Rezonansın İnsanlığın Yararına Kullanımı ve Felaketlere Alternatif Çözümler

Rezonans, mühendisler için uzun yıllar büyük bir sorun teşkil etmiştir. Günümüzde rezonansın can ve mal kayıplarına yol açtığı ve hiçbir önleminin alınamadığı durumlar mevcuttur. Bu projeyle hem deprem, rüzgar gibi doğal afetlerin zararlı etkilerinden kurtulmayı, hem mühendislerin titreşim problemlerine alternatif bir çözüm sunmayı, hem de projenin ilerleyen aşamalarında savunma sanayine benzersiz, -ayrıca bir işlemci ile koordineli çalışması sağlandığı takdirde- taklidi mümkün olmayan bir sistem kazandırmak amacındayım.



Mekanik rezonans mühendislerin karşısına problem olarak çıksa da, insanlığın faydasına kullanılabilir. Günümüzde özellikle inşaat sektöründe ve savunma sanayinde kırıcı ve yıkıcı araçların önemli bir yeri vardır. Her malzemenin bir doğal frekansı vardır. Bu frekans matematiksel olarak incelendiğinde sinüzoal bir eğriye benzer.

Yapay olarak elde edilmiş aynı frekanstaki periyodik bir dalgayı, malzeme üzerinde doğal frekasta seyreden dalga ile üst üste getirdiğimizde genlik kendisini maksimize ederek sonsuza yakınsamaya çalışır. Bu durumda salınımlar gözle görülecek kadar büyür ve kontrolden çıkar. Salınımlar malzemenin esneklik sınırlarını zorladığında hasar kaçınılmaz olur. Bina, köprü gibi büyük yapıların, yıkımla sonuçlanmasa bile büyük genlikli titreşime maruz kalması yapının ömrünü kısaltır. En basitinden, yivli bir inşaat çeliğinin betonu neden tutması gerektiği düşünüldüğünde konunun ciddiyeti daha net anlaşılacaktır.



Bu durumun tersini düşündüğümüzde ise rezonansa giren malzemenin, doğal frekansından farklı bir frekansta, yapay olarak periyodik titreşim verildiğinde, malzeme içinde seyreden dalgaların genliği azalacak ve malzemenin rezonansa girmesi engellenmiş olacaktır. Tabii en iyi sonuç yarım dalgaboyu ötelenmiş ve genliği malzemede oluşan dalganınkiyle aynı büyüklükte dalga çok iyi bir zamanlama ile üretildiğinde alınır. Bu durumda malzemenin titreşimi henüz başlamışken sönümlenebilir. Buna en güzel örnek salıncak olabilir. Salıncakta sallanabilmek için iyi bir zamanlamayla ağırlık merkezi değiştirilmelidir. Aksi takdirde sallanan hız kazanamaz.



Deprem esnasında binaların yıkılması da ancak depremin yüzeye verdiği frekansın binanın doğal frekansına eşitlenmesiyle olur. Binayı tutan beton ve çelik bileşenli kompozit yapıya sahip kolonlarda meydaha gelen titreşimler, deprem ile ortaklaşa hareket ederek genliğini, kompozitin hasara uğrama sınırının ötesine kadar arttırır.



Depremde sadece binalar değil, zemin de rezonansa girebilir. Örneğin, ıslak toprak bir zeminde, depremin yol açtığı periyodik kuvvetler altında kum tanecikleri birbirleri üzerinden kayarak ara boşluklara yerleşebilir. Bu durumda zemin ara boşlukları daha az olan bir kum yığınına dönüşür ve boşlukları dolduran suyun bir kısmı yukarı çıkıp kum yığınının üzerini kaplar. Eğer böyle bir zemine oturmuş binalar varsa, öne-arkaya yatabilir veya bütünüyle kayabilirler. Bazı durumlarda bina depreme dayanıklı olsa dahi, zeminin rezonansa uğrayıp kayması sonucu yıkılabilir. Zeminin rezonansa girmesi durumunda -deprem haberlerinde sıkça gördüğümüz- derin asfalt çatlakları oluşarak büyük zararlara yol açar. Aynı şekilde köprülerin rüzgârla rezonansa girmesi de büyük can mal kayıplarına neden olabilir.



Asma köprüler rezonansın birinci dereceden tehtid ettiği tipte köprülerdir. Köprü uzunluğu riski arttırır. Nitekim 18 Ekim 2010 tarihinde düzenlenen Avrasya Maratonu'nda Boğaziçi Köprüsü büyük bir tehlike atlatmıştı. Hatta bir gazete ' Avrasya Maratonunda Boğaziçi Köprüsü az kalsın yıkılıyordu!' başlığı atmış, ve Prof. Dr. Ahmet Vefik Alp Anadolu Ajansına 'Çok büyük bir tehlike atlatıldı, köprü yıkılabilirdi. İyi ki rezonans sönmüş, yoksa giderek daha da büyüyecekti ve köprü darmadağın olabilirdi.' diyerek olayın ciddiyetine dikkati çekmişti. Zaten Boğaziçi Köprüsü ilk yapıldığında yaya trafiğine açık olarak hizzmet veriyordu, fakat kısa süre sonra rezonans tehlikesi farkedildiğinden yaya trafiğine kapatıldı.

Bütün bunların önüne geçebilmek için, mevcut titreşimleri malzemenin doğal frekansından uzaklaştırarak ve ters yönde titreşim uygulayarak oluşan gerilmeler sönümlenebilir.



Proje ayrıca küçük, verimsiz, sürekli dalgaların birleşmesiyle elde edilecek olan kuvvetçe büyük, ve verimli bir kuvvet elde etme anlamında da alanında ilk olacaktır.



Piyasada istenilen frekansta ve genlikte titreşim veren ve malzemelerin doğal frekanslarını çok hassas bir şekilde ölçecek nitelikte cihazlar mevcuttur. Bu cihazları belirli bir koordinasyonla birleştirilebilir ve sistemi almaç, amplifier ve işlem yapma kapasitesi ve hızı yüksek bir işlemci ile birleştirdiğimizde günümüzde kontrolü mümkün olmayan rezonası kontrol edebilecek hale gelebiliriz. Frekansı odaklayabilecek bir armatür yapmak teorik olarak mümkündür.



Oral BİLİCİ -  Akdeniz Üniversitesi

Yıldızlı Projeler Yarışma 2011 Finalisti