DEPREM ETKİSİNDEKİ YAPILARIN SİSMİK TABAN İZOLASYONU VE ÇOKLU AYARLI KÜTLE SÖNÜMLEYİCİ SİSTEMLERİ İLE KARMA KORUNMASI

Abstract

Afganistan aktif deprem bölgelerinde bulanan ülkelerinden birisi olarak standart-dışı ve inşa edilmeden önce, statik açısından asla analiz/tasarlanmamış ve depremin esasatlarına bile uyuşmayan büyük bir sayıda betonarme binalara sahiptir. Son zamanlarda orta ve çok-katlı binaların sayıları çoğaldıkça açıkladığımız tehlike de artış durumunda ki bu inşaat mühendislerin ve uzmanların her zamanki ciddi endişelerin en başında yer almaktadır. Bu çalışmada günümüzün depreme dayanıklı/titreşim kontrol sistemlerinin tasarımların en etkili/modern yöntemleri dikkate alınarak farklı sismik taban izolasyon sistemleri ve en üst katta ve katların seviyelerinde tek/çoklu ayarlı kütle sönümleyicileri ile donatılmış 5, 10 ve 15-katlı binaların farklı davranışları incelenmiştir. Şimdiye kadar Afganistan’da tek bir ‘taban izolasyonlu bina’ yapılmamış ve umarım insanların hayatlarını ve mallarını kurtarmak için bu tip dayanıklı binaların inşa etmesi için bu çalışma bir başlangıç olur. Bu çalışmada, gerçek deprem yer hareketleri altında tek ayarlı kütle sönümleyici (STMD), çoklu ayarlı kütle sönümleyicileri (MTMD’ler) ve dağıtılmış çoklu ayarlı kütle sönümleyicileri (d-MTMD’ler) ile donatılmış taban izolasyonlu (BI) yapılarının sismik tepkileri incelenmiştir. Sayısal çalışma, STMD, MTMD’ler ve d-MTMD’ler ile donatılmış 5, 10 ve 15 katlı taban izolasyonlu binaların analitik modelleri kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Binalar, her kat seviyesinde yatay tek serbestlik derecesine sahip kesme tipi yapı olarak modellenmiştir ve binalar, tabakalı kauçuk mesnetler (LRB), kurşun çekirdekli kauçuk mesnetler (N-Z), sürtünmeli sarkaç sistemi (FPS) ve esnek sürtünmeli taban izolatörü (R-FBI) izolasyon sistemleri ile izole edilmektedir. Taban izolasyonlu bir binanın her bir kat seviyesinde bir TMD kurmak, en üst kat ivmeleri ve mesnet yer değiştirmeleri açısından yapısal tepkiyi azaltır. Parametrik çalışmalar, kat sayısının 5, 10 ve 15-katlara ve izolatör zaman periyodu 2 ile 2,5 ve 3sn arasında değiştirilerek gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, tüm STMD durumları için kütle oranı %2, 3, 5 ve %10 olarak kabul edilmiştir. Buna ek olarak, MTMD’ler en üst katın yanı sıra taban üzerine yerleştirilmiş ve izole edilmiş binanın yüksekliği boyunca da dağıtılmıştır. Parametrik çalışmalar için iki set MTMD ((i) eşit rijitliğe ve eşit sönümleme oranına sahip MTMD’ler) ve (ii) eşit kütleye ve eşit sönümleme oranına sahip MTMD’ler) düşünülmektedir. TMD’nin etkililiğinin, eşit kütle oranına sahip bir hibrit sistemdeki izolatörlerin esnekliğindeki (zaman periyodu) artışla azaldığı bulunmuştur. Ayrıca, TMD’nin en üst katta veya başka bir kat seviyesinde yerleştirilmesi, az katlı binalar için TMD’nin etkililiğini biraz etkilemektedir, üstelik TMD’nin yerleştirilmesinin öneminin, katların sayısı arttıkça daha yüksek olacağı da bulunmuştur. Ek olarak, MTMD’lerin ve d-MTMD’lerin yerleştirilmesinin, STMD’ye kıyasla en üst kat ivme azaltılmasında önemli ölçüde faydalı olduğu gözlenmiştir. Ayrıca, taban izolasyonlu binalarda STMD, MTMD’lerin ve d-MTMD’lerin yerleştirilmesinden mesnet yer değiştirmesinde neredeyse eşit bir azalma elde edilebilir. d-MTMD’ler, büyük kütlelerin farklı kat seviyelerinde bölünmesi ve dağıtılması nedeniyle STMD ve MTMD’lere kıyasla daha yararlıdır.