Zayıf zemin üzerine inşa edilen sismik taban yalıtımlı binaların performanslarının incelenmesi

Abstract

Sismik izolasyonda genel prensip üstyapı ve temelin birbirinden ayrılmasıdır. Bu tasarımda zeminden yapıya aktarılan deprem kuvvetlerinin azaltılması amaçlanmaktadır. Bu azaltma binanın periyodu arttırılarak ya da yapı etkin sönümü arttırılarak yapılır. Zayıf zeminlerde genellikle sismik izolasyon tercih edilmez. Bu tarz zeminlerde zemin hakim periyodu çok uzundur. İzolatörler de binanın periyodunu arttıracağından dolayı yapı periyodu ile zemin hakim periyodu çakışarak rezonansa sebep olabilir. Bu da yapının alması gerekenden çok daha fazla deprem kuvveti almasına yol açar. Yapısal hasar deprem ve yapı özelliklerinin yanı sıra zemin koşullarına da bağlıdır. Deprem dalgaları anakayadan zemine doğru ilerlerken değişime uğrar. Zeminin deprem dalgaları üzerindeki bu etkisine zemin büyütme etkisi denir. Zemin büyütmesindeki en önemli etkenlerden birisi zemin kayma dalgası hızıdır. Kayma dalgası hızı düştükçe zemin daha yumuşak olmaktadır. Yumuşak zeminlerdeki zemin büyütmesi, sert zeminlerin aksine binanın uzun periyotlarda daha fazla taban kesme kuvveti almasına sebep olabilir. Bu çalışmada bir hastane yapısının farklı kayma dalgası hızlarındaki kurşun çekirdekli kauçuk izolatör (LRB) ve sürtünmeli sarkaç sistem (FPS) tipi yalıtım birimleri ile analizleri yapılmıştır. Zayıf zeminlerdeki değişimi daha net görebilmek için ZD zemin sınıfı için 4 farklı kayma dalgası hızı seçilmiştir. ZC zemin sınıfı için birbirinden farklı 2, ZB zemin sınıfı için ise 1 kayma dalgası hızı kullanılmıştır. Öncelikle LRB ve FPS tipi yalıtım birimleri hakkında bilgi verilmiş ve sismik izolasyonlu yapılarla ilgili Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği şartları açıklanmıştır. Daha sonra bu şartlar doğrultusunda izolatör boyutlandırılması yapılmıştır ve ilgili kontrolleri gösterilmiştir. Uygulama bölümünde ise 4 katlı bir hastane binası ankastre mesnetli ve izolatörlü olacak şekilde modellenmiştir. Yapı modellerinin zaman tanım alanlı analizleri ETABS programı kullanılarak yapılmıştır. ETABS programında modellemenin nasıl yapılacağı detaylı bir şekilde açıklanmıştır. Analizler sonucunda elde edilen izolatör yer değiştirmeleri, maksimum kat yer değiştirmeleri, göreli kat ötelemeleri, kat kesme kuvvetleri, taban kesme kuvveti oranları, kat ivmeleri ve kolon kapasiteleri karşılaştırılmış ve zemin kayma dalgası hızının sonuçları nasıl etkilediği araştırılmıştır.