Patlamaların mühendislik yapılarının davranışlarına etkisi

Abstract

Mühendislik alanında yapıların (bina, köprü, istinat duvarı, baraj vb.) statik hesaplamaların projelendirmesi ile başlayan süreç, şantiye uygulamaları ile devam etmektedir. Bu hesaplamalarda standart olarak; ölü yük, hareketli yük, deprem yükü ve rüzgâr yükü olarak tanımlanmakta ve hesaplamalar bu doğrultuda yapılmaktadır. Ancak son yıllarda patlama yükünün de yapıları etkileyen önemli bir yük olduğu hatta mühendislik yapılarına hasar vererek yıktığı bir gerçektir. Bu patlama yükü karşımıza; gerek terör saldırısı, gerekse binalardaki doğalgaz patlamasıyla ile ortaya çıkmaktadır. Patlama yükünü, yapıların tasarımı aşamasında hesaplara dâhil edilmesi ilave ekonomik maliyet ortaya çıkarsa da, mühendislik yapıları, çoğu zaman bu yüke karşı hazırlıksız olduğundan hasarların ortaya çıkması kaçınılmazdır. Patlama yükünün araştırmasına yönelik; yüz yıl kadar önce çalışmalar başlamıştır, bu çalışmalar; deneysel uygulamalara dayanmaktadır. Bu çalışmalarından, günümüzde kabul gören çalışmalara kadar, patlama yükünün kati davranışı modeli ortaya konulamamıştır. Bunun sebebi; basınç değerlerinin çok yüksek olması, iyi bir davranış modelinin olmaması, ani basınçtan dolayı oluşan kırılmalar olarak gösterilebilir. Patlama süresi ise; yapı içinde gerçekleştiği durumlarda 3 milisaniye mertebesinden, açık hava patlamalarında 100 milisaniye’ye çıkabilmektedir. Bu tez çalışmasında; patlama etkisi ve oluşturduğu yükün, çeşitli mühendislik yapıları üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Bu kapsamda; patlama yükü çözümü yapabilen bilgisayar yazılımı kullanılmış olup, yazılımdan alınan veriler ile ampirik ifadeler karşılaştırılırmıştır. Ayrıca; ABD Savunma Bakanlığı tarafından yayımlanan UFC 3-340-02 standartları doğrultusunda, patlama yükü parametreleri hesaplanarak, yapının davranışı irdelenmiştir. Bu tez, patlama yükünün, mühendislik yapıları üzerindeki etkisi ile mühendislik yapılarının ve taşıyıcı sistem elemanlarının, patlama yüküne nasıl tepki verdiği ayrıca, patlayıcı kütlesi ile patlayıcının yapıya olan mesafesinde meydana gelen değişmelerin patlama yükünü ve yapıda oluşturduğu etki araştırılmıştır. Yapıların tasarımı esnasında, patlama yükü verilerinin hesaba dâhil edilmesi, proje maliyetine ilave etki getireceği tartışmasız bir gerçektir. Ancak bazı kritik öneme sahip yapıların; hastane, askeri, kamu vb. projelendirme aşamasında patlama yükünün dâhil edilmesinin gerekli olduğu düşünülmektedir.