlattı.
Zeynep Dilara Akyürek / Milliyet.com.tr – Coşkulu taraftarlar, kadrolarını desteklemek için stadyumda yerini aldığında pek çok duyuyu canlandıran hareketler yaşanır. Rengârenk forma ve bayraklar, capcanlı ışıklar, yüksek sesle daima bir ağızdan söylenen besteler ve sevinçler… Zaman vakit binlerce taraftar içinde bulundukları stadyumun tribünlerini sarsan tezahüratları için ayağa kalkar ve hatta zıplar. Öyle ki tarihte pek çok stadyum bu anlarda unutulmaz sevinçlerin adresi olmuştu. Kimileri ise tekrar hiç unutulmayacak ölümlerin yaşandığı facialarla tarihe geçmişti. Türkiye’de kaçak olarak inşa edildiği ortaya çıkan Ali Sami Yen Stadyumu’nun 20 Aralık 1964’te çökmüş olduğunu pek çok kişi bilir. Ancak dünyada çok daha büyük stadyum faciaları yaşanmış ve yüzlerce taraftar gruplarını desteklemek için geldikleri ‘yuvalarda’ hayatını kaybetmişti. Normal formda inşa edilmiş stadyumların bile vakit içinde yıpranarak yıkılmasına neden olan bu insan yükünü 350 metrelik bir kulenin doruğunda hayal edebilir misiniz? Dünya kupası için gayret eden kadroları desteklemek için dünyanın dört bir yanından gelecek taraftarlar, yüzlerce metrelik kulenin zirvesin zıplarsa ne olur? 46 bin kişilik olması planlanmış ve Suudilerin en göz alıcı projelerinden biri olan 500 milyar dolarlık NEOM, bilime yenik düşmüş olabilir mi? Suudi Veliaht Prensi Muhammed bin Selman’ın önünde 2 pürüz vardı. Biri para, başkası ise bilim! Pekala 350 metrelik gökdelenin zirvesine inşa edilecek stadyumun bahtı ne olacak? Orta Doğu Teknik Üniversitesi (ODTÜ) İnşaat Mühendisliği Öğretim Üyesi Prof. Dr. Ahmet Türer, “Mümkün olmayanı mümkün kılmak” diyerek, tüm ayrıntılarıyla Milliyet.com.tr’ye anlattı.
PARA MI, BİLİM Mİ? SELMAN’IN PROJESİNİN ÖNÜNDE 46 BİN KİŞİ VAR
2034 FIFA Dünya Kupası’na mesken sahipliği yapması planlanan bir stadyum inşa edecek olsanız, nasıl bir tasarım yapardınız? Suudi Veliaht Prensi Muhammed bin Selman, kaynakların azaldığı bir periyoda girildiği sıralarda 350 metre yükseklikteki bir gökdelenin doruğuna 46 bin kişilik stadyum yapılmasını istemişti. NEOM isimli bu projeyle krallığı yine inşa etmeyi hedefleyen Suudiler, 46 bin 10 kişinin maç keyfini bulutların ortasında yaşayacağını vadediyordu. Prens Selman, Kızıldeniz’in kıyısına kurulacak yeni kent projesinin, geliştirme sürecinin her etabında yatırımcılara danışılarak ‘mevcut hükümet çerçevesinden bağımsız’ işleyecek bir kaynak ayrıldığını söylemiş ve Suudi hükümetinden 500 milyar dolardan fazla dayanak alınacağı açıklanmıştı. Halbuki dünya ve hasebiyle Suudiler de ekonomik açıdan pek de rahat bir devir geçirmiyordu ve projenin iptal edilmesinde de en çok tesir eden ögelerden biri ‘paraydı’. Tüm bunların yanında yapılmak istenen projenin üstünde 46 bin kişi vardı. Nasıl mı? Prof. Dr. Ahmet Türer, “Yapılması planlanan bu 46 bin seyirci kapasiteli gökyüzü stadyumu yerden en yüksek stadyum olacak. Bir stadyumu bu kadar yükseğe koymanın mantıksızlığı bir yana, rekor kırmak ve sıra dışı olmak kategorisinde ilerlenmek isteniyor ki bu da zenginlik olan ve zenginlik göstermek istenen ülkelerde olabilir. Mühendisliğin temeli olağanda mümkün olmayanı mümkün kılmaktır. Sabah kalkınca musluktan su akması 100 yıl evvel mümkün değildi. Orta Çağ’da tuvalet ve çöpler yola atılırdı. Yollar, köprüler, tüneller, binalar, büyük ibadethane, stadyum, spor salonu, opera binası üzere sıra dışı büyüklükte yapılar daha çok mühendislik ve mimarlıktaki gelişmelerle son yüzyılda rekorlara koşuyor” diyerek yapının risklerini şöyle sıraladı:
“350 m yüksekte bir stadyum yapmak kimi problemleri yanında getirir. Uzakta oluşan sarsıntıların kısa dalgaları (yüksek frekanslı olanlar) kısa aralıklarda sönümlenirken, uzun dalgalar (düşük frekanslı, uzun döneme sahip olanlar) yüzlerce binlerce km ilerleyerek uzun ve ağır yapıları sallayabilir. Şayet binanın dönemi uzun ve bu zelzele dalgalarıyla uyumlu ise rezonans oluşabilir. Bu duruma karşı faal denetim zelzele sönümleyiciler ya da büyük kütleli sarkaç gibisi pasif sönümleyiciler tasarlanır. Rüzgâr kuvveti ve rüzgâr şiddeti yerden yükseldikçe artar. Rüzgâr binayı çok sallayabilir ve spor karşılaşmasında futbol topunu ve oyuncuları olumsuz etkileyebilir. Rüzgârdan korunma perdelerine muhtaçlık olabilir. Seyircilerin, taraftarların spor karşılaşması sırasında heyecanlanıp müzik söyleyerek ritmik olarak ve senkronize olarak tıpkı anda zıplamaları binaya çok büyük kuvvet uygular. Ayrıyeten bu zıplama frekansının yapının doğal salınım frekansları ile örtüşmesi durumunda, tekrar rezonans gerçekleşir ve yıkılmaya kadar gidebilir. Döşemenin, toprak dolgunun, seyircilerin tek modül çatının tartısı, aslında çok yüksek tasarlanmış yapıda sünme tesirlerini tetikleyebilir. Çöl sıcağında üstte bulunan tek kesim ve geniş çatı, onu havada tutan dört köşedeki dikmelere gündüz ve gece ortasındaki kıymetli sıcaklık farkı sebebiyle günlük olarak çok eğilme ve kesme kuvvetleri oluşturabilir. Öngörülen 50 yıl ömür için 18 bin döngü ile ‘yorulma’ tesiri açısından az görünse bile ‘yüksek gerilme yorulması’ kritik olabilir.”
RÜZGÂR, GÜNEŞ VE SU NEOM’A PÜRÜZ Mİ? ‘BAZI HASARLAR GÖZ ARKASI EDİLEBİLİR’
Coğrafi olarak Arabistan’ın merkezinde ve doğusunda geniş çöllerle kaplı olan Suudi Arabistan’da rüzgâr suratları rüzgâr suratları ortalama 35 ila 45 m/s aralığındadır. Kıyı kentleri (Cidde) deniz esintilerine açık olması hasebiyle daha nemli, iç kentler (Riyad) ise kuru ve kum fırtınalarına daha açıktır. Cidde’nin kuzeyine inşa edilmesi planlanan NEOM Stadyumu deniz kenarında yer almasıyla hem neme hem de rüzgâra karşı daha savunmasızdı. Örneğin tıpkı binanın Suudi Arabistan’daki dizaynında referans alınan rüzgâr suratı, İstanbul’dakinden yaklaşık yüzde 20 ila 40 daha yüksek alınmalıydı. Pek çok hesaplamanın akabinde ortay çıkan sonuç, Suudi Arabistan ve İstanbul karşılaştırıldığında, yapının Arap yarımadasında yaklaşık yüzde 75 daha fazla yatay rüzgâr kuvvetine maruz kalacağı istikametindeydi. Üstelik böylesine uzun ve ağır bir yapının karşılaşacağı tek sorun rüzgâr kuvveti de değildi. “Yüksek yapılarda zelzeleye nazaran rüzgâr öncelikli diye düşünülür ancak faya yakın bölgelerde ivmeye ek, sürat değerlendirmesi de yapılmalı. Yapının inşa edileceği bölge orta-düşük düzeyde sarsıntı tesirine sahiptir. Zelzelelerde oluşan tesirlere rüzgâr için planlanmış ayarlı kütle sönümleyiciler de (sarkaç) tesirli olur. Yüksek yapılar için en ideali sert tabanlarda bulunmalarıdır. Sert tabanların zelzele spektrumu daha düşük periyodlara gerçek kayar ve doğal salınımı daha uzun periyodlarda olan yüksek binalarda rezonans ve sarsıntı tesirleri daha düşük olur. Yumuşak/derin alüvyon üzerinde yüksek yapı mühendislik ve maliyet açılarından çok daha zorlayıcıdır; örneğin İzmir zayıf yer ya da Gölcük alüvyon dolu derin yumuşak zeminler” diyen Prof. Dr. Ahmet Türer kelamlarına şöyle devam etti:
“Bölgenin düz ya da engebeli olması tahminen rüzgâr açısından farklılıklar oluşturabilir. Fakat inşaat mühendisliği yapılarına etkiyen çok sayıda farklı kuvvet vardır. Kendi yükü, sarsıntı, rüzgâr, kar, en çok bilinenler olmakla birlikte, zemin-yapı etkileşimi, izafi oturma, tsunami, su ve nem sebepli vakit içinde oluşan hasarlar, kimi durumlarda göz gerisi edilebilir. Ülkemizde çok tesirli olmamakla birlikte, kum fırtınalarında rüzgâr kuvvetinde artış olur. Rüzgârın binaya tesiri, rüzgâr suratının karesi ve yoğunluk ile orantılıdır. Ağır bir kum fırtınası sırasında hava-kum karışımının yoğunluğu çok az artar. Kumun yerden ne kadar yükseğe rüzgâr tarafından kaldırılabildiği de değerlidir, üst katlarda tahminen toz birikimi sorunu olabilir. Havanın sıcak olması ve bina içinde klimaların çalışması, bilhassa yüksek yapıların davranışını olumsuz tesirler. Dış cephe taşıyıcı elemanlarının uzunlukları uzarken, iç cephe elemanlarının uzunluğunun serin ortam sebebiyle kısa kalması, iç ve dış taşıyıcı sistem ortasında yük transferi olmasına sebep olur. Yüksek binalarda ısıl tesirler çok daha değerlidir. Bilhassa stadyum üzerinde olacak geniş çatının gün içindeki sıcaklık değişimleri sebebiyle yatay istikamette genişleyip daralması, bu geniş çatıyı taşıyan köşe kolonlara fazla yük getirebilir.”
KUMLU TABAN İZOLATÖR ÜZERE Mİ ÇALIŞIYOR?
“Düşük sönümleme oranına sahip yüksek bir binada sönümleme oranı yüzde 2 ise binanın rüzgâr altında rezonansa girmesi durumunda, rüzgârın oluşturacağı statik deformasyonların 25 katı büyüklüğünde yatay salınım deformasyonları oluşur. Bu ölçüde salınım şayet yapısal hasara sebep olabilecek seviyede ise yapısal elemanlarda yorulma, çatlama ve hatta ilerleyen süreçte yıkılmaya kadar gidebilen hasarlar oluşabilir. 350 metrelik bina dönemi kaba varsayımla 4 saniye civarıdır. Rüzgâr sebepli gün içinde 21 bin sefer, 50 yıllık ömrü içinde 394 milyon sefer salınım yapma potansiyeli vardır. Rüzgârlı günlerin az sayıda olduğunu kabul etsek bile 7-8 milyon tekrardan sonra materyallerde yorulma belirtileri oluşur. Bu sebeple bu türlü yüksek yapılarda salınım sebepli gereç yorulması tahlillerinin çok dikkatli yapılması gerekir” diyerek yapının salınımı ve sağlıklı biçimde ayakta kalacağı 50 yılı anlatan Prof. Dr. Ahmet Türer, kumlu taban konusunda dikkat cazibeli ‘izolatör’ ayrıntısına ait, “Kumun üzerine bina inşa edilmesi genel olarak uygun değildir. Suudi Arabistan’da, NEOM mega projesinin bir kesimi olan The Line (Çizgi) içinde planlanan bu yapının inşa edileceği bölge derin kazıklarla yönetilebilen kum ve yumuşak kayaçlardan oluşuyor. Arap ve Afrika tektonik levhalarının sonlarına yakın Kızıldeniz Rifti civarında yer alıyor ve nispi olarak orta-düşük sismik riske sahip. Kumlu ve denize yakınlık sebebiyle (su tablasının yüksek olması nedeniyle) sıvılaşma riski de mevcut. Kimi durumlarda, kumlu tabanların sismik izolatör üzere çalıştığı rapor edilmişse de bu yükseklikte bir yapı için denetimsiz kumlu taban yarardan çok fazla ziyan getirir. Temel çoğunlukla radye temel seçilir ve kesinlikle bodrum katlarının olması istenir. Bu sayede çene kemiğine bağlanan bir diş üzere binanın temele güzel oturması ve yan dönmeye karşı dirençli olması sağlanır. Çok sayıda bodrum kat yapılmasına karşın, en alt kotta taban şartları hala zayıfsa kazıkların da yapılması kaçınılmazdır” diye konuştu. Peki ya gerçek bir izolatör, 350 metre yüksekteki stadyumu bulutların ortasında tutabilir mi?
“Sismik izolatörler genelde yatay kuvvetler için tasarlanır. Emeli yerden gelen yatay zelzele hareketini binadan yalıtarak bu sallantının binaya geçmesini engellemektir. Bu sayede, bina kendi kütlesinin ataleti ile bir bakıma havada asılı kalmakta ve yer binadan bağımsız olarak sallanmaktadır. Böylelikle hem bina içinde salıntılar minimize edilir, hem de bina sarsıntıya karşı zayıf bile olsa sarsıntı tesirleri binaya geçmediği için ayakta kalır ve genelde yapısal hasar olmadan atlatılır. Çok uzun binalarda ise durum farklıdır. Zelzelelerde binanın dönemi çok uzun olduğu için üst katlarda sarsıntı çoğunlukla hissedilmez ya da süreksiz elastik salınım olur. Asıl sorun uzun binaların rüzgârda salınım yapmasıdır. Bu salınım muhakkak bir mühlet sonra gemilerin dalgalarla salınması sonucu olduğu üzere mide bulantısı baş dönmesi biçiminde ‘deniz tutması’ belirtileriyle ortaya çıkar. Üst katta ağır kütle ve yay sistemi ya da binanın ortasından aşağıya sallanan sarkaç modeli kullanılabilir. Bina sallanmaya başladığında bu kütle-yay ya da kütle-sarkaç yapısı bina ile etkileşime girip salınıma karşıt tarafta bir dinamik tesir oluşturur ve binadaki salınımları değerli ölçüde azaltır. 350 m yüksekte bir stadyumda ve bina genelinde oluşacak salınımları sönümlemek için yatay ve düşey sönümleyiciler kullanılabilir ve salınımları sönümlemede çok yararlı olabilir.” – Prof. Dr. Ahmet Türer
Yorum Yap