Farklı kat adetlerine sahip aynı planlı yapılarda taban yalıtımının efektifliği konusunda parametrik bir çalışma

Abstract

Deprem, dünya genelinde ciddi can ve mal kayıplarına yol açabilen doğal afetlerden biridir. Aktif bir deprem bölgesinde bulunan ülkemizde de depreme karşı dayanıklı yapıların inşa edilmesi büyük bir önem taşımaktadır. Bu yüksek lisans tezi, deprem mühendisliği alanında yapısal tasarım sürecinin iyileştirilmesi amacıyla hazırlanmıştır. Tez, depremlerin yapılar üzerindeki etkilerini incelemekte ve taban yalıtım sistemlerinin kat adedine bağlı efektifliğini araştırmaktadır. Giriş bölümünde, tezin amacı, önemi ve hedefleri tanıtılmıştır. Literatür taramasında daha önce yapılmış çalışmalar, bilimsel makaleler ve tezler incelenerek taban yalıtımının deprem etkilerini azaltmada nasıl etkili olduğu üzerine araştırmalar yapılmıştır. Tezin hipotezi, deprem etkileri altında taban yalıtım sisteminin kullanılmasının önemi ve kat adedinin artmasıyla taban yalıtım sisteminin efektifliğinin düşmesi üzerine kurulmuştur. Ortaya atılan hipotezin doğruluğu tezin ilerleyen bölümlerinde yapılan uygulama örneği ile test edilmiştir. Taban yalıtım kavramının ele alındığı ikinci bölümde, taban yalıtımın ne olduğu ve yapılar üzerindeki etkileri açıklanmıştır. Taban yalıtımı, yapıların deprem esnasında oluşan sismik etkileri sönümlemek ve yapıya iletilen sismik dalgaları azaltmak amacıyla kullanılan bir tasarım yöntemidir. Bu yöntem, yapıyı doğrudan zemine bağlamak yerine araya yerleştirilen bir sistem ile yapıyı zeminden izole etmeyi hedefler. Taban yalıtım kavramı üç ana başlıkta ele alınmış olup bu başlıklar elastomerik mesnetli taban yalıtım sistemleri, kayma esaslı taban yalıtım sistemleri ve kauçuk kayıcı sismik izolasyon sistemleridir. Elastomerik mesnetli taban yalıtım sistemleri, taban yalıtımında kullanılan birçok farklı sistemden biridir. Bu sistemlerde, elastomerik malzemeler kullanılarak yapı ile zemin arasında bir mesnet oluşturulur. Bu mesnetler yapıya gelen deprem etkilerini sönümleyerek üst yapının hareketini sınırlar. Elastomerik mesnetli taban yalıtım sistemleri altında düşük sönümlü kauçuk tip mesnetler (LDRB), yüksek sönümlü kauçuk tip mesnetler (HDRB) ve kurşun çekirdekli kauçuk tip mesnetler (LRB) incelenmiştir. Bu farklı seçenekler, yapının özelliklerine ve tasarım taleplerine bağlı olarak tercih edilir. Kayma esaslı taban yalıtım sistemleri arasında ise yapıyı zemine bağlayan kayma arayüzleri kullanılır. Bu arayüzler sürtünme kuvvetiyle çalışarak deprem etkilerini sönümler. Sürtünmeli sarkaç sistem (FPS) ve esnek sürtünmeli taban izolasyon sistemi (R-FBI) incelenmiştir. Son olarak kauçuk kayıcı sismik izolasyon sistemleri olarak bilinen Fransa Birleşik Kurumu Sistemi (EDF) ve EERC Birleşik Sistemleri taban yalıtımının bir başka türünü temsil eder. Bu sistemlerde yapıyı tamamen zeminden izole eden kauçuk malzemeler kullanılır. Yapıyı zeminin üzerinde bir sürgülü tabaka ile destekleyerek sismik etkileri büyük ölçüde azaltır. Bu farklı taban yalıtım sistemleri, yapıların deprem etkilerine karşı daha dayanıklı hale getirilmesinde oldukça etkilidir. Her bir sistem farklı özelliklere ve avantajlara sahip olup tasarlayan mühendise, yapının özelliklerine, bölgenin depremselliğine ve zemin özelliklerine göre uygun olarak seçilir. Bu sistemlerin kullanılmasıyla yapılarda can ve mal kaybı korunarak insanlara güvenli bir alan sağlamak amaç edinilmiştir. Üçüncü bölümde hem taban yalıtım sistemlerinin hem de taban ankastre sistemlerinin ülkemizde kullanılan yönetmelik ve şartnameler uyarınca hesap esaslarından ve modelleme teknikleri incelenmiştir. Bu kısım, tezin ilerleyen bölümlerinde uygulanacak olan yapı analizlerinin temelini oluşturmaktadır. Dördüncü bölüm, tezin uygulama kısmını oluşturmaktadır. Bu bölümde, bir yapının taban ankastre ve taban yalıtım sistemi kullanılarak nasıl analiz edildiği ve tasarlandığı ayrıntılı bir şekilde açıklanmaktadır. Genel bilgiler, yapı performans hedefleri, ön tasarım, deprem seçimleri ve ölçeklendirme gibi alt başlıklardan oluşmaktadır. Genel bilgilerde yapının amacı, sistemi, planı ve şekilsel özelliklerinden bahsedilmektedir. Yapı performans hedefleri ve ön tasarım kısmında yapının mevcut yönetmeliğe göre hedef performansının belirlenmesi ve bu hedefe uygun ön boyutlandırma çalışmaları gösterilmektedir. Daha sonra yapının karakteristik özelliklerine göre deprem kayıtlarının seçilmesi, bu kayıtların ölçeklendirilmesi ve kullanılması anlatılmaktadır. Son olarak tüm bu bilgilerin ışığında aynı plana sahip yapı 3, 6, 9 ve 15 katlı olarak ilk önce taban ankastre olarak çözülmüş ve bu çözümlerin sonucunda kat ötemeleri, kat ivmeleri, elemanların talep/kapasite oranları incelenmiştir. Daha sonra aynı yapıların taban izolasyon yöntemi ile çözülebilmesi için öncelikle izolatör tasarımı yapılmış, izolatörlerin tasarıma esas parametreleri belirlenmiş ve taban izolasyonlu modeller hazırlanmıştır. 3, 6, 9 ve 15 katlı yapılar muhtelif izolatör boyutları ile modellenip analiz edilmiş ve yine kat ötelemeleri, kat ivmeleri ve elemanların talep/kapasite oranları incelenmiştir. Sonuç bölümünde ise elde edilen veriler karşılaştırılmış ve aynı plana sahip yapılarda kat adedi arttıkça taban izolasyon sisteminin efektifliğinin düştüğü sonucuna varılmıştır.