Rezonans, mekanik yapılarda görülebilen ve belli bir titreşime karşı hassasiyet olarak tanımlanan bir durumdur. Elektrik devrelerinde; sadece bir kondansatör ve bir bobinden oluşan devreye rezonans devresi denir.
Akım harmonikleri açısından önemli olumsuz etkilerden birinin rezonans etkisi olduğu iyi bilinmektedir. İç direncin kapasitif reaktansa eşit olduğu frekans, rezonans frekansı olarak tanımlanır. Rezonansın tüm mekanik yapılarda gözlemlendiği bilinmektedir.
Belirli bir titreşim frekansına duyarlılık olarak tanımlanabilir. Elektrik motorları, pompalar, türbinler gibi makineler için, makinenin çalışmasıyla üretilen küçük titreşim kuvvetleri, mekanik rezonansla güçlendirildiğinde bir problem haline gelebilir.
Rezonansa bağlı titreşim seviyesi genellikle küçük titreşimlerle sınırlı olsa da, bu sırada mekanik duruma bağlı olarak değişiklikler gözlemlenebilir. En yaygın rezonans örneği, bir makineyi destekleyen yapının, makinenin dönme hızında ya da buna yakın bir hızda rezonansa girmesidir. Kalan dengesizliklerden ve yanlış hizalamalardan kaynaklanan hafif titreşim kuvvetleri bile rezonans temel yapısını etkinleştirerek şiddetli titreşimlere neden olabilir. Makine parçaları da rezonansa girebilir.
Binalarda Rezonans Nasıl Engellenir? Ne Tür Önlemler Alınabilir?
Depremde bina çökmesine neden olan en önemli olaylardan biri de rezonanstır. Titreşimler binanın doğal frekansına eşit duruma gelirse, bina hasar alır. Hatta çökebilir. Artan genliğe ve bunun sonucunda ortaya çıkan gerilime dayanamaz. Bir cismin zarar görmeden rezonansa girmesi imkansızdır. Ancak önlem alınarak nesnelerin rezonansa girmesi engellenebilir.
Bu önlem, yapının salınımları ile titreşimleri sönümlemesini sağlayacak şekildedir. Günümüz bina yapılarında 9 büyüklüğüne kadar depreme dayanıklı esneklik toleransları uygulanabilmektedir.
Bu sayede bina, 9 büyüklüğünde bir depremin neden olduğu titreşimleri sönümleyebilir ve binanın doğal frekansı ile titreşim frekansının eşit olmasını engelleyebilir. Özellikle Japonya’da binalar 9 büyüklüğünde depreme dayanacak şekilde inşa edilir. Çünkü bu bölgede çok büyük depremler yaratabilecek fay hatları yer almaktadır.
Deprem sırasında yalnızca binalar değil zemin de rezonansa girer. Örneğin, ıslak bir zemin yüzeyinde, depremlerin neden olduğu periyodik kuvvetler altında birbirlerine doğru kayabilir ve boşluklara batabilir.
Bu durumda zemin daha az boşluklu bir kum yığını haline gelir ve boşlukları dolduran suyun bir kısmı yükselerek kum yığınını örter. Bu tür zeminlere yapılmış binalar varsa ileri geri eğilebilir ya da tamamen kayabilir. Bazı durumlarda bina depreme dayanıklı olsa bile rezonansa ve zeminin kaymasına bağlı olarak çökebilir.
Deprem Sırasında Bazı Binalar Yıkılırken Bazıları Neden Yıkılmıyor?
Binaların rezonansı ve doğal periyodu birbirlerinden farklıdır. Zeminin de belli bir rezonansı vardır. Zemin hareketinin periyoduyla binanın doğal rezonansı aynı olur ise bina en büyük salınımlara maruz kalır. Bu yüzden de en büyük hasarı alır.
Oyun parkında yer alan salıncakta sallanırken, salınım hareketini takip ederek doğru anda ayaklarımızı ve vücudumuzu ileri geri hareket ettirerek hızlanabiliriz. Bina rezonansı kavramı da bu duruma benzer aslında. Depremin etki yönü ile binanın salınım yönü aynı olduğunda, bina daha fazla ve daha hızlı harekete maruz kalır ve hasar alır.
Örneğin, bir bina 5 birimlik ivme kuvvetine dayanabilecek şekilde tasarlandığını düşünelim. Zemin ve binanın frekansları 3 birim kuvvet olarak kabul edelim. Zemin ve binanın frekansları farklı zamanlarda ya da farklı yönlerde olduğunda, birbirini sönümleyerek bina en fazla 3 birim ivme ile sallanır ve ayakta kalır.
Rezonans İle İlgili Videolar
