Bir Sığınak, Birden Çok Tehlike: Deprem, Patlama, Serpinti ve Yangın

1. Bir sığınak, birden çok tehlike

Bir sığınak tek bir tehlikeye göre tasarlanmaz. Sığınak Yönetmeliği onu öncelikle en alt bodrum katta ister; yani sığınak duvarı aynı zamanda toprağa dayanan bir bodrum perdesidir ve depremde dinamik toprak basıncı alır. Aynı duvar bir patlamaya, radyoaktif serpintiye ve yangına karşı da koruma sağlamalıdır. Bu yazı, bu tehlikelerin aynı duvarda nasıl karşılaştırılabileceğini ve sitenin bu karşılaştırma için neye sahip olup neye sahip olmadığını gösterir.

2. Deprem: bodrum perdesine toprak basıncı

TBDY 2018 §16.11, rijit bodrum çevre perdelerine etkiyen zemin basınçlarını verir. Statik basınç duvar boyunca düzgün yayılıdır: kohezyonsuz zeminde 0,2·(γ·H_b + q) (Tablo 16.6). Depremde buna düzgün yayılı bir ek basınç eklenir: Δp = 0,4·S_DS·γ·H_b (Denk. 16.18). 3,5 m yüksekliğinde bir bodrum sığınağı ve S_DS = 1,0 için statik basınç 15,3 kPa, deprem ek basıncı 26,6 kPa’dır: deprem ek basıncı statik basınçtan büyüktür. Bu hesap için sitede bir motor yoktu; yeni motor yazıldı ve elle doğrulandı.

Su altındaki duvarlar için TBDY bir dinamik su basıncı da verir (Denk. 16.19–16.20). Metin katmanında Denk. 16.19’un kök işareti kaybolur; ama bileşke denklemindeki 7/12 katsayısı ve 0,6·d_su derinliği yalnız √(z·d_su) dağılımıyla tutarlıdır. Motor bu dağılımı uygular ve testi, dağılımın sayısal integralinin bileşkeye eşit olduğunu doğrular.

3. Patlama ve deprem: aynı büyüklük sırası

100 kg’lık bir yüzey patlamasının yansıyan tepe basıncı 15 m’de 272 kPa, 30 m’de 63 kPa, 50 m’de 28 kPa’dır. Deprem ek basıncı ise S_DS = 0,5–2,0 için 13–53 kPa’dır. Yakın mesafede patlama baskındır; ama orta ve büyük mesafelerde iki yük aynı büyüklük sırasındadır. Bu iki sayı aynı türden değildir: Patlama milisaniyeler süren bir darbedir ve duvarın tepkisi darbe süresine bağlıdır (SIG-03); toprak basıncı ise yarı statiktir. Şekil yalnız büyüklük sırasını karşılaştırır. Ders şudur: Patlamaya göre tasarlanmış bir sığınak duvarının deprem toprak basıncını da taşıdığı varsayılmamalı, ayrıca denetlenmelidir.

4. Serpinti: üç seçenek, tek ilke

Yönetmelik dış duvar ve tavan için üç seçenek verir: en az 60 cm beton, 75 cm tuğla ya da taş, 90 cm sıkıştırılmış toprak (Madde 8(b)). Tipik yoğunluklarla (beton 2400, tuğla 1800, toprak 1600 kg/m³; varsayım) bu seçeneklerin birim alan kütlesi sırasıyla yaklaşık 1440, 1350 ve 1440 kg/m²’dir: neredeyse aynı. Bu tesadüf değildir; serpintideki gama ışınımına karşı zırhlama büyük ölçüde malzemenin birim alan kütlesine bağlıdır. Üç seçenek, aynı ilkenin üç biçimidir. Sitede radyasyon zırhlaması için bir motor yoktur; bu bölüm yönetmeliğin değerlerinden yapılan bir çıkarımdır.

5. Yangın: açık bir boşluk

Bir sığınak duvarının yangın dayanımı, beton örtüsüne ve kalınlığına bağlıdır. Sitenin yangın motoru yalnızca korumasız çelik elemanlar içindir (EN 1993-1-2); betonarme bir duvarın yangın dayanımını hesaplayan bir motor yoktur. Bunu kaynaksız yazmak yerine açık bir boşluk olarak bırakıyoruz: Gerekli kaynak TS EN 1992-1-2’dir.

6. Kurallar

1. Her tehlikeyi ayrıca denetleyin. Patlamaya göre tasarlanmış bir duvar, deprem toprak basıncını otomatik olarak karşılamaz.
2. Depremi küçümsemeyin. Bodrumdaki bir sığınakta deprem ek basıncı statik toprak basıncını aşabilir.
3. Serpintiye karşı kütle önemlidir. Yönetmeliğin seçenekleri aynı kütleye karşılık gelir.
4. Karşılaştırmayı türüne göre yapın. Darbe ile yarı statik yük aynı tepkiyi üretmez.