Az katlı bina türü taşıyıcı sistemler için yeni bir sismik yalıtım sistemi geliştirilmiştir. Tümüyle yerli malzeme kullanılarak oluşturulan sistemde; sismik yalıtım katı, iki ucu mafsallı çelik kolonlar ile çapraz yay kutularından oluşmaktadır. Önerilen sismik yalıtım sisteminin etkinliğinin belirlenmesi için sarsma masası deneyleri ve sayısal çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Üç boyutlu, ¼ ölçekli, üç katlı çelik çerçeve, sismik yalıtım katlı ve ankastre durumlar için gerçek deprem kayıtları etkisinde tek eksenli sarsma masası üzerinde denenmiştir. Deneylerde, sismik yalıtım katlı numunede masa üzerindeki ivmelerin katlara geçişte önemli ölçüde küçüldüğü tespit edilmiştir. Sismik yalıtım uygulanmış numunede kararsızlık ve deprem sonrasında merkeze dönme problemi yaşanmamıştır. Sismik yalıtım uygulanmış numunede kullanılan çelik kolonların uçlarındaki mafsallarda sürtünmeden dolayı oluşan eşdeğer sönümün kritik sönümün yaklaşık %20’si düzeyinde olduğu tespit edilmiştir.
Varol KARAYEL / İF Mühendislik ve Müşavirlik
Ercan YÜKSEL / İTÜ İnşaat Fakültesi
Tansu GÖKÇE / Bristol Üniversitesi İnşaat Fakültesi
Fatih ŞAHİN / İTÜ İnşaat Fakültesi
1. GİRİŞ
Binaların kuvvetli yer hareketleri sırasında yıkıcı hasarlardan korunabilmesinin, doğal titreşim periyotlarının uzatılması ve ilave sönüm sağlanması ile mümkün olabileceği bilinmektedir (Şekil 1). Pasif sismik yalıtım yöntemlerinin esası da bu prensiplere dayanmaktadır.
Bu çalışmada önerilen yeni sismik yalıtım sisteminin çıkış noktası, deprem mühendisliğinde istenmeyen bir göçme biçimi olan yumuşak kat hasarlı binalar üzerinde yapılan gözlemler olmuştur.
Bu gözlemler, çoğu kez hasarların yumuşak katta toplandığını, üst katların ise az hasarlı ya datümüyle hasarsız olduğunu göstermiştir. Buradan çıkarılabilecek iki önemli sonuç;
i. Binaya giren deprem enerjisinin çok önemli bir bölümünün hasarlı yumuşak kat tarafından tüketildiği,
ii.Yumuşak katın üst katlara nazaran göreli düşük yatay rijitliği nedeniyle üst katlara geçen ivmelerde önemli azalmalar olduğudur. Tipik bir yumuşak kat hasarı, Şekil 2'de yer alan fotoğrafta görülmektedir. Geçmiş bazı çalışmalarda binanın temel titreşim periyodunun uzatılmasının yollarından birinin yumuşak birinci kat kullanımı olduğu belirtilmektedir. Esnekilk kat kullanımı çok uzun yıllar önce yapı mühendisleri tarafından da önerilmiştir. Yapı mühendisleri çalışmalarında, ilk kat kolonlarına ait yatay rijitliklerin üst kat kolanlarına göre daha küçük tasarlanmaları halinde; deprem anında deformasyonların bu zayıf ilk katta toplanacağını ve üst katlara giden ivmelerin önemli ölçüde azalacağını belirtmişlerdir. Ancak bu durumda ilk kat yatay yer değiştirmeleri aşırı büyüyeceğinden, eksenel yüklerden dolayı oluşacak ikinci mertebe momentlerinin ilk kat kolonlarında çok önemli hasarlara sebep olacağı ve binanın göçmeye kadar gidebileceğini de vurgulamışlardır.
Fintel ve Khan, yumuşak ilk kat yöntemi olarak isimlendirdikleri değiştirilmiş önerilerinde; deprem sırasında ilk kat kolonlarının öncelikle akarak enerjinin çok önemli bölümünün yutulacağını ve yer değiştirmelerin de kontrol edileceğini belirtmişlerdir. Ancak Chopra ve diğ., bu yöntem ile daha büyük sönüm elde edilmesi durumunda yer değiştirmelerin kontrol altına alınmasının güçleşeceği ve akmaya giden kolonları burkulmaya götürecek yüklerin önemli ölçüde azalacağı; dolayısıyla, kolonların kararsızlığı ve göçmenin kaçınılmaz olacağını ifade etmiştir. Bu sebeple binadaki ivmeleri azaltacak yumuşak ilk kat yöntemi, mimarların estetik gereksinimleriiçin ihtiyaç duymalarına kadar geçecek çok uzun sürede göz önünde tutulmamıştır.
Todorovska, eğik kolonlar kullanılarak üretilecek yumuşak bir katın fiziksel olarak sarkaç gibi davranacağından, sismik yalıtım sistemi olarak kullanılabileceğini belirtmiştir. Çalışmada uygun eğim açıları ve etkinlikleri yer hareketinin frekans içeriğine bağlı olarak araştırılmıştır. Comartin, yumuşak katlı binalarda eksenel yükün ikinci mertebe etkilerini ortadan kaldırmak üzere sismik güçlendirmeye yönelik ilave kolonlar önermiştir. Bu öneri aynı zamanda, ilave düşey taşıyıcı elemanlar kullanılarak ikinci mertebe etkilerinin engellenmesi durumunda, yumuşak katın sismik yalıtım katı olarak kullanılabileceğinin de bir ispatı olmaktadır.
Helisel yayların titreşimleri azaltmak üzere kullanımları yaygındır. Endüstriyel binaların içindekiağır makine ve ekipmanların mesnetlerindeki titreşimlerin binanın diğer taraflarına geçişini engellemek üzere de helisel yaylar kullanılmaktadır. Standart bir yalıtım sistemi helisel yaylar ile kurşun veya viskoz sönümleyicilerden oluşmaktadır. Bu şekilde oluşturulacak bir sistem binaları sismik etkilerden korumak için kullanılabilmektedir. Diğer taraftan bu tip uygulamalarda, yayların düşey rijitliği, daha çok düşey yer hareketleri için zayıf kaldığından, bina temelinde önemli miktarlarda kalkma oluşmakta, bunun olumsuz etkisi olarak da binanın uç bölgelerinde çok yüksek düşey ivmelenmeler ortaya çıkmaktadır.
Günümüzdeki mevcut sismik yalıtım sistemleri öncelikle iki ana grupta toplanmaktadır. Bunlar sırasıyla; kauçuk veya kurşun çekirdekli kauçuk gibi elastomerik mesnetler ve sürtünmeli kayıcı mesnetlerdir. Doğal kauçuğun göreli düşük sönüm özelliği sebebiyle (LDRB) ilave sönüm araçları da kullanılabilmektedir. Yüksek sönümlü kauçuk mesnetler (HDRB) büyük yerdeğiştirme ve sönüm kapasitesine sahip olduklarından, aynı zamanda ekonomik ve etkin sismik yalıtım elemanlarıdır. Enerji tüketiminin kurşun çekirdek vasıtasıyla sağlandığı kurşun çekirdekli kauçuk mesnetler (LRB) Avrupa, Japonya ve Yeni Zelanda’da yaygın olarak kullanılmaktadır, [21]. Düz veya eğri yüzeyli sürtünmeli kayıcı mesnetlerde enerji sürtün mevasıtasıyla tüketilmektedir. Düşük maliyetli sismik yalıtım sistemlerinin geliştirilmesine ait araştırma çalışmaları da herzaman güncelliğini korumuştur. Calabrese, kauçuk atıklarından yararlanılarak düşük maliyetli birsismik yalıtım sistemi geliştirmişlerdir. Çalışmada, elyafla güçlendirilmiş atık kauçuklardan oluşturulmuş sismik yalıtım sistemine sahip binanın dinamik davranışını değerlendirmek üzere tek eksenli sarsma masası deneyleri gerçekleştirilmiştir. Deneyler sonunda atık kauçukların düşük maliyetli sismik yalıtım potansiyeline sahip oldukları gösterilmiştir. Doudoumis ve diğ. [25] düşük maliyetli bir sismik yalıtım sistemi elde etmek için bina temeli ile doğal zemin arasına sanal bir zemin tabakası yerleştirmiştir. Düşük kesme direncine sahip sanal zemin tabakasının kesme direnci kuvvetli sismik hareket sırasında aşılarak bina temelinin kayması sağlanmaktadır.
2. AMAÇ
Bu çalışmanın amacı kararlı yumuşak kat mekanizmasından faydalanılarak az katlı binalar içindüşük maliyetli yeni bir sismik yalıtım sisteminin geliştirilmesidir. Önerilen sistem sadece yeni inşa edilecek binalarda değil, deprem güvenliği yetersiz olan mevcut binalarda da kullanılabilecektir. Göreli düşük maliyeti sebebiyle gelişmekte olan ülkelerde kullanılması hedeflenmektedir. İki ucu mafsallı çelik kolonlar ve çapraz yay kutularından oluşan sismik yalıtımkatı, binanın temel seviyesinde oluşturulabileceği gibi tercih edilen herhangi bir ara katında dateşkil edilebilecektir. Düşey yükler pandül çelik kolonlar ile taşıtılırken sistemin yatay kararlılığıçapraz yay kutuları tarafından sağlanmaktadır. Sismik yalıtım katının çelik kolonları, üst ve altdöşemelerine ve temele göre rijit kirişler ile bağlanmaktadır. Mafsallı bağlantıların sıkılığı mafsal üzerindeki pimler yardımıyla ayarlanmaktadır.Deneysel çalışmalardan önce deney numunelerinin matematik modelleri üzerinde bir ön analitikçalışma yapılmıştır. Bu çalışmada, önerilen sismik yalıtımlı sistem etkinliğinin gösterilmesineyönelik; taban kesme kuvveti, ivme ve kat yerdeğiştirmeleri gibi parametreler karşılaştırılmıştır.
Önerilen sismik yalıtım sisteminin mevut yalıtım sistemlerine göre avantaj ve yenilikleri aşağıda sıralanmıştır.
i. Binaya ayrıca bir bakım katı ilave edilmesine gerek yoktur. Sismik yalıtım katı başka amaçla da kullanılabilmektedir.
ii. Yeni sismik yalıtım sistemi diğer yalıtım sistemlerinin aksine aygıt olarak tanımlanmamakta, doğrudan binanın bir katını temsil etmektedir. Bu sebeple, binanın yapısal tasarımı sırasında yalıtım katının tüm elemanları doğal olarak göz önünde tutulmaktadır.
iii. Sismik yalıtım katının çelik kolonlar, doğrusal yaylar ve yay kutuları gibi elemanları tümüyle yerli malzemeler ve görece düşük yerli işçilik maliyetleri ile üretilebilmektedir.
iv. Sistem elemanlarının bakımı ve değiştirilmesi daha kolaydır.
v. Maliyeti diğer yalıtım sistemlerine göre daha düşüktür.
vi. Yalıtım katındaki mafsalların sürtünmesi sebebiyle ortaya çıkan sönüm göreli olarak yüksektir.
vii. Merkeze gelme sorunu yaşanmamaktadır.
viii. Göçmeye karşı emniyet mekanizması sistemin kendisi tarafından sağlanmaktadır.
ix. Küçük depremler ve rüzgar yükleri altında konfor şartının sağlanmasına yönelik olarakbasit bir kilitleme sistemi ile sismik yalıtım katının başlangıç rijitliği de artırılabilmektedir.
3. ÇAPRAZ YAY KUTULARI ve YALITIM KATI
Önerilen sismik yalıtım sistemi iki ucu mafsallı çelik kolonlar ve çapraz yay kutularından oluşmaktadır...
DEVAMI VAR
7 Aralık 2024
Türkiye'nin en ESKİ ve en çok ZİYARET EDİLEN şantiyesi: ŞANTİYE®...
İnşaata dair "KAYDADEĞER" ne varsa... 1988'den bu yana...
Şantiye®nin ürettiği, derlediği ve yayınladığı içeriklerde öncelik “KAMUSAL YARAR”dır...
Ve yayınlanan içeriğin “ÖZEL” olmasına özen gösterilir...
BASILI DERGİ + E-DERGİ + SANTİYE.COM.TR + SOSYAL MEDYA + DİJİTAL PLATFORMLAR...
İnşaat sektörünün buluşma noktası Şantiye®, “Güven”i temsil eden “Basılı bir Yayın” olma özelliğinin yanı sıra yenilenen web sitesi, Turkcell Dergilik ve Türk Telekom E-Dergi gibi mobil uygulamalardaki varlığı, 42 bin E-Bülten abonesi ve 85 bin sosyal medya takipçisi-bağlantısıyla inşaat sektörünün en önemli iletişim platformlarından biri olmaya her ortamda devam ediyor... 1988'den bu yana...
Şantiye® ayrıca yapı sektörüne "Şantiye'nin Yıldızı Ödülü", "Yılın Yeşil Yapı Malzemesi / Teknolojisi Ödülü" ve "Şantiyeden Kareler Fotoğraf Yarışması" gibi farklı organizasyonlarla da katkı sunuyor.
Şantiye®nin son sayısı da dahil 1988 yılından bugüne kadar yayınlanan TÜM SAYILARINA E-Dergi olarak göz atmak için lütfen tıklayın...
Şantiye®, başta ABONELERİ olmak üzere 2020-2024 yıllarında ilan veren firmalar ABS Yapı, Akyapı, Alumil, Anadolu Motor (Honda), Alkur, Ak-İzo, Altensis, Arbiogaz, Aremas, Arfen, Assan Panel, Asteknik, Atos, Batıçim, Baumit, Betek, Betonblock, Borusan CAT, Bosch Termoteknik, Bostik, BTM, Buderus, Bureau Veritas, Chryso, Çimsa, Çuhadaroğlu, Çukurova Isı, Duyar Vana, DYO, Efectis ERA, Ekomaxi, Elkon, Emülzer, Eryap, Filli Boya, Fixa, Fullboard, Form Endüstri Ürünleri, Form Endüstri Tesisleri, Form MHI (Mitsubishi Heavy Industries) Klima, Garanti Leasing, GF Hakan Plastik, Gökçe Brülör, Grundfos, Hilti, IQ Alüminyum (by Deceuninck), İNKA, İntek, İpragaz, İstanbul Teknik, İzocam, İzoser, Kalekim, Knauf, Knauf Insulation, Komatsu, Köster, Kuzu Grup, LG, Marubeni, Masdaf, Master Builders Solutions, MBI Braas, Meiller Kipper (Doğuş Otomotiv), Messe Frankfurt, Messe München/Agora Tur., Mekon, Mitsubishi Chemical, Nalburdayim.com, NETCAD, ODE, Ökotek, Özler Kalıp, Özpor, Panasonic, PERI, Pimakina, Polyfibers, Polyfin, Prometeon, Ravago, Rehau, Saint Gobain Türkiye, Saray Alüminyum, Schüco, Selena (Tytan), Sentez Mekanik, Serge Ferrari, Shell, Siemens, Sistem İnşaat, Soudal, Sika, Şişecam, Temsa, TMS, Tekno Yapı, Türk Ytong, Tremco illbruck, Vaillant, Vekon, Wermut, Wilo ve Xylem’in değerli katkılarıyla hazırlanmaktadır.
ABONE OLMAK İÇİN
Bir yıllık abonelik bedelimiz olan 1200 TL (6 Sayı, KDV Dahil)'yi TR70 0001 0008 5291 9602 1550 01 IBAN no’lu hesabımıza (Ekosistem Medya) yatırıp; ardından dekontu, açık adresinizi ve fatura bilgilerinizi (şahıs ise TC kimlik no; firma ise vergi dairesi-numarası) santiye@santiye.com.tr adresine e-posta veya 0532 516 03 29 no’lu telefona WhatsApp / SMS aracılığıyla ulaştırabilirsiniz.
