Dört ve sekiz katlı taban ankastre betonarme binalar ile taban yalıtımlı hallerinin deprem performanslarının karşılaştırması - Attar, Isam; Sürmeli, Melih; Bursa Teknik Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı; Lisansüstü Eğitim Enstitüsü (Bursa, 2024)
Bu tezde 4 ve 8 katlı betonarme çerçeve türü örnek iki binanın temel bağlantılarının taban ankastre ve taban izolasyonlu olması durumları için sismik performansları karşılaştırılmıştır. Sismik izolasyon sistemi olarak kurşun çekirdekli kauçuk izolatörler kullanılmıştır. Dayanım ve şekildeğiştirmeye göre tasarım kapsamında söz konusu binalara doğrusal ve doğrusal olmayan analiz yöntemleri SAP2000 programı vasıtasıyla uygulanmıştır. Tüm tasarım ve analizler Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği (TBDY-2018) kriterlerine uygun olarak gerçekleştirilmiştir. İlk olarak taban ankastre binaların dayanıma göre tasarımı eşdeğer deprem yükü ve mod birleştirme yöntemlerinden yararlanılarak gerçekleştirilmiştir. Taşıyıcı sistem elemanlarının boyutları ve donatıları belirlendikten sonra doğrusal olmayan analiz kapsamında tek modlu itme yöntemi ile zaman tanımı alanında hesap yöntemi kullanılarak analizler yapılmıştır. Taban yalıtımlı binalar için de ön tasarım eşdeğer deprem yükü ve mod birleştirme yöntemlerinden yararlanılarak gerçekleştirilmiştir. Kurşun çekirdekli kauçuk izolasyon elemanlarının çapları, kurşun çekirdeklerin çapı, kiriş-kolon boyutları ve donatı düzenleri belirlendikten sonra zaman tanımı alanında doğrusal olmayan hesap yöntemi kullanılarak izolasyonlu sistemlerin kesin tasarımı tamamlanmıştır. kısa ve orta yükseklik betonarme binalarının iki farklı taşıyıcı sistemlerinin davranışlarını incelenmektedir, dört ve sekiz katlı betonarme binalarının taban ankastre çerçeveli taşıyıcı sistemi ile, kurşun çekirdekli elastomerleri kullanarak taban yalıtımlı taşıyıcı sistemlerin doğrusal ve doğrusal olmayan analizleri uygulamak suretiyle elde ettiğimiz sonuçları karşılaşıp bu türlü binaları için deprem etkisi altında hangi taşıyıcı sistemi daha dayanıklı ve daha yüksek bir performans gösterdiğini belirlenmekteyiz. Bütün analiz yöntemleri TBDY-2018'in verdiği esaslara, kurallara ve limitlere dayanarak SAP2000'de taşıyıcı sistemleri modellenip uygulanmıştır. İlk olarak hem dört katlı hem de sekiz katlı bina için doğrusal analiz kapsamında eşdeğer deprem yükü yöntemi kullanılarak elde ettiğimiz etkin taban kesme yükü katlara doğrusal bir şekilde dağıtmak suretiyle analizi yapıp taşıyıcı sistemlerindeki elamanların doğrusal tasarımı bulunmuştur, ardından doğrusal olmayan analiz kapsamında tek modlu itme yöntemi ile zaman tanımı alanında hesap yöntemi kullanılarak analizler yapılmıştır. Doğrusal analizilerde kapsamındadeprem taleplerinin karşılaştırılması açısından incelediğimizdeğerlendirilen kritik parametreleri büyüklükler etkin kat kesme kuvvetleri, kat yerdeğiştirmeleri ve göreli kat ötelemeleridir. taban kesme yükü, katlarda oluşan deplasmanı ve etkin göreli kat ötelemeleridir, Dört katlı bina için doğrusal analizindeeşdeğer deprem yükü ile elde ettiğimiz taban kesme kuvveti, en büyük kat yerdeğiştirmesi ve en büyük göreli kat ötelenmesisonuçların değerlerinin ın yalıtımlı taşıyıcı sisteminin değerleri taban ankastre sistemin değerlerine oranları olmak üzeresonuçlarına oranı , taban kesme kuvveti, en büyük kat deplasmanı ve en büyük göreli kat ötelemesi sırasıyla %132, %36 ve %33.3 olarak bulunmuşturhesaplanmıştır. Sekiz katlı binalarda ise dört katlı bina sonuçlarına benzer şekilde oransal olarak taban kesme yükü, kat deplasmanı ve göreli kat ötelenmesi değerleri %158.8, %52 ve %39 olarak hesaplanmıştır. Her ne kadar sismik izolasyonlu sistemin periyodunun yüksek olması ve karşılık gelen elastik spektral ivme değerlerinin taban ankastre sisteme göre çok daha küçük olması taban yalıtımlı sistemlerde taban kesme kuvvetini azaltmaya yetmemiştir. Bunun nedeni, taban ankastre sistemlerde kullanılan yapı davranış katsayısının (R) 8 iken, taban izolasyonlu binalarda 1.52 değerini alması ve taban izolasyonlu binalarda üst yapı hesabında izolatörler için kullanılan üst sınır değerleridir. Buna karşın taban yalıtımlı sistemlerde göreli kat ötelemeleri ve kat yerdeğiştirmeleri çok daha düşük değerler almaktadır. Zaman tanım alanında doğrusal olmayan hesap yöntemi (ZTAHY) kullanılarak yapılan hesaplamalarda zaman tanımı alanında hesap yöntemin analizde ise iki taşıyıcı sistemde oluşan kat kesme kuvvetleri, kat yerdeğiştirmeleri, taban kesme yükü, katların deplasmanları, etkin göreli kat ötelemeleri, binalarda oluşan mutlak ivmeleri, katların göreceli göreli hızları, seçilen bazı kolonlarda oluşan şekil değiştirmeleri ve seçilen bazı kirişlerin kesitlerinde oluşan plastik dönmeleri kritik istem parametreleri büyüklükleri olarak kabul edip edilmiş olup ve taban ankastre ve taban izolasyonlu binalar deprem performansı açısından bu büyüklüklere göre karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma yapılırken 11 adet ivme kaydıyla gerçekleştirilen 22 adet ZTAHY analiz sonuçlarının ortalaması esas alınmıştır. Ortalama büyüklükler, onlara göre iki taşıyıcı sistemlerin arasında karşılaştırma yapılmıştır.taban yalıtımlı bina sonuçlarının taban ankastre bina sonuçlarına oranı olarak ifade edilirse, bu oran taban kesme kuvveti, maksimum kat yerdeğiştirmeleri, maksimum göreli kat ötelemeleri, maksimum kat mutlak ivmeleri ve en büyük göreli hız büyüklükleri için 4 katlı binalarda sırasıyla % 45, % 21, % 21, % 28 ve % 83; 8 katlı binalarda ise %45, %42, %44, %33 ve %83 olarak elde edilmiştir. Dört katlı bina için doğrusal analizinde elde ettiğimiz sonuçlarının yalıtımlı taşıyıcı sisteminin değerleri taban ankastre sistemin değerlerine oranları olmak üzere, taban kesme kuvveti, en büyük kat deplasmanı ve en büyük göreli kat ötelemesi sırayla %130, %71 ve %26,5 olarak bulunmuştur. Benzer bir şekilde dört katlı binanın doğrusal olmayan yaklaşımın kapsamında iki taşıyıcı sistemlere yapılan zaman tanımı alanında hesap yöntemin analiz sonuçlarının oranları taban kesme yükü, kat deplasmanı, göreli kat ötelemesi, binanın mutlak ivmesi ve göreceli hızı için sırayla %47, %194, %21, %28 ve %83 olarak çıkmıştır Dört katlı taban ankastre sistemdeki kolonlardaki oluşan şekil değiştirmeler e bakınca kontrollü hasar performans sınırına aştıklarını bulunmuşturmaktadır. , hHalbuki yalıtımlı sistemdeki kolonların şekil değiştirmeleri sınırlı hasar performans limitinin altında kalmaktalardır, . kirişlerin Kiriş kesitlerindeki oluşan plastik dönmeler açısından değerlendirildiğindei ise her iki sistem dei TBDY-2018 'in verdiği sınırları sağlamıştır"Kontrollü Hasar" seviyesini sağlamaktadır. Sekiz katlı binada aynı dört katlı binada olduğu gibi olmuştur, yalıtımlı taşıyıcı sistemin doğrusal analiz sonuçları taban ankastre sistemin analiz sonuçlarına oranlayarak taban kesme yükü, kat deplasmanı ve göreli kat ötelemesi sırayla %158,8 %72 ve %31 olarak bulunmuştur. Doğrusal olmayan analiz sonuçlarının oranları ise taban kesme kuvveti, kat deplasmanı, göreli kat ötelemesi, binanın mutlak ivmesi ve göreceli hızı olmak üzere sırayla %48, %151, %44, %33 ve %83 olarak bulunmuştur. Sekiz katlı taşıyıcı sistemlerin elamanlarına incelediğimizde,taban yalıtımlı sistemin kolonları sınırlı hasar limitin altında olduklarını olmasına rağmen oysaki taban ankastre sistemin kolonları göçme öncesi performans seviyesindedir. kontrollü hasar sınırı aştıklarını görünmüştür, Taban yalıtımlı sistemin kirişleri ise sınırlı hasar seviyesinde olup taban ankastre sistemin kirişleri kontrollü hasar limitin altında bulunmuşturkalmıştır. Bu değerlendirmeler ışığında, taban yalıtımlı taşıyıcı sistemin taban ankastre sisteme göre deprem etkisi altında çok daha iyi bir performans sergilediği anlaşılmıştır. Sismik izolasyonlu sistemde düşük göreli kat ötelemesi ve kat ivmelerinin oluşması hastanede bulunan önemli makinelerin tekrar kullanımına olanak sağlayacaktır. Sismik izolasyonlu bina kesintisiz olarak hizmet vermeye devam edecektir.
Tez (Yüksek Lisans) -Bursa Teknik Üniversitesi Lisansüstü Eğitim Enstitüsü,2024
Kaynak : 113-114 sayfa
Keywords: Sismik İzolasyon; Taban izolasyonu