-
STANBUL TEKNK NVERSTES FEN BLMLER ENSTTS
BNALARIN DEPREME KARI GLENDRLMESNDE KLASK YNTEM LE
SRTNMEL SARKA SSTEMLERN KARILATIRILMASI
YKSEK LSANS TEZ n. Mh. Ouzhan AYHAN
HAZRAN 2006
Anabilim Dal : NAAT MHENDSL
Program : YAPI MHENDSL
-
STANBUL TEKNK NVERSTES FEN BLMLER ENSTTS
BNALARIN DEPREME KARI GLENDRLMESNDE KLASK YNTEM LE
SRTNMEL SARKA SSTEMLERN KARILATIRILMASI
YKSEK LSANS TEZ n. Mh. Ouzhan AYHAN
(501041088)
HAZRAN 2006
Tezin Enstitye Verildii Tarih : 26 Nisan 2006 Tezin Savunulduu
Tarih : 15 Haziran 2006
Tez Danman : Prof.Dr. Zeki HASGR Dier Jri yeleri : Prof.Dr.
Zekai CELEP (.T..)
Prof.Dr. Kaya ZGEN (.T..)
-
ii
NSZ
Yaplarn depreme dayankl tasarm, genellikle yaplar, depremde
gelen ykleri tayabilecek ya da bir baka deyile depremde gelen
titreim enerjisini tketebilecek gte tasarlayp ina etmekle
salanmaktadr. Bu yaklamda depremin yapya getirdii yk ya da titreim
enerjisi girdisi, olduu gibi kabul edilmekte bu girdinin dzeyine
herhangi oynama yaplmamaktadr.
Oysa depreme dayankl yap tasarmnda depremde yapya gelebilecek
yklere de etkiyen ve bunlar azaltan tasarm yaklam da olabilir.
Yaplarn temellerinin ayrlarak depremde yapya gelen yatay yklerin ya
da titreim enerjisinin azaltlmas depreme dayankl yap tasarmnda bir
baka seenek olabilir. Gemi yllarda depreme dayankl yap tasarmnda
yapya gelen deprem yklerini azaltma yolunda nemli admlar atlm ve
yntemler gelitirilmi ve yaplara uygulanm. Bu yntemle tasarlanp
yaplm nemli sayda yap iddetli depremlerin deneyinden geerek
kendilerini ve temel ayrc ynteminin etkinliini kantlamlardr.
Sunulan bu almada, temel ayrc sistemlerden biri olan srtnmeli
sarka mesnetler yakn mercee alnmtr ve yaplarn glendirilmesinde
bilinen klasik yntemle glendirme ile yaplarn srtnmeli sarka
mesnetlerle glendirilmesi arasnda eitli alardan kyaslamalar
yaplarak, srtnmeli sarka sistemler hakknda bir takm yarglara
varlmaya allmtr.
Bu almann gereklemesinde zamann ve engin bilgilerini benimle
paylaan hocam sayn Prof. Dr. Zeki HASGRe kranlarm sunarm. Ayrca,
tezin hazrlanma srecinde her trl destekleriyle yanmda olan aileme
teekkr bir bor bilirim.
Haziran, 2006 Ouzhan AYHAN
-
iii
NDEKLER
KISALTMALAR vi TABLO LSTES vii EKL LSTES viii SEMBOL LSTES xii
ZET xiii SUMMARY xv
1. GR 1
2. TEMEL AYIRICI SSTEMLER 2 2.1. Temel Ayrc Sistemlerin Genel
Felsefesi 2 2.2. Yumuak Zeminlerde Temel Ayrc Sistemler 4 2.3.
Ankastre Mesnetli Yap ile Temel Ayrc Sistemli Yapnn Davranlar 5
2.4. Temel Ayrc Sistemlerde Yakn Fay Etkisi 5
3. TEMEL AYIRICI SSTEMLERDE KULLANILAN ELEMANLAR 7 3.1. Genel
Bilgiler ve Tarihe 7 3.2. Temel Ayrc Sistemlerinin Snflandrlmas 8
3.3. Kauuk Esasl Sistemler 9
3.3.1. Dk snml kauuk mesnetler 9 3.3.2. Yksek snml kauuk
mesnetler 11 3.3.3. Kurun gvdeli kauuk mesnetler 12
3.4. Kayc Sistemler 13 3.4.1. Srtnmeli sarka mesnetler 13 3.4.2.
Esnek srtnmeli temel ayrc mesnetleri 14
3.5. Yay Tipi Sistemler 16
4. KLASK YNTEMLE BNALARIN GLENDRLMES 18 4.1. Yaplarn Tama Gcnn
Arttrlmas lkeleri 18
4.1.1. Yap arlnn azaltlmas 18 4.1.2. Yap snekliinin arttrlmas 18
4.1.3. Yapnn tama gcnn arttrlmas 19 4.1.4. Yapnn dinamik
zelliklerinin iyiletirilmesi 19 4.1.5. Yapda burulma etkisinin
azaltlmas 19
4.2. Betonarme Kolonlarn Glendirilmesi 20 4.2.1. Glendirme
yntemleri 20 4.2.2. Mantolama 20 4.2.3. Mantolama ile kolon
glendirilmesi zerine neriler 20 4.2.4. Betonarme kolonlarn kanat
eklenerek glendirilmesi 21
-
iv
4.2.5. Kolonlarn glendirme yntemlerinin etkinlii 23 4.3. Perde
Duvarla Glendirme 23
4.3.1. ereveleri doldurma yntemleri 24 4.3.2. Dolgu duvarla
glendirmenin etkinlii 27 4.3.3. erevenin perde duvara dnmesinin
yarataca sorunlar 28
5. DNYADAK TEMEL AYIRICI SSTEM UYGULAMA RNEKLER 29 5.1. The Salt
Lake City and Country Binas 29 5.2. San Francisco Uluslararas
Havaliman Terminali 30 5.3. Birleik Devletler stinaf Mahkemesi 31
5.4. Washington Eyaleti Acil Operasyon Merkezi 32 5.5. Svlatrlm
Doalgaz Tank 33 5.6. Atatrk Uluslararas Havaliman Terminali 35 5.7.
Seahawks Futbol Stadyumu 36 5.8. Benicia-Martinez Kprs 37
6. ANALZDE KULLANILACAK YAPILAR VE DEPREMLER 38 6.1. Analizde
Kullanlacak Yaplar 38
6.1.1. Ksa periyotlu konut binas 38 6.1.2. Uzun periyotlu
hastane binas 40
6.2. Housner iddeti 43 6.3. Analizde Kullanlan Deprem vme
Kaytlar 43
6.3.1. Dzce depremi Bolu D-B ivme kayd 43 6.3.2. Erzincan
depremi Erzincan D-B ivme kayd 44 6.3.3. Mexico City depremi Mexico
City K-G ivme kayd 45 6.3.4. Kobe depremi Kobe D-B ivme kayd 47
6.3.5. Kocaeli depremi Yarmca D-B ivme kayd 48 6.3.6. Kocaeli
depremi Sakarya D-B ivme kayd 49 6.3.7. Kocaeli depremi zmit D-B
ivme kayd 50 6.3.8. Dursunbey depremi Dursunbey D-B ivme kayd
51
7. ANALZ 52 7.1. EDYY ile Analiz 52
7.1.1. Konut binasnn EDYY ile analizi 52 7.1.2. Hastane binasnn
EDYY ile analizi 56
7.2. Dinamik Analiz 59 7.3. Performans Kavramna Dayal Tasarm
61
8. MALYET ANALZ 64 8.1. Konut Binasnn Maliyet Analizi 65
8.1.1. Konut binasnn klasik glendirme maliyeti 65 8.1.2. Konut
binasnn SSS ile glendirilme maliyeti 67
8.2. Hastane Binasnn Maliyet Analizi 68 8.2.1. Hastane binasnn
klasik glendirme maliyeti 68 8.2.2. Hastane binasnn SSS ile
glendirilme maliyeti 69
-
v
9. SONULAR 72
KAYNAKLAR 74
EK-A : TABAN KESME KUVVETLER 76
EK-B : TABAN DEVRLME MOMENTLER 93
ZGEM 110
-
vi
KISALTMALAR
ABYYHY : Afet Blgelerinde Yaplacak Yaplar Hakkndaki Ynetmelik
IBC : International Building Code YTL : Yeni Trk Liras SSS :
Srtnmeli Sarka Sistem DBE : Design Basis Earthquake MCE : Maximum
Capable Earthquake EDYY : Edeer Deprem Yk Yntem
-
vii
TABLO LSTES
Sayfa No
Tablo 7.1 : Binalarn eitli depremler altnda taban kesme
kuvvetleri 59Tablo 7.2 : Binalarda eitli depremler altnda oluan
devrilme
momentleri.. 60Tablo 7.3 : Binalarda eitli depremler altnda
oluan maksimum
yerdeitirmeler.. 60Tablo 7.4 : Binalarn eitli depremler altnda
ki maksimum kat teleme
alar.. 61Tablo 8.1 : Konut Binasnn klasik glendirme kaba inaat
malzeme
maliyeti... 66Tablo 8.2 : Konut binasnn klasik glendirme
maliyeti.. 66Tablo 8.3 : Konut binasna uygulanan srtnmeli sarka
sistemin
malzeme ve iilik maliyetleri. 67Tablo 8.4 : SSS ile glendirmenin
toplam maliyeti. 68Tablo 8.5 : Hastane Binasnn malzeme maliyeti..
68Tablo 8.6 : Konut binasnn klasik glendirme maliyeti.. 69Tablo 8.7
: Hastane Binasna uygulanan SSSlerin malzeme ve iilik
maliyetleri 70Tablo 8.8 : Hastane Binasnda perdelerin ve
mantolarn malzeme
maliyeti 70Tablo 8.9 : Hastane Binasn SSS ile glendirmenin
toplam maliyeti. 71
-
viii
EKL LSTES
Sayfa No
ekil 2.1 : Sert zeminler zerinde alnm tipik kuvvetli yer
hareketi ivme spektrumu................. 2
ekil 2.2 : Sert zeminler zerinde alnm kuvvetli yer hareketi
teleme spektrumu. 3
ekil 2.3 : El Centro depremi ivme spektrumu......... 4ekil 2.4 :
Vrana depremi, 1977, kuzey-gney bileeni deprem ivme
spektrumu. 4ekil 2.5 : Ankastre mesnetli ve temel ayrc sistem
uygulanm yap
davranlar... 5ekil 3.1 : Dk snml kauuk mesnedin kesit ve
elemanlar........ 10ekil 3.2 : Dk snml kauuk mesnedin ematik modeli
ve kuvvet-
yerdeitirme davran.................... 10ekil 3.3 : Yksek snml
kauuk mesnedin ematik modeli ve kuvvet-
yerdeitirme davran.................... 11ekil 3.4 : Kurun
saplamal kauuk mesnedin kesit ve elemanlar.. 12ekil 3.5 : Kurun
saplamal kauuk mesnedin kuvvet-yerdeitirme
davran.................... 12ekil 3.6 : Kurun saplamal kauuk
mesnedin dorusal olan ve olmayan
omurga erisi 13ekil 3.7 : Srtnmeli sarka mesnedin kesit ve
elemanlar. 14ekil 3.8 : Srtnmeli sarka mesnedin kuvvet-yerdeitirme
deiimi.. 14ekil 3.9 : Esnek srtnmeli temel ayrc mesnedin kesit ve
elemanlar. 15ekil 3.10 : Esnek srtnmeli temel ayrc mesnedin ematik
modeli ve
kuvvet-yerdeitirme davran........ 15ekil 3.11 : Gerb yay tipi
sistemler. 16ekil 3.12 : Viskoz snmleyicinin bileenleri... 16ekil
4.1 : (a) Kolonun yalnzca kesme dayanmn arttran mantolama, (b)
Kolonun hem kesme hem de moment dayanmn arttran
mantolama........ 21
ekil 4.2 : Kolonun iki yanna kanat eklenmesi........ 22ekil 4.3
: Kanatla glendirmenin yatay yk altnda davrana etkisi. 22ekil 4.4 :
Deiik kolon glendirme yntemlerinin karlatrmal
etkinlii........ 23ekil 4.5 : Perdelerin ereveler ile birlikte
almas iin uygun
ayrntlar... 25ekil 4.6 : ereve aklnn deiik yntemlerle
doldurulmasnn
dayanm ve deformasyon gc zerindeki etkileri.. 28ekil 5.1 : The
Salt Lake City and Country Binas... 29ekil 5.2 : San Francisco
Uluslararas Havaliman Terminali.. 30ekil 5.3 : San Francisco
Uluslararas Hava Terminalinde kullanlan SSS 31ekil 5.4 : San
Francisco Uluslararas Hava Terminalinin yapm.. 31
-
ix
ekil 5.5 : Birleik Devletler stinaf Mahkemesi.. 32ekil 5.6 :
Birleik Devletler stinaf Mahkemesinde uygulanan SSS. 32ekil 5.7 :
Washington Eyaleti Acil Operasyon Merkezi. 33ekil 5.8 : Washington
Eyaleti Acil Operasyon Merkezinde kullanlan
SSS... 33ekil 5.9 : Svlatrlm Doalgaz Tank. 34ekil 5.10 : Tankn
temeline koyulmu SSSler.. 34ekil 5.11 : Tankn temelinde ki
SSSlerden birinin yakndan grnts 34ekil 5.12 : Atatrk Havalimannn
dardan grnts... 35ekil 5.13 : Atatrk Havalimannda kullanlan bir
srtnmeli sarka
mesnet.. 35ekil 5.14 : Seahawks Futbol Stadyumu. 36ekil 5.15 :
Seahawks Futbol Stadyumunda kullanlan bir SSS. 36ekil 5.16 :
Benicia-Martinez Kprs... 37ekil 5.17 : Benicia-Martinez Kprsnde
kullanlan bir SSS... 37ekil 6.1 : Klasik glendirilmi Konut Binasnn
1.katnn plan........ 38ekil 6.2 : Klasik glendirilmi Konut Binasnn
2, 3, ve 4. katlarnn
plan.. 39ekil 6.3 : SSS ile glendirilmi Konut Binasnn tm
katlarnn plan.. 39ekil 6.4 : Konut Binasnn boyutlu modelinden bir
grnt... 40ekil 6.5 : Hastane Binasnn 1.kat plan... 41ekil 6.6 :
Hastane Binasnn 2.-10. katlarn plan........ 41ekil 6.7 : SSS ile
glendirilmi Hastane Binas. 42ekil 6.8 : Hastane Binasnn 3 boyutlu
modelinden bir grnt.. 42ekil 6.9 : Dzce Depremi Bolu D-B ivme kayd
ivme spektrumu erisi 44ekil 6.10 : Dzce Depremi Bolu D-B ivme kayd
hz spektrumu erisi... 44ekil 6.11 : Erzincan Depremi Erzincan D-B
ivme kayd ivme spektrumu
erisi. 45ekil 6.12 : Erzincan Depremi Erzincan D-B ivme kayd hz
spektrumu
erisi. 45ekil 6.13 : Mexico City Depremi Mexico City K-G ivme
kayd ivme
spektrumu erisi... 46ekil 6.14 : Mexico City Depremi Mexico City
K-G ivme kayd hz
spektrumu erisi... 46ekil 6.15 : Kobe Depremi Kobe D-B ivme kayd
ivme spektrumu
erisi..................... 47ekil 6.16 : Kobe Depremi Kobe D-B
ivme kayd hz spektrumu
erisi..................... 47ekil 6.17 : Kocaeli Depremi Yarmca
D-B ivme kayd ivme spektrumu
erisi..................... 48ekil 6.18 : Kocaeli Depremi Yarmca
D-B ivme kayd hz spektrumu
erisi..................... 48ekil 6.19 : Kocaeli Depremi Sakarya
D-B ivme kayd ivme spektrumu
erisi..................... 49ekil 6.20 : Kocaeli Depremi Sakarya
D-B ivme kayd hz spektrumu
erisi..................... 49ekil 6.21 : Kocaeli Depremi Kocaeli
D-B ivme kayd ivme spektrumu
erisi..................... 50ekil 6.22 : Kocaeli Depremi Kocaeli
D-B ivme kayd hz spektrumu
erisi.. 50
-
x
ekil 6.23 : Dursunbey Depremi Dursunbey D-B ivme kayd ivme
spektrumu erisi... 51
ekil 6.24 : Dursunbey Depremi Dursunbey D-B ivme kayd hz
spektrumu erisi..................... 51
ekil 7.1 : Tasarm Depremi Spektrumu (ABYYHY-1998)..... 52ekil
7.2 : Maximum Deprem Spektrumu (IBC-2000). 52ekil 7.3 : Konut
Binasnda kullanlan FP88316 temel ayrc... 54ekil 7.4 : Hastane
Binasnda kullanlan FP883611 temel ayrc.. 57ekil A.1 : Konut Binas
Dzce Depremi Bolu D-B kayd taban kesme
kuvveti......................................................................
77ekil A.2 : Konut Binas Erzincan Depremi D-B kayd taban kesme
kuvveti..................................................................................
78ekil A.3 : Konut Binas Mexico City Depremi K-G kayd taban
kesme
kuvveti......................................................................................
79ekil A.4 : Konut Binas Kobe Depremi D-B kayd taban kesme
kuvveti.. 80ekil A.5 : Konut Binas Kocaeli Depremi Yarmca D-B
kayd taban
kesme kuvveti... 81ekil A.6 : Konut Binas Kocaeli Depremi
Sakarya D-B kayd taban kesme
kuvveti.. 82ekil A.7 : Konut Binas Kocaeli Depremi zmit D-B kayd
taban kesme
kuvveti.. 83ekil A.8 : Konut Binas Dursunbey Depremi D-B kayd
taban kesme
kuvveti.. 84ekil A.9 : Hastane Binas Dzce Depremi Bolu D-B kayd
taban kesme
kuvveti..............................................................................
85ekil A.10 : Hastane Binas Erzincan Depremi D-B kayd taban
kesme
kuvveti.. 86ekil A.11 : Hastane Binas Mexico City Depremi K-G
kayd taban kesme
kuvveti.. 87ekil A.12 : Hastane Binas Kobe Depremi D-B kayd
taban kesme
kuvveti..........................................................................
88ekil A.13 : Hastane Binas Kocaeli Depremi Yarmca D-B kayd
taban
kesme kuvveti... 89ekil A.14 : Hastane Binas Kocaeli Depremi
Sakarya D-B kayd taban
kesme
kuvveti...................................................................
90ekil A.15 : Hastane Binas Kocaeli Depremi zmit D-B kayd taban
kesme
kuvveti..............................................................................
91ekil A.16 : Hastane Binas Dursunbey Depremi D-B kayd taban
kesme
kuvveti.. 92ekil B.1 : Konut Binas Dzce Depremi Bolu D-B kayd
taban devrilme
momenti 94ekil B.2 : Konut Binas Erzincan Depremi D-B kayd taban
devrilme
momenti 95ekil B.3 : Konut Binas Mexico City Depremi K-G kayd
taban devrilme
momenti 96ekil B.4 : Konut Binas Kobe Depremi D-B kayd taban
devrilme
momenti................................................................................
97ekil B.5 : Konut Binas Kocaeli Depremi Yarmca D-B kayd taban
devrilme momenti... 98
-
xi
ekil B.6 : Konut Binas Kocaeli Depremi Sakarya D-B kayd taban
devrilme
momenti....................................................................
99
ekil B.7 : Konut Binas Kocaeli Depremi zmit D-B kayd taban
devrilme
momenti....................................................................................
100
ekil B.8 : Konut Binas Dursunbey Depremi D-B kayd taban devrilme
momenti....................................................................................
101
ekil B.9 : Hastane Binas Dzce Depremi Bolu D-B kayd taban
devrilme momenti 102
ekil B.10 : Hastane Binas Erzincan Depremi D-B kayd taban
devrilme
momenti....................................................................................
103
ekil B.11 : Hastane Binas Mexico City Depremi K-G kayd taban
devrilme momenti........ 104
ekil B.12 : Hastane Binas Kobe Depremi D-B kayd taban devrilme
momenti 105
ekil B.13 : Hastane Binas Kocaeli Depremi Yarmca D-B kayd taban
devrilme
momenti........................................................................
106
ekil B.14 : Hastane Binas Kocaeli Depremi Sakarya D-B kayd taban
devrilme momenti 107
ekil B.15 : Hastane Binas Kocaeli Depremi zmit D-B kayd taban
devrilme momenti 108
ekil B.16 : Hastane Binas Dursunbey Depremi D-B kayd taban
devrilme momenti........ 109
-
xii
SEMBOL LSTES
: Snm oran D : DBE snm eff : Efektif snm M : MCE snm A(T) :
Spektral ivme katsays A0 : Etkin yer ivmesi katsays b : Binann
planda x ynnde ki uzunluu BD : DBE snm katsays BM : MCE snm katsays
d : Binann planda y ynnde ki uzunluu D : Yerdeitirme DD : DBE
tasarm yerdeitirmesi DM : MCE tasarm yerdeitirmesi DTD : DBE toplam
tasarm yerdeitirmesi DTM : MCE toplam tasarm yerdeitirmesi e :
Eksantrisite f : Srtnme katsays g : Yerekimi ivmesi keff : Efektif
rijitlik R : SSSde kresel yzeyin erilik yarap Ra : Deprem yk
azaltma katsays RI : SSSli sistemde deprem yk azaltma katsays Sa :
Spektral ivme Sv : Spektral hz SI : Housner iddeti T : Doal titreim
periyodu TD : DBE efektif sistem periyodu TM : MCE efektif sistem
periyodu VS : st yap iin tasarm kuvveti Vt : Taban kesme kuvveti W
: Yap toplam arl WI : SSSli yapnn toplam arl
-
xiii
BNALARIN DEPREME KARI GLENDRLMESNDE KLASK YNTEM LE SRTNMEL SARKA
SSTEMLERN
KARILATIRILMASI
ZET
Olas bir byk depreme kar zayf olan mevcut binalar eitli
yntemlerle glendirilerek depreme dayankl hale getirilmelidir.
Yaplar glendirmenin en bilinen yntemi klasik glendirmedir. Klasik
glendirmede yapya yeni elemanlar eklenmek suretiyle yapnn tama gc
artrlr. Bunu yaparken, binann periyodunun azalmas ve binann toplam
yknn artmas nedeniyle, binaya depremden dolay ekstra ykler
gelebilecei gz nnde bulundurulmaldr. Glendirmenin dier bir yntemi
de yapy temelinden, yatay ynde rijitlii dk elemanlarla ayrmakla
yaplabilir. Bunun amac yapnn periyodunu arttrarak yapya gelebilecek
ykleri azaltmaktr.
Bu almada, binalar glendirme yntemlerinden klasik glendirme ve
srtnmeli sarka mesnetler ile glendirme yntemleri, karlatrmal olarak
ele alnm ve birbirlerine kar stnlkleri belirlenmeye allmtr. Ayrca
temel ayrc sistemlerin eitleri ve klasik glendirme yntemleri de
tezin ieriinde mevcuttur.
Bu ama dorultusunda, ksa ve uzun periyotlu iki ayr yap ele
alnmtr. Ksa periyotlu yap 4 katl bir konut binas olup 1. doal
titreim periyodu 0,461sdir. Uzun periyotlu yap ise 10 katl bir
hastane binasdr ve 1. doal titreim periyodu 1,238sdir. Bu yaplar,
klasik yntemle ve srtnmeli sarka sistemle olmak zere iki ayr ekilde
glendirilmilerdir. Klasik glendirilmi konut binasnn 1. doal titreim
periyodu 0,201sye derken, srtnmeli sarka sistemle glendirilmi konut
binasnn 1. doal titreim periyodu 2,279sye kmtr. Hastane binasnda
ise: Klasik glendirilmi durumda 1. doal titreim periyodu 0,761sye
derken, srtnmeli sarka sistemle glendirilmi durumda 1. doal titreim
periyodu 2,428sye kmtr. Daha sonra bu yaplar, 8 ayr deprem ivme izi
ile zaman tanm alannda analiz edilmilerdir. Bu deprem ivme izleri
1999 Dzce Depremi Bolu ivme izi, 1992 Erzincan Depremi Erzincan
ivme izi, 1985 Mexico City Depremi Mexico City ivme izi, 1995 Kobe
Depremi Kobe ivme izi, 1999 Kocaeli Depremi Yarmca, Sakarya, zmit
ivme izleri ve 1979 Dursunbey Depremi Dursunbey ivme izidir. Bu
depremlerin yaplarda oluturduklar yer deitirmeler, kat teleme alar,
taban kesme kuvvetleri ve taban devrilme momentleri belirlenmitir.
Elde edilen veriler sayesinde hem farkl deprem ivme izlerinin farkl
zellikte ki yaplarda oluturduu etkiler kyaslanm hem de klasik
glendirme ile srtnmeli sarka sistemle glendirme arasnda kyaslamalar
yaplmtr. Ayrca yaplan glendirme
-
xiv
yntemlerini maliyet asndan kyaslamak iin, iki yapda da uygulanan
iki ayr glendirme ynteminin maliyetleri kartlmtr. Konut Binasnn
Klasik Glendirme yntemiyle glendirilmesinin maliyeti 122000 YTL
iken, Srtnmeli Sarka Sistem ile glendirilmesinin maliyeti 354000
YTLdir. Hastane Binasnn Glendirilmesinde ise Klasik Glendirme
yaplmasnn maliyeti 450000 YTL iken, Srtnmeli Sarka Sistemle
glendirmenin maliyeti 528000 YTLdir.
Sonu olarak yumuak zeminlerde, klasik glendirme yntemi tercih
edilmesi gereken yntem, sert ve orta sertlikte zeminlerde ise
srtnmeli sarka sistem tercih edilmesi gereken yntem olduu
belirlenmitir. nk klasik glendirme yntemi yapnn periyodunu drerek
yapy sert ve orta sertlikteki zeminlerin hkim periyoduna
yaklatrarak yapya daha fazla yk gelmesine sebebiyet verir. Bu tr
zeminlerde srtnmeli sarka sistemi yapnn periyodunu arttrdndan
zeminin hkim periyodundan uzaklamasn salayarak yapya daha az yk
gelmesini salar. Bu durum yumuak zeminlerde ise tam tersinedir.
Srtnmeli sarka sistemle glendirme yapnn periyodunu arttrp zeminin
hkim periyoduna yaklatrrken, klasik glendirme yapnn periyodunu
drerek zeminin hkim periyodundan uzaklatrmak suretiyle yapya
depremden gelecek yklerin azalmasn salar.
Srtnmeli Sarka Sistem ile glendirme ve klasik yntemle glendirme,
maliyet asndan kyas edildiinde, Srtnmeli Sarka Sistem ile
glendirmenin maliyetinin daha fazla olduu grlr. Fakat binann
performansnn artmas, bir dahaki gelebilecek olan depremi hasarsz
atlatp oluabilecek olan hasarn onarmndan doacak maliyet, klasik
glendirmenin uzun bir zaman iinde yaplabilecek olmasndan doan zaman
kayb, yapnn iinde yaayan kiilerin depremi daha az hissetmesinin
verecei psikolojik etki ve yapnn ierisinde, yapdan daha pahall olan
donanmlarn veya deerli eyalarn zarar grmeyecei, gibi durumlar da
hesaba katlrsa, Srtnmeli Sarka Sistem ile glendirmenin uzun vadede
daha ekonomik bir yntem olduu sonucuna varlabilir. Buna ek olarak,
Srtnmeli Sarka Sistem ile glendirmenin Trkiyede yaygnlamas ve
malzeme retiminin burada yaplmas, Srtnmeli Sarka Sistem ile
glendirmenin maliyetini bir hayli aaya ekecek ve klasik
glendirmeden maliyet asndan da daha ucuza mal olacaktr.
-
xv
COMPARISON WITH CLASSICAL METHOD AND FRICTION PENDULUM SYSTEM
FOR STRUCTURES RETROFIT AGAINST
EARTHQUAKE
SUMMARY
Existing buildings which are weak against probable major
earthquake have to be retrofitted by various methods as to become
earthquake resistant behaviour. The most known retrofit method is
classical retrofit. The capacity of structure is increased by
adding new structural elements in classical method. By doing this,
the period decreasing and total vertical load increasing of
structure cause extra earthquake loads which must be considered.
Another retrofit method can be used with isolating structure from
its foundation by low lateral rigidity bearings. The goal is
reducing lateral earthquake loads by increasing the period of
structure.
In this study, classical retrofit method and retrofit by
friction pendulum system method had been compared in order to
determine better behaviour against earthquake. Also variety of base
isolation systems and classical retrofit methods exist in
thesis.
Two different structures that one of them has short period and
another has long period, had been considered. Having short period
structure is four-story-residence and its natural vibration period
is 0.461 sec. Having long period structure is ten-story-hospital
and its natural vibration period is 1.238 sec. These structures had
been retrofitted by classical method and friction pendulum system.
As the natural vibration period of retrofitting with classical
method resistance building decreased to 0.201 sec, the natural
vibration period of retrofitting with friction pendulum system
resistance building increasedto 2.279 sec. For the hospital
building, as the natural vibration period of retrofitting with
classical method decreased to 0.761 sec, the natural vibration
period of retrofitting with friction pendulum system increased to
2.428 sec. After that, time history analysis with 8 distinct
acceleration trace had been carried out to these structures. Used
acceleration traces are 1999 Duzce earthquake Bolu acceleration
trace, 1992 Erzincan earthquake Erzincan acceleration trace, 1985
Mexico City earthquake Mexico City acceleration trace, 1995 Kobe
earthquake Kobe acceleration trace, 1999 Kocaeli earthquake Yarmca,
Sakarya, Izmit acceleration traces and 1979 Dursunbey earthquake
Dursunbey acceleration trace. Displacements, story drift angles,
base shear forces and base overturning moments of structures had
been determined for these earthquakes. With getting results from
analysis, both behaviours of structures having different character
against different earthquake acceleration traces had been observed
and classical retrofit and friction pendulum system retrofit
methods had been compared. Also, cost analysis was done for two
different retrofitted buildings in order to consider comparing
retrofit methods.
-
xvi
In conclusion, its determined that classical retrofit method is
suitable for soft soils and retrofitting by friction pendulum
system is suitable for hard and middle-hard soils. Because,
classical retrofit method decreases the natural vibration period of
structure that closes to dominant period of hard and middle-hard
soils. It causes to increase lateral loads for structure. For these
soils, because the friction pendulum system increases natural
vibration period of structure, the dominant period of soil dont
close to the natural vibration period of structure therefore,
structure is exposed to less lateral loading. This case is opposite
for soft soils. As retrofitting by friction pendulum system
increases the natural vibration period of structure and closes to
dominant period of soil, classical retrofitting decreases the
natural vibration period of structure and removes from dominant
period of soil so provides to decrease earthquake loads.
Retrofitting by friction pendulum system has less cost than
retrofitting by classical method if we compare two different
retrofit methods about their cost. However, if friction pendulum
system is used: performance of building will increase, probable
next major earthquake can be overcome undamaged so retrofit cost
wont exist, retrofit construction time will be shorter, earthquake
will be felt less so persons who live in building will be more
relax during earthquake, valuable equipments which are more
expensive than buildings wont be damaged. If these important cases
are considered, retrofitting by friction pendulum system method is
cheaper than classical retrofit method for long time period.
Moreover, whether retrofitting by friction pendulum system becomes
widespread and production of friction pendulum system becomes a
reality in Turkey, the cost of retrofitting by friction pendulum
system will decrease and this system will more suitable than
classical retrofit method.
-
1
1. GR
Uzun zaman binalarn deprem etkilerine kar korunmasnda ana ama,
meydana gelen etkileri karlayacak biimde tayc sistemin oluturulmas
ve elemanlarnn boyutlandrlmas eklinde olmutur. Bu ama genellikle
daha rijit tayc sistemlerin kmasna sebep olur. Bu durumda depremde
etkili olan serbest titreim periyotlar azalr ve bunun sonucu olarak
da karlanmas gereken deprem kuvvetleri artar. Bu yaklamda depremin
yapya getirdii yk ya da titreim enerjisi girdisi, olduu gibi kabul
edilip bu girdinin dzeyine herhangi oynama yaplmamaktadr [1].
Bir yapnn etkin rezonans periyodu genellikle 0.1 ile 1.0 saniye
periyot aralndadr. Bu periyot aral ayn zamanda pek ok iddetli
depremin baskn periyot araln da kapsar. Doal periyotlar bu kritik
aralkta bulunan yaplar zeminden aktarlan ivmeleri genellikle
ykseklikleri boyunca artrrlar. Bu tr yaplarn depreme dayankl
tasarmnda yap mhendislerinin karlat en nemli zorluk ayn anda hem
greli kat telemelerinin hem de kat ivmelerinin snrlandrlmas
kouludur. Greli kat telemelerinin snrlandrlmas, demeler arasndaki
kolonlar ve blme duvarlar, tavanlar veya hafif donanmlar gibi
yapsal ve yapsal olmayan elemanlardaki olas zarar azaltlabilmek iin
gereklidir. Dier yandan kat ivmelerinin azaltlmas, hi yapsal hasar
gzlemlenmese bile, hassas i donanmlara, eyalara, makinelere ve
binann iinde yaayan insanlara gelebilecek zarar azaltmak iin
gereklidir. Yapnn rijitlii artrlarak greli kat telemeleri
azaltlabilir. Ancak bu durumda yapnn rijitliindeki art zemin
hareketlerinin yapda glenmesiyle kat ivmelerinin artmasna neden
olacaktr. Binaya esneklik katmak bu problemi zebilir. Fakat bu
durumda, yapnn esneklii, rzgr yklerinde ya da kk depremlerde
demelerin ayaklarn altnda hareket etmesine, blme duvarlarn
atlamasna ve belki de hepsinden nemlisi greli kat telemelerinin
artmasna neden olacaktr. Sismik temel ayrc yntemi, greli kat
telemelerini ve kat ivmelerini ayn anda azaltmann pratik yollarndan
biridir [2].
Binalarda deprem etkisinde kullanlan koruyucu nlemlerden birisi
olan deprem etkisine kar temel ayrc sistem yaplmas konusunun ortaya
konulmas olduka eskidir. Ancak, uygulamaya dnk teknolojinin ortaya
kmas ise yeni saylabilir.
-
2
2. TEMEL AYIRICI SSTEMLER
2.1. Temel Ayrc Sistemlerin Genel Felsefesi
Taban yaltm kavramnn kullanlmas olduka basittir. Deprem srasnda,
yeryznde bir hareket meydana gelir. Bu olay bir dalga eklinde her
dorultuda yaylr ve hareket bir yapya eritiinde temellerini
sallamaya balar. Temeller de kendisine bal olan tayc sistemi sallar
ve sistem elemanlarnn kesitlerinde atalet kuvvetlerinin oluturduu
etkiler meydana gelir. Yapnn temelinin tayc sistemden ayrlarak
titreimin yapya erimesinin nlenmesi, depremde taban yaltmnn ana
fikrini oluturur.
Taban yaltm olmayan ve dorudan temele bal bir sistemde deprem
titreimleri temel yoluyla yapya iletilir. Bu ksa zamanda yn
deitiren titreimler, temel ile st yap arasnda relatif kk
yerdeitirmeler meydana getirmesine ramen, yap elemanlarna ve
birleim blgelerinde nemli etkiler oluturur. Temel ayrc sistem
sayesinde, yatay deprem titreimlerinin ancak bir blm st yapya geer.
Bunun sonucu olarak st yapdaki etkiler azaltlm olur. Ancak, temel
deprem etkisinde hareket ederken, st yapdaki yerdeitirmeler sonucu,
temel ile yap arasnda nemli bir relatif hareket grlr [1].
ekil 2.1 : Sert zeminler zerinde alnm tipik kuvvetli yer
hareketi ivme spektrumu
-
3
Yaplara depremlerde gelen yatay yklerin yaplarn dinamik
zelliklerine gre deiimini gsteren mukabele spektrumlarnn
incelenmesinden aadaki sonular karlabilir (ekil 2.1, ekil 2.2).
ekil 2.2 : Sert zeminler zerinde alnm kuvvetli yer hareketi
teleme spektrumu
Uzun periyotlu yaplara gelen deprem ykleri ve ivmeleri kktr.
Yapnn periyodu "uzatlrsa" daha kk bir deprem kuvvetine gre tasarm
yeterlidir. Yapya daha az deprem kuvveti gelecektir. Ancak uzun
periyotlu yaplar daha ok telenmektedir. Yap periyodu daha uzun ise
ivme azalacak, ancak telenme artacaktr.
Yapnn snm artrlrsa yapya gelen hem ivme hem de telenme
azalacaktr.
Yapnn periyodu yaklak 2.0-2.5 s 'ye kadar uzatlrsa, deprem
kuvvetlerinde nemli bir azalma olmaktadr.
Yap periyodu yapnn ktlesi ile doru, rijitlii ile ters orantldr.
Yapnn arlnn azaltlmas daha g olduu iin yapnn rijitlii azaltlabilir
ve yap periyodu uzatlabilir.
Yap tabanna konulacak yaltm aralarnn:
Dey ynde rijitlii byk olmaldr. Bylece dey ynde tabanda rijit
ktle olarak dnmesi azaltlmaldr.
Yaltm aralar yapnn dey ykn normal kullanm koullarnda byk
gvenlikle tayabilmelidir.
Temel ayrc kullanlmasyla, depremde gelecek kuvvetleri azaltarak
yap hasarn nleme ve yapnn her koulda kullanmn salanacaktr. ekil
2.3'ten grlecei
-
4
gibi yaplarn altna yatay yklere gre rijitlii az olan temel
ayrclar konularak yapnn periyodu uzatlrsa yaplara gelen yatay
yklerde 5 kat azalma olmaktadr.
ekil 2.3 : El Centro depremi ivme spektrumu
2.2. Yumuak Zeminlerde Temel Ayrc Sistemler
Yap yumuak zemin zerinde ise; ekil 2.3'te verilen spektrum rnei
olduka sert bir zemin zerinde ve depremin merkezine olduka yakn bir
noktada llm El-Centro 1940 depreminin kaydndan hesaplanmtr. Ancak
daha yumuak zeminler zerinde ve olduka uzakta olmu depremlerin
kuvvetli yer hareketi kaytlarndan hesaplanm spektrumlar biraz
farkldr.
ekil 2.4 : Vrana depremi, 1977, kuzey-gney bileeni deprem ivme
spektrumu
-
5
2.3. Ankastre Mesnetli Yap ile Temel Ayrc Sistemli Yapnn
Davranlar
ekil 2.5'de ankastre mesnetli bir yap ile temel ayrc sistem
uygulanm yapnn deprem esnasndaki davran grlmektedir. Ankastre
mesnetli tayc sistem yatay deprem ykn binaya st katlara doru lineer
artan ekilde uygulamakta ve dolaysyla yksek kat kuvvetleri ve byk
kat telenmeleri meydana gelmektedir.
Temel ayrc sistem uygulanm bir yapda ise nemli yerdeitirmeler
temel ayrc kat seviyesinde oluur ve styap neredeyse rijit telenme
hareketi yapar. Kat kuvvetlerinin azalmas sonucu yapdaki
yerdeitirmelerin istenen snrlar ierisinde kalmas salanr. Bylece
tayc sistem ve yapsal olmayan mimari elemanlardaki hasar nlenerek
yap gvenlii arttrlm olur [4].
ekil 2.5 : Ankastre mesnetli ve temel ayrc sistem uygulanm yap
davranlar
2.4. Temel Ayrc Sistemlerde Yakn Fay Etkisi
1994 Northridge depremi ile temel ayrc sistemler ilk olarak
ciddi bir tehdit almtr. Aktif fay yaknlarnda elde edilen sismik
kaytlarda yksek periyotlu bileenler tespit edilmitir. Bu bileenler
temel ayrc sisteminde rezonans benzeri byk yatay yer deitirmeler
meydana getirmektedir. Ynetmeliklerde de bu sebeple aktif faylarn
belli bir mesafe yaknnda yaplara temel ayrc uygulanmamas gerektii
belirtilir.
Bunun zerine temel ayrclar korumak iin temel ayrclarn
seviyesinde pasif viskoz snmleyiciler eklenmitir. Bu sayede temel
ayrc hareketi snrlandrlm fakat bu seferde st yapdaki katlar aras
deplasmanlar ve ivmeler artmtr. Bu ise temel ayrc sistem
felsefesine tamamen terstir. Temel ayrc seviyesinde eklenmesi
-
6
gereken optimum snm miktar ise yer hareketinin dinamik
karakteristiklerine bal olduundan nceden kesin olarak belirlenmesi
zordur. Konu ile ilgili olarak 1998 ylnda ABD ve Japonyal
aratrmaclar 5 yl sren ortak bir alma yapmlar ve temel ayrc
seviyesinde yerletirilmek zere yar aktif snmleyiciler
gelitirmilerdir. Bu tr yar aktif temel ayrclar sayesinde hem temel
ayrclar korunmakta hem de st yapdaki katlar aras deplasman ve
ivmeler artmamaktadr [5].
-
7
3. TEMEL AYIRICI SSTEMLERDE KULLANILAN ELEMANLAR
3.1. Genel Bilgiler ve Tarihe
lk olarak 1909 ylnda ngiltere'nin Scarborough ehrinde tp doktoru
olan Calantarients tarafndan kayc bir sistem nerilmitir. Bu ynteme
gre, temel ayrm malzemesi olarak kum, mika ve pudra kullanlarak yap
ile temel birbirinden ayrlm, yapnn yatay ykler altnda kayma
hareketi yapaca ve styapya aktarlan kuvvetlerin azalaca ngrlmtr. O
yllarda bu yntemin patenti alnm ve boru hatlarna uygulanmtr.
1908 ylnda talya'da 160000 kiinin lmne sebep olan Messimo-Reggio
depremi sonrasnda talya hkmeti tarafndan atanan komisyon depreme
dayankl yap tasarm iin iki adet yaklam gelitirmitir.
Binann temelde kum tabakas ile zeminden ayrlmas veya kolonlarn
altna binann yatayda hareket etmesine izin veren bilya rulman
yataklarn kullanlmas
Yap ykseklii snrlamalar ve yatay kuvvet altnda ankastre mesnetli
tasarm
Bu tarihlerde ikinci yaklam kabul edilmi ve kayc temel ayrc
sistemleri kullanlmamtr.
Wright, 1921 ylnda Tokyo'daki Imperial Hotel'in temellerinde
temel ayrm fikrini ilk uygulayan kii olmutur. Wright, birbirine
yakn aralklarla yerletirilen kazklarla yumuak ve amurlu bir zemin
tabakasn daha aada bulunan olduka iyi durumdaki bir zemin tabakas
ile birletirmitir. Imperial Hotel, 1923 ylndaki Tokyo depreminde
ayakta kalabilen ender birka yapdan biri olmutur.
Hindistandaki 1930 Dubai ve 1934 Bihar depremlerinde temeli
zerinde kayabilen kk yma yaplarn depremi atlatabildii ancak
ankastre mesnetli davranan yma yaplarn ykld grlmtr. Bu gzlemlere
dayanarak Arya tarafndan yma yaplar iin kayc bir sistem nerilmitir.
Sarsnt tablas kullanlarak yaplan deneyler bu yaklamn geerliliini
gstermitir.
Depreme kar gvenliin arttrlmasndaki ilk yaklamlardan biri olarak
binalarn birinci katnn esnek yaplmas fikri ileri srlmtr. Bu yaklam
ilk olarak 1929 ylnda Martel tarafndan nerilmitir. Bu konuda daha
sonra 1935 ylnda Green ve 1938 ylnda Jacobsen tarafndan allmtr.
Fintel ve Khan ise deprem hareketinde
-
8
oluan taban kesme kuvvetlerini azaltmak amacyla birinci kat
kolonlar akma dayanmnn yksek olmas gerektiini nermitir. Bu konudaki
ilk bilgisayar program Chopra tarafndan yazlmtr.
Binalarda birinci katn esnek yaplmasnn zor olmas sebebiyle eitli
temel ayrc mesnet mekanizmalar nerilmitir. Bu mekanizmalarn bazlar
patentlenip test edilmi ancak deprem hareketinin yapya herhangi bir
ynde geliigzel olarak gelebilecei gerei bunlarn yaygnlamasn
engellemitir. Bunun sonucu olarak her ynde harekete izin veren
kresel mesnetlerin veya iki ynde hareket edebilen mesnetlerin
kullanlmas fikri arlk kazanmtr.
indeki 1976 Tangshan depreminde, duvar altlarnda yaklak 6 cm.
kaymaya izin veren yma yaplarn depremi atlatt grlmtr. Daha fazla
teorik analiz sonrasnda 1/8 leinde sarsnt tablas testi ve 1/1
leindeki bir binada patlama testi yaplmtr. Bu yaklamla bir dizi kk
bina ina edilmitir. Bunlarn en by Beijing'te ina edilen 4 katl
renci yurdu binasdr. Bu binada temel zerinde ve zemin kat duvar
altlarnda paledyen plakalar arasna yerletirilen zel kum katmam
kayma yzeyini oluturmaktadr.
Modern anlamda temel ayrmna sahip yaplar, yapnn temeli ve taban
arasna yerletirilen yatay ynde esnek ve dey ynde rijit olan tayclar
iermektedir. Bu tayclar temel ayrc sistemleri olarak bilinmektedir.
Bu ayrm ileminde kullanlan kauuk veya kompozit birleimli zel
mesnetlere temel ayrc denilmektedir. Gnmzde yaygn olarak kullanlan
temel ayrc sistemlerinin ou ya doal kauuk veya sentetik bileimli
elastomer temel ayrclardan veya kayma yzeyi teflon ya da paslanmaz
elik olan kayc sistemlerden olumaktadr [6].
3.2. Temel Ayrc Sistemlerinin Snflandrlmas
Gnmzde kullanlmakta olan temel ayrc sistemleri u ekilde
snflandrlabilir.
Kauuk esasl sistemler
Tabakal kauuk mesnetler
Dk snml kauuk mesnetler
Yksek snml kauuk mesnetler
Kurun saplamal kauuk mesnetler
Kayc sistemler
Srtnmeli sarka mesnetler
Esnek srtnmeli temel ayrc mesnetleri
Yay tipi sistemler
-
9
3.3. Kauuk Esasl Sistemler
Doal kauuk mesnetler ilk olarak Makedonya'nn skp ehrinde bir
okul binasnda kullanlmtr. Bu bina 3 katl bir betonarme yap olup
1969 ylnda tamamlanmtr. Mesnet sistemi olarak doal kauuk bloklar
kullanlm ancak mesnet ierisine elik plakalar yerletirilmediinden
dey ynde istenen rijitlik salanamamtr Ayrca kauuk bloklarn yanlara
doru imesi sz konusu olmutur. Sistemin dey yndeki rijitlii yaklak
olarak yatay yndeki rijitliinin birka kat olduundan ve kullanlan
kauuk greli olarak snmsz olduundan deprem hareketi esnasnda bina
ileriye veya geriye doru sallanp yukarya doru srayabilmektedir.
lerleyen zamanlarda mesnetler elik plakalarla takviye edilerek bu
zorluklarn stesinden gelinmitir. Bu sistem bugn hala kullanlmakta
olup zaman zaman incelenmektedir.
Bina tamamlandktan sonra birok bina da benzer ekilde doal kauuk
mesnetlerle ina edilmi ancak bu binalarda mesnetlerin yanal
burkulmasn nleyici ve dey rijitlii arttrc elik plakalar kullanlmtr.
elik plakalar, yatay rijitliin birka yz kat kadar dey rijitlik
salamaktadr. Bu mesnetler ayn zamanda yaplarn vibrasyon ayrmn da
salamaktadr.
3.3.1. Dk Snml Kauuk Mesnetler
Dk snml kauuk mesnetler ek snm aralar olan viskoz snmleyiciler,
elik ubuklar, kurun ubuklar gibi elemanlar ile birleik olarak
Japonya'da yaygn bir biimde uygulanmtr. Japonya'da kullanlan bu
mesnetler doal kauuk ierirken, Fransa'daki baz projelerde ise
neopran kullanlmtr.
Bu tip temel ayrclar iki kaim d elik plaka arasnda pek ok ince
elik levha ierir. Kauuk tek bir ilemle yksek scaklk ve basn altnda
elie yaptrlr. Arada kullanlan ince elik levhalar kauuun eilmesini
ve burkulmasn nlerken dey rijitlie yksek derecede katk yapar. Ancak
bu elik levhalarn yatay rijitlie nemli bir katks yoktur nk yatay
rijitlik kauuun kayma modl tarafndan belirlenmektedir. %100 kayma
ekil deitirmeleri zerine kadar kaymada malzemenin davran lineerdir.
Malzemede snme gzlenmezken kayma modl uzun dnemli etkiler altnda
deimemektedir.
Kauuk esasl dairesel temel ayrclar u aamalardan geerek
retilmektedir.
Kauua mekanik dayanm, ekme dayanm, rijit ve snm arttrc katk
maddeler
konur. Rijitlik ve snm art iin doal kauua karbon siyah konur ve
kartrlr.
Kauuk rulo yaplr.
Kauuk rulo belirli bir kalnlkta daire biiminde kesilir.
-
10
Kauuklar kat kat yerletirilir ve aralarna birka mm. kalnlnda
elik levhalar
konur. Levhalarn kauua iyi yapmas iin yzeyleri parlatlr.
Yzeylere yaptrc maddeler konur.
Kauuk vulkanize edilir. Bu ilem srasnda kauuk kalptan dar
taabilir.
Kalbn evresine konan kauuk elii paslanma ve yangn etkilerinden
korur.
Dk snml tabakal kauuk mesnedin kesidi ve elemanlar ekil 3.1'de,
sistemin ematik modeli ve kuvvet-yerdeitirme davran ekil 3.2'de
gsterilmitir.
ekil 3.1 : Dk snml kauuk mesnedin kesit ve elemanlar
ekil 3.2 : Dk snml kauuk mesnedin ematik modeli ve kuvvet-
yerdeitirme davran
-
11
Dk snml kauuk mesnetlerin pek ok avantaj vardr. Bu mesnetler
kolay imal edilebilir, kolay modellenebilir ve mekanik zellikleri
scaklktan ve zamandan etkilenmez. Tek bir saknca ise genellikle bu
mesnetlerle birlikte ek bir snm sistemine ihtiya duyulur. Bu ek snm
sistemlerinin dm noktas balantlar dikkatli ve zenli hazrlanmaldr.
Metal snmleyicilerin kullanlmas durumunda yorulma etkileri
oluabilir.
3.3.2. Yksek Snml Kauuk Mesnetler
Yeteri kadar bnyesel snm ieren ve yapda ekstra snm elemanlarna
ihtiyac ortadan kaldran doal kauuk mesnetler 1982 ylnda ngiltere'de
gelitirilmitir. Snm, ekstra karbon blok, ya ve reine gibi dolgu
elemanlaryla arttrlmtr. %100 kayma ekil deitirmesinde snm %10 ile
%20 arasnda arttrlmtr.
Malzeme, %20'den kk kayma ekil deitirmelerinde, dk sismik yk ve
rzgr ykleri altnda cevab minimize eden, yksek snm ve yksek
rijitlikte lineer olmayan davran gstermektedir. %20-%120 kayma ekil
deitirmesi aralnda malzemenin kayma modl dk ve sabittir. Yksek ekil
deitirmelerde ise kauuktaki ekil deitirme kristalizasyonu dolaysyla
malzemenin kayma modl artar ve bu etken de enerji snmlemesini
arttrr. Rijitlikteki ve yksek ekil deitirmelerde snmdeki artma, dk
sismik ykler altnda rijit, tasarm seviyesindeki sismik ykler altnda
snek ve lineer, tasarm seviyesini aan sismik ykler altnda ise
deplasmanlarn snrlanabildii sistemler retmek iin kullanlr.
Yksek snml kauuk sistemlerin bir dier avantaj da evre
titreimlerinin azaltlmasnda kullanlabilmeleridir. Temel ayrclar,
trafik ve komu yeralt demiryolu hatt gibi unsurlarn yap zerinde
yaratt yksek frekansl dey titreimlerin filtrelenmesinde rol oynar.
ekil 3.3'de, sistemin ematik modeli ve kuvvet-yerdeitirme davran
gsterilmitir.
ekil 3.3 : Yksek snml kauuk mesnedin ematik modeli ve
kuvvet-
yerdeitirme davran
-
12
3.3.3. Kurun Gvdeli Kauuk Mesnetler
Kurun gvdeli kauuk mesnetler ilk olarak 1975 ylnda Yeni
Zelanda'da kullanlmaya balandndan bu mesnetlere Yeni Zelanda
mesnedi de denilmektedir. Bu mesnetler Yeni Zelanda, Japonya ve
ABD'de yaygn ekilde kullanlmtr. Kurun gvdeli mesnetler aslnda
kompozit kauuk mesnetler olup dk snml kauuk mesnetlere
benzemektedir. Ancak mesnedin deliklerine yerletirilen bir veya
birka kurun ksm ierir. Kurun ksmn mesnetle beraber almas iin,
nceden retilen deliin kurunun apndan daha kk tutulmas ve kurunun
delie kuvvet uygulanarak yerletirilmesi gerekmektedir.
ekil 3.4 : Kurun saplamal kauuk mesnedin kesit ve elemanlar
Bu mesnetlerdeki elik plakalar kurunu kesmede ekil deitirmeye
zorlar. Kurun ekirdek teorik olarak 10 MPa gerilme civarnda
fiziksel olarak ekil deitirirken mesnedin bilineer cevap retmesini
salar. Bu mesnetler histeretik snmleyiciler gibi davranrlar.
Histeretik snmleyici elemanlarn kuvvet-yerdeitirme zellii gereki
olarak lineer olmayan diferansiyel denklemler kullanlarak
modellenebilmektedir.
ekil 3.5 : Kurun saplamal kauuk mesnedin kuvvet-yerdeitirme
davran
-
13
ekil 3.6 : Kurun saplamal kauuk mesnedin dorusal olan ve olmayan
omurga
erisi
ekil 3.5de temel ayrmndaki tipik bir yatay kuvvet ve yerdeitirme
ilikisi grlmektedir. Bu tr sistemler dorusal sistem olarak bilinir
ve esas iki parametresi sz konusu olur. Bunlar rijitlik ve edeer
viskoz snmdr:
Eer sistemde snm kk ise, kuvvet-yerdeitirme ilikisi dz bir
izgiye yaklar. Ancak, evrim trnden snm durumunda, yk arttka
evrimlerin alan da byyecektir. Bunlarn ularnn birletirilmesinden
ortaya kan eri ekil 3.5de gsterilmi olup, sistemin Omurga Erisi
olarak bilinir. Bu eri ekil 3.6da gsterildii gibi, tamamen dorusal
olabilir. Ancak, temel ayrc sistemlerinin omurga erisi genel olarak
dorusal olmayan trden ortaya kar, ayrmdaki kuvvetin akma snrna
erimemesi durumunda, eer snm yoksa davran tamamen omurga erisi
zerinde ileri-geri eklinde olacaktr. Eer nemli bir snm varsa davran
ekil 3.5deki gibi, omurga erisini ortada brakan bir evrimsel eri
zerinde ortaya kacaktr. Byle bir sistem, elastik yay ve viskoz
snmle modellenebilir. Eer omurga erisinin ekil 3.6daki gibi elastik
ve pekleen ksmlar mevcutsa, akma durumundan sonra pekleme
rijitliinin gz nne alnmas gerekli olur [1].
3.4. Kayc Sistemler
Kayc temel ayrc sistemleri dnlen en eski ve en basit sistemdir.
Salt kayc bir sistem ilk olarak 1909 ylnda Calantarients adl bir tp
doktoru tarafndan ngiltere'de nerilmitir. Kayc mesnetlerde en ok
kullanlan malzemeler boluklu veya boluksuz teflon ve paslanmaz
eliktir. Sistemin srtnme zellikleri ortamn scakl, hareketin hz,
yorulma derecesi ve srtnme yzeyinin temiz olup olmamas gibi baz
parametrelere baldr.
3.4.1. Srtnmeli Sarka Mesnetler
Srtnmeli sarka sistemi, ekil 3.7de gsterildii gibi iki paslanmaz
elik levha arasna yerletirilen srtnme katsays dk kompozit malzeme
ile kapl bir
-
14
kaycnn hareketinden oluur. Bu kayc temas ettii levhann kresel
yzeyi boyunca haraket eder. Sistem, geometrisi nedeniyle st yapy
denge konumuna zorlayan bir zellie sahiptir. Bu sistemlerde yaplarn
burulma etkileri en aza indirgenmitir. Bunun sebebi ise ktle
merkezi ile rijitlik merkezinin st ste dmesidir [8].
Kayc, kresel yzeyde hareket ettike, mesnetlenen ktle ykselir ve
sistem iinde geri arm kuvveti elde edilir. Mafsall kayc ile kresel
yzey arasndaki srtnme sistemin snmn salar ve dolaysyla srtnme ile
deprem enerjisi snmlenir. Temel ayrcnn efektif rijitlii ve yapnn
periyodu konkav yzeyin erilik yarap tarafndan kontrol edilir ve
yapnn ktlesinden bamszdr. stenen periyot deeri erilik yarapnn
deitirilmesi ile elde edilir. ekil 3.8de srtnmeli sarka mesnedin
kuvvet-yerdeitirme deiimi verilmitir.
Mesnedin kinematii ve uygulamas konkav yzeyin stte veya altta
olmasndan etkilenmez.
ekil 3.7 : Srtnmeli sarka mesnedin kesit ve elemanlar
ekil 3.8 : Srtnmeli sarka mesnedin kuvvet-yerdeitirme deiimi
3.4.2. Esnek Srtnmeli Temel Ayrc Mesnetleri
Esnek srtnmeli temel ayrc sistemi, son yllarda Mostaghel ve
Khodaverdian tarafndan nerilmitir. Bu temel ayrclar birbirleriyle
srtnmeli olarak temas eden teflon kaplamal eit merkezli daireler
halindeki plakalardan ve merkezi kauuk
-
15
ekirdekten olumaktadr. Merkezi kauuk ekirdek, mesnet
yerdeitirmesinin ve hzn mesnet ykseklii boyunca datlmasn
salamaktadr. Kauuktaki kesme gerilmesini snrlandrmak ve daha byk
yerdeitirme yetenei kazandrmak amacyla klasik elik tabakal kauuk
mesnetlere srtnmeli plaka eklenerek esnek srtnmeli temel ayrc
sistemleri dzenlenmitir.
Esnek srtnmeli temel ayrc sistemi, merkezi ve evresel kauuk
ekirdekle birbiri zerinde kayabilen yass kayc halkalardan olutuu
iin kayc tipli temel ayrc sistemleri grubuna girmektedir. Yaplan
birok deneyle deprem etkileri altnda davran incelenmi ve iyi
sonular elde edilmitir.
Esnek srtnmeli temel ayrc mesnedinin kesit ve elemanlar ekil
3.9da sistemin ematik modeli ve kuvvet-yerdeitirme davran da ekil
3.10'da gsterilmitir.
ekil 3.9 : Esnek srtnmeli temel ayrc mesnedin kesit ve
elemanlar
ekil 3.10 : Esnek srtnmeli temel ayrc mesnedin ematik modeli ve
kuvvet-
yerdeitirme davran
-
16
3.5. Yay Tipi Sistemler
Kauuk esasl ve kayc temel ayrc sistemleri genellikle yatay ynde
temel ayrmn salamak amacyla kullanlr. Eer depremin dey bileenine
kar dey ynde de temel ayrm salanmak isteniyorsa genellikle
kullanlmas tercih edilen temel ayrc sistemleri sarmal yaylardan
oluan yay tipi sistemlerdir. Almanya'da Gerb firmas yay tipi temel
ayrclar ve bunlarn deiik kombinasyonlar zerine retim yapmaktadr. Bu
sistemlerde elik yaylar snmsz olup sistem daima viskoz
snmleyicilerle beraber kullanlmaktadr. ekil 3.11'de Gerb salt yay
tipi bir temel ayrc ve viskoz snmleyici ile birletirilmi bir yay
tipi temel ayrc grlmektedir.
ekil 3.11 : Gerb yay tipi sistemler
ekil 3.12te yay tipi sistemlerin bileenleri grlmektedir.
ekil 3.12 : Viskoz snmleyicinin bileenleri
-
17
elik yaylar ekme gerilmesi tayamad iin viskoz snmleyici ile
birleik yay sistemleri retilmitir. Bunlar hem ekme hem de basn
kuvveti tayabilirler. Viskoz snm iki bileenden olumaktadr. Snmn ilk
paras yksek viskoz svyla doldurulmu evresel klf, dier paras da yaya
mesnetlenmi pistondur. Bu sistemde mekanik enerji s enerjisine
dntrlmektedir. Viskoz snmle birlikte sistemin dey dorultusunda %20
ile %30 aras kritik snm elde edilmektedir. Dey frekans genellikle
yatay frekansn 3 ile 5 kat arasndadr.
Bu sistemlerin daha ok makine ekipmanlarnn titreim ayrm ve
nkleer g santrallerinin titreim temel ayrm gibi uygulamalar
mevcuttur ancak bina tipi sistemlere de uygulanmaktadr. Bu
sistemlerin matematik modellemesi olduka karmaktr [7].
-
18
4. KLASK YNTEMLE BNALARIN GLENDRLMES
4.1. Yaplarn Tama Gcnn Arttrlmas lkeleri
Yaplarn tama gcnn arttrlmasnda iki durum gz nne alnr: a. Yap
tayc elemanlar hasar grm olup, tama glerini yitirmilerdir. Bu
elemanlarn eski tayclklarna, glerine kavuturulmas amalanr.
b. Yapda herhangi bir deiiklik nedeni ile tayc elemanlarn tama
glerinin
daha st dzeyinde bir tama gcne kavumalar amalanr.
Bir yapnn her iki durumda tama gcnn arttrlmas hasarn nedenine
baldr. Ama hasarn nedenlerini ortadan kaldracak nlemlerin saptanmas
ve hasarn oluturduu mukavemet kaybn gidermek veya hasarn bir kez
daha olmamas iin gerekli olan glendirme nlemlerinin
belirlenmesidir. Farkl hasar nedenleri farkl iyiletirme ilkelerinin
uygulanmasn gerektirir. Bunun dnda kullanlacak ortak nedenler de
vardr. Bu ortak nedenlere ksaca aada deinilmitir.
4.1.1. Yap Arlnn Azaltlmas
Herhangi bir tayc elemanda (atlamann) olma nedenlerinden biri de
ar yklenmi olmasdr. Ykn azaltlmas ile atlamann ilerlemesi
nlenebilir. Ayrca yap yknn azaltlmas deprem yklerinin de azalmasna
neden olur.
4.1.2. Yap Snekliinin Arttrlmas
Bir yapnn sneklii, o yapnn enerji yutma kapasitesidir. Betonarme
karkas
binalarda, kolon ve kirilerin birleim noktalarnn atlamas sonucu
bu noktalar
mafsala dnerek enerji yutarlar. Mafsallaan birleim noktalarnda
yk tama
gcnde belirgin bir azalma olmamaldr. Depremden hasar gren
yaplarn tama
gcnn arttrlmas iin kesit bytlmesi, ereve boluklarna perde
duvar
yerletirilmesi gibi nlemler alnmaktadr. Bu nlemler genellikle
yapnn
dktilitesini deil, rijitliini arttrrlar. Ayrca kesit bytlmesi
durumunda da
yksek oranda donat kullanldndan rijitlik artar, dktilite
azalr.
-
19
4.1.3. Yapnn Tama Gcnn Arttrlmas
Bir yap tayc sisteminin mukavemeti az ise, yapda hasarlar
oluabilir. Bir tayc elemann mukavemeti yeterli dzeye eritirilirse,
o tayc sistemde bir hasar gzlenmez. Bu nedenle bir elemann tama gc
yetersiz ise, mukavemetinin arttrlmas gerekir. Depremde hasar grm
yapnn yatay kuvvetlere kar tama gc azalr. Dey ykler deimemitir.
Ancak depremin oluturduu hasar yapnn dey yk tama gvenliini de
azaltmtr. Depremin oluturduu yatay kalc yer deitirmeler sonucu
atlayan kolon ve kiri en kesitleri mukavemetlerini kaybeder. Yapnn
dey ykleri tama gvenlii kritik noktalara ulaabilir. Yap gl bir
depremin tekrar sonucu yklabilir. Yapda depremde gelen yatay,
ykleri tayacak elemanlar yetersiz ise ya bu elemanlarn yatay yk
tama gleri artrlr ya da yeni yatay yk tayacak elemanlar
yerletirilir.
Bu durumda yapnn onarm iin iki aamal bir alma gerekir: 1. Dey yk
tama gc; yapnn askya alnarak eleman en kesitlerinin
mantolanmas ile
2. Yatay yk tama gc, yapya yanal yk alacak perdelerin eklenmesi
ile
salanr.
4.1.4. Yapnn Dinamik zelliklerinin yiletirilmesi
Yapnn z titreim periyodu ile zeminin hakim titreim periyodunun
yakn olmas ile oluan "Rezonans" sonucu bir yap hasar grm ise, yapnn
dinamik zellikleri deitirilip, yap z titreim periyodu ile zemin
hakim periyodunun birbirinden uzaklatrlmasna allr. Bunun iin
zeminin hakim titreim periyodunun belirlenmesi baka bir deyile
zeminin dinamik zelliklerinin saptanmas gerekir.
Yap rijitliinin st katlardan aa doru artmas yapnn snm orann
arttrr. Yap depremden gelen enerjiyi ksa srede snmlemelidir.
4.1.5. Yapda Burulma Etkisinin Azaltlmas
Deprem sonucu oluan hasarlarn birou, yapnn katlarndaki arlk ve
rijitlik merkezlerinin akmamas sonucu oluan (burulma) etkisi ile
meydana gelmektedir.
Yaplardaki "perde duvarlarn" bir yanda toplanm olmas veya tayc
olmayan blme duvarlarn katlarda dengeli olarak dalmam olmas, yapnn
arlk ve rijitlik merkezleri arasnda fark oluturmasna neden
olmaktadr. Sonuta oluan (burulma etkisi), burulmaya gre hesap
edilmemi elemanlarda, atlamalar meydana getirerek yapnn gvenliini
azaltabilir [9].
-
20
4.2. Betonarme Kolonlarn Glendirilmesi
4.2.1. Glendirme Yntemleri
Betonarme kolonlarn glendirilmesi onlarn eksenel yk, moment ve
kesme kuvveti tama glerinin artrlmasdr. Bu ilem genellikle ya
betonarme kesitin artrlmas, kolona yeni donatl en kesit eklenmesi
ya da kolonun elik bir kafes iine alnarak betona yandan destek
verilerek tama gcnn artrlmasdr. Konulan elik ereve de dey yk tama
gcn artracaktr.
Betonarme kesitin artrlmas ya kolonun btn evresinde olur buna
"mantolama" ya da "gmlek geirme" denir; ya da kolonun yalnzca iki
kenarna yeni kesitler eklenir. Bu yntem de "kanat ekleme" olarak
nitelenir.
elik kafes iine alarak glendirmede birbirinden farkl iki
malzemenin birlikte almas iin elik kafes ile beton arasnda tam bir
yapma ve elik kafesin kolonun eksenel yknden pay alacak biimde
kirilere de balanmasdr.
4.2.2. Mantolama
Betonarme kolonun betonarme elemanlarla onarm ya da
glendirilmesi kolonun beton en kesidinin ve boyuna donatsnn
artrlmasdr. Donat miktar olarak artrlr ancak yzde olarak ayn
kalabilir ya da artrlabilir. Glendirmede en nemli nokta kolona
eklenen blme eski var olan blmden yk aktarlmasdr. Mantolamann temel
amac kolonun dey yk tama kapasitesini artrarak dey yklere kar
gvenlik payn ykseltmektir.
Genellikle bir katta kolon mantolanmasna ihtiya varsa, bu temele
kadar inmeli ve manto donats temele filizlerle balanmaldr. Kolonun
mantolanmasyla deien rijitlik, daha byk deprem momentlerinin
kolonda dolaysyla temelde olumasna yol aar. Bu durumda temelin de
incelenmesi sz konusu olabilir [1].
4.2.3. Mantolama le Kolon Glendirilmesi zerine neriler
1-Kolonlarn betonarme mantolama ile glendirilmesinde boyuna
donat oran %l'den az olamayaca gibi, % 1 'in ok zerine de
klmamaldr. nk donat oran % 1 olan kolonlarn snek davranan en
ekonomik donat oranl kolonlar olduu deneysel olarak karlmtr.
2- Hasarsz kolonun mantolanmas ile elde edilen elemann, tm kesit
(manto dhil) iin hesaplanan rijitlii ve dayanm %10 azaltlmaldr.
Hasarl kolonun mantolanmas ile elde edilen elemann bir dkm varsaym
ile hesaplanan rijitlii, %30, dayanm ise %10 azaltlmaldr [11].
-
21
3- ekil 4.1(a)da gsterilen biimde onarm ile kolonun kesme
kuvveti tama kapasitesi artarken moment ve eksenel yk tama gcnde
bir art olmaz. Buna karlk ekil 4.1(b)deki gibi bir onarm ile
mantolanm blm boyuna donatlarnn mevcut kolon boyuna donatlan ile
balants salanm ise kesme kuvveti tama gcnn art yannda moment ve
eksenel yk tama gcnde de artlar beklenmelidir.
(a) (b)
ekil 4.1 : (a) Kolonun yalnzca kesme dayanmn arttran mantolama,
(b) Kolonun hem kesme hem de moment dayanmn arttran mantolama
4-Yaplan deneylerde hasarsz kolonlarn glendirilmesinde kolon
yknn askya alnd ve onarmn yk altnda yapld durumlarda mantolamann
etkinliinin % 90'a ulatn, hasarl kolonlarda yaplan mantolama sonras
ykleme deneylerinde ise kolonun yknn askya alnarak yaplan
mantolamann % 80 etkili olduu, kolonun askya alnmadan yk altnda
mantolamann yapld durumlarda ise etkinliin ancak % 50 kadar olduu
gzlenmitir. Bu adan hasarl kolon onarmnn kesinlikle kolonun yk
askya alnarak yaplmas nerilmektedir.
Yap zerindeki ykn boaltlmas baz artlara bal olarak u ekillerde
yaplabilir; mevcut ilave inaatn kaldrlmas, payanda ve verenlerle yk
almak, yeni elemanlarla kesitlere n gerilmeler uygulamak [12].
4.2.4. Betonarme Kolonlarn Kanat Eklenerek Glendirilmesi
Kolonlarda uygulanan bir baka glendirme biimi kolonun iki yanna
kanat biiminde perde duvar eklenmesidir. (ekil 4.2.) Bu yntem ile
perdenin yatay donats kolonun yatay donatlarna kaynaklanmaktadr.
Daha sonra betonlama ile eski kolon betonunun yeni perde betonu ile
tek para olarak birlikte almas salanmaktadr.
-
22
Kanat eklenerek takviye edilmi kolonlar zerinde yaplan
deneylerde kanatsz ve kanatl kolonun yatay ykler altnda davran
incelenmitir. Kolonlara kanat eklenmesi ile hem moment hem de kesme
kuvveti tama gc artmaktadr. nce olan kanatlardaki basn blgesi
betonunun etriyelerle kstlanmas olduka g olduu iin genellikle
sneklik art az olmaktadr.
ekil 4.2 : Kolonun iki yanna kanat eklenmesi
Ancak daha sonradan yaplan deneylerde kolona eklenen kanatlar
kolon kalnlnda olduu ve ekirdek betonu etriyeler ve boyuna donat
ile iyi sarld ve eklenen blm ile eski blmler arasnda tam bir yapma
saladklar iin yksek sneklik gereklemitir.
Kanat eklenmi kolonlarn davran balangta perde duvar davranna
yaklamakta daha sonra kanatlarn hasarnn gelimesinden sonra kanatsz
kolonun davranna yaklamaktadr (ekil 4.3).
ekil 4.3 : Kanatla glendirmenin yatay yk altnda davrana
etkisi
-
23
4.2.5. Kolonlarn Glendirme Yntemlerinin Etkinlii
ekil 4.4te deiik kolon glendirme yntemlerinin karlatrmal
etkinlii verilmektedir.
ekil 4.4 : Deiik kolon glendirme yntemlerinin karlatrmal
etkinlii
Yaplan deneylerde onarlm kolon rijitliinin monolitik olarak ayn
boyutta ve donatda yaplm olan rneklerine gre % 75 daha az olduunu
gzlemilerdir. Glendirilmi, daha nceden hasar grmemi kolonlarda ise
glendirmenin etkinlii monolitik olarak yaplm kolonlardan farkl
olmad gzlenmitir.
4.3. Perde Duvarla Glendirme
Burada tayc sistem kolonlarnn mantolanmas ve perde ilavesiyle
glendirme yaygn biimde kullanlr. Tayc sistemin toplam deprem
gvenlii kolonlarn mantolanmas ile elde edilebilecei gibi, glendirme
perdelerinin ngrlmesiyle de salanabilir. Ancak, yksek yaplarda ve
asmolen demeli yaplarda glendirme perdesi konulmadan ynetmeliin yer
deitirme iin koyduu artlarn salanmas olduka zordur. Glendirmenin
olabildiince btn katlarda yaplmas salanmaldr [1].
-
24
Betonarme yaplarn yatay yklere kar dayanmn artrmak iin deiik
glendirme yntemleri vardr, en uygun zm yapya perde duvar
yerletirilmesidir. Ama yapya daha ok yatay yk tayabilecek elemanlar
konulmasdr. Kolonlarn mantolanmas ile kolon dey yk tama gc
artrlrken salanacak yatay yk tama gc art ve gvenilirlii snrldr. En
etkili yatay yklere kar glendirme ereve boluklarna rijit ve yksek
tama gl elemanlar konulmasdr. Byle bir glendirme ile
1- Yapnn yatay yklere kar rijitlii artrlarak hafif depremlerde
mimari hasar nlenebilir. zellikle blme duvarlar olmayan ya da hafif
blme duvarl bro tipi yaplarda hafif iddetli depremlerde olan mimari
zarar azaltlr. ok iddetli depremlerde ise ykm nlenir.
2- Planda ya da deyde dzensizlikleri olan ve bu nedenle de
burulma etkisi sonucu hasar grm ya da grebilecek yaplarda bu tr
dzensizlikleri gidermek iin ereve aralklarna dolgu duvar
konulabilir,
3- Yatay yk tama gc artrlabilir.
Yapya depremde gelecek yatay ykleri tayacak betonarme perde
duvarlarn eklenmesi ile yapdaki kolonlarn depremden gelen kat
kuvvetlerinden aldklar pay nemli miktarda azalacaktr. Kolon
momentlerinin azalmas ise bu kolonlara bal kiri u momentlerinin de
azalmasna neden olacaktr. Bu durum kiri ularnda beklenen
mafsallamann daha dk bir dzeyde olmasna, kiri uundaki atlaklar daha
klcal boyutta ve daha kk bir blgede olacaktr. Ancak daha byk yatay
kuvvet alacak perdelerin eilme momenti daha byk ve bu perdelere bal
kiriler momentleri artacandan daha ok zorlanacak ve kolonlara bal
kiri ularnda mafsallama olmazken perdelere bal kiri ularndan daha
ileri dzeylerde mafsallama olacaktr.
Bu nedenle eklenen perdelere bal kirilerin ularndaki moment tama
glerinin artrlmas ya da kiri ularnn sk etriye ile dtan sarlmas ya
da elik levha ve epoksili cam ya da karbon lifli dokumalarla
sarlmas dnlebilir.
Glendirme iin konulmu betonarme perdelere bal kirilerin ularnda
iddetli depremde olacak mafsallama yapnn genel olarak yklmasna yol
aacak bir mekanizma olmad iin ok da nemli deildir. Perdeye bal kiri
ularnda olacak mafsallama depremden sonra onarlabilir.
4.3.1. ereveleri Doldurma Yntemleri
Betonarme erevelerin dolgu duvarlarla glendirilmesi eitli
biimlerde olabilir:
1- Donatsz yma duvarlarla doldurma
-
25
2- Donatl yma duvarlarla doldurma
3- Yerinde dkme betonarme perde duvarla doldurma
4- Perde duvarn kalnlatrlmas
5- Hazr dklm panolarla dolgu
6- elik diyagonal elemanlarla glendirme
4.3.1.1. Donatsz Yma Duvarlarla Doldurma
ereve aklna tayc tula ile duvar rerek doldurma aslnda ok zayf
bir glendirme yntemidir. ok snrl bir tama gc art salanrken,
dktilite art salanamaz.
4.3.1.2. Donatl Yma Duvarla Doldurma
Bu yntemde ereve boluuna rlen tula, beton briket vb. malzemeden
yaplm duvarn her iki yzne hem yatay hemde dey ynde donatlarn
yerletirilmesi ile yaplr. Yatay donatlarn, ekil 4.5te gsterildii
gibi kolonlarda, dey donatlarnda kirilerde alan deliklerden
geirilerek yap ykseklii boyunca srekliliinin salanmas gerekir.
Donatlarn yardm ile hem moment tama gc hemde kesme kuvveti tama gc
artrlacaktr. Donatl duvarn perde duvar olarak davranmas iin
donatlar yap ykseklii boyunca srekli olmaldr [10].
ekil 4.5 : Perdelerin ereveler ile birlikte almas iin uygun
ayrntlar
-
26
4.3.1.3. Yerinde Dkme Perde Duvarla Dolgu
Bu yntem en ok nerilen yntemdir. nk betonun basn ve kesmeye kar
dayanm tula ya da beton briket duvardan ok daha byktr. Ayrca yapya
tula duvara gre ok daha byk rijitlik salar. erevelerin arasna perde
duvar yapm yap temelinden balayarak en st kata kadar srekli
olmaldr. Perde duvarn her hangi bir katta kesilmesi yapda o katta
gerilme birikimi ve deprem davrannn ani olarak deimesine neden
olduu iin kritik olmaktadr [13].
Ayrca yapnn yatay yk hesabndan bulunan miktarda yatay yk
tayabilmesi iin gerekli perde en kesitine gre donatlmas da gerekir.
Yerinde dkme perde duvarla glendirmede erevelerin ularndaki
kolonlarnda mantolanarak glendirilmesi gerekmektedir. Perde
ularndaki kolonlarda depremde perdeye gelecek eilme momentinden
dolay byk basn ve ekme kuvvetleri olumaktadr. Eer kolon boyuna
donatlar yeterli bir biimde etriyelerle sarlmam ise burkulmakta,
perdenin salamas gereken moment tama gcne ulalamamaktadr.
4.3.1.4. Perde Duvarn Kalnlatrlmas
Betonarme perdelerle glendirmenin bir baka biimi mevcut perde
duvarn kalnlatrlmasdr. Bu uygulamada da mevcut ince perde duvar
yanna bir yeni duvar eklenerek daha kaln perde yaplmaktadr. Burada
eski ve yeni duvarn birlikte yk tamas iin gereken ayrntlarn
uygulanmas gerekir.
4.3.1.5. Hazr Dklm Panolarla Dolgu
Yerinde dkme betonarme duvar yapm yerine hazr dklm duvar
elemanlar da kullanlabilir. Hazr elemanlar standart aklklar varsa
daha kullanl olabilir. Hazr dklm panolarla dolgu yaparak glendirme
yerinde dkme betonarme perde duvarlarla glendirmeye gre daha az
yatay yk tama gc salar. Ancak hazr dklm panolarla yaplan
glendirmenin daha snek olduu grlmektedir.
4.3.1.6. elik Diyagonal Elemanlarla Glendirme
Betonarme perde duvarlarn konulmas yapnn arln ve dolays ile
yapya gelen yatay deprem yklerini de artrabilir. Bu arttan kanmak
ya da yapnn arln artrmadan rijitliini ya da daha nemlisi olan
snekliini artrmak iin ereve boluklar arasna elik ereveler ya da
diyagonal elemanlar konularak glendirme yaplabilir. Bu tip
glendirme dier yntemlere gre ok daha ksa bir sre iinde
gerekletirilebilir. erevenin betonarme kolonlara zel bir biimde
balanmas gerekir. elik ereveler yatay kuvvet tama gc bakmndan
betonarme perde duvarlara gre hem daha gszdrler hem de bedelleri
daha yksektir. Ancak daha
-
27
ksa srede yaplabilmeleri ve bir deprem sonrasnda acil olarak
yaplarn hasarl blmlerinin destee alnmasnda kullanlabilme gibi
stnlkleri de vardr.
4.3.2. Dolgu Duvarla Glendirmenin Etkinlii
Dolgu duvarla erevelerin glendirilmesi yntemi ile elde edilecek
ek tama gc, rijitlik art, sneklik ve kesme kuvveti tama gc asndan
bir karlatrma yaplmas uygulanacak yntemin seiminde yol gsterici
olabilir. erevelerin dolgu duvarlar ile glendirilmesinin etkinlii
eitli aratrmaclarca incelenmitir.
Deiik biimde glendirilmi erevelerin yatay yk altndaki davranlarn
deneysel olarak karlatran almasnda ekil 4.6da grlen yk deformasyon
erilerini vermektedir. Buradan grlecei gibi ereve boluu iine perde
duvar yaplmas ile bo ereveye gre yaklak 4-5 kata varan kesme
kuvveti tama gc artlarna ulalabilmektedir. Ancak sonradan perde
duvar yapm perde ile kolonun birlikte dklmesi ile elde edilen
dayanma ulaamamaktadr. ereve aklnn iine donatl beton blok ile dolgu
duvar yaplmas bile erevenin kesme kuvveti tama gcnde 3 kata
varabilen artlar oluturabilmektedir.
Yaplan deneylerde ereve sisteminin iine konulan betonarme
perdenin eer ereve ile balanmam ise tersinir ve devresel yklemeler
altnda etkili olmadn gzlemilerdir. Buna karlk betonarme perdenin
donatlar ereve donatlar ile kaynakl olarak balanrlarsa iyi bir
davran salandn, perde duvarn donatsnn erevenin kolon ve kirilerine
yerletirilmi kamalarla bindirmeli olarak yaplmas ile ok stn bir
davran elde edildiini grmlerdir. te yandan ereve aklna betonarme
perde konulmadan nce erevenin kolonlarnn glendirilmesi de
nerilmektedir.
imdiye kadar erevelerin dolgu duvarla doldurularak yatay ykler
altnda denendii btn deneylerin sonularn inceleyerek aadaki bulgular
karmtr:
1- Donatsz yma dolgu duvarl erevelerin yatay yklere kar dayanm
plak
erevelerin dayanmnn en az 2 kat kadar olmaktadr.
2- Yma dolgu duvarlarn donatl olarak yaplmas ile donat yzdesi %
0.150.6
arasnda, dolgulu erevenin dayanm plak erevenin 5 kat kadar
olabilmektedir.
3- Yma dolgu duvar yerine yerinde dkme betonarme duvar yaplrsa
dayanm
art 6 kat olabilmektedir.
4- n dkml (prefabrike) betonarme panolar ile dolgu duvar yaplmas
ile duvarsz
bo ereveye gre dayanmda 35 kat art olmaktadr
5- te yandan birlikte dklm perde ve kolonlu betonarme
sistemlerin dayanm
plak kolon dayanmnn 1550 kat olabilmektedir. Sonradan betonarme
perde
-
28
duvar ile erevenin doldurulmasnn ereve ile perdenin birlikte
dkld
durumlar kadar etkin olmamas normaldir.
ekil 4.6 : ereve aklnn deiik yntemlerle doldurulmasnn dayanm
ve
deformasyon gc zerindeki etkileri
4.3.3. erevenin Perde Duvara Dnmesinin Yarataca Sorunlar
erevelerin perde duvara evrilmesi ile yapya rijit elemanlar
yerletirilmektedir. Yapya gelen kuvvetlerin tamamna yakn bir blm bu
perde tarafndan tanacaktr. Bu ise perdenin temelinde byk dnme
momenti oluturacak ve bunu tayacak boyutta temel olmas
gerekecektir. Bu nedenle yapya perde eklenmesi ile bu perdelerin
yeterli temelinin de bulunmas gerekmektedir.
Yalnzca moment etkisi altnda olan bir temelin, stelik depremde
gelen yatay yklerin tmn alan bir perdenin temelinin, boyutlar son
derece byk olacaktr. Bu sorun perdelerin temelleri yapnn dier
kolonlarnn temelleri ile btnletirilerek zlmtr. Byk yatay rijitlii
nedeni ile depremden gelen yatay yklerin byk bir blmn perde duvar
tamaktadr.
Bu momentin tanabilmesi iin ok byk boyutlu temeller gerekebilir.
Yapnn dier kolonlar ile birletirilmi perdenin temeli deprem srasnda
gelen eilme momentleri altnda dnd zaman, yapnn dey yklerini tayan
dier kolonlarn temeli ile balantl olduu iin, bu kolonlarn dey
ykleri perde temelinin dnmesini azaltacak ve zeminde byk
gerilmelerin olumas nlenecektir [10].
-
29
5. DNYADAK TEMEL AYIRICI SSTEM UYGULAMA RNEKLER
Dnya zerinde temel ayrc sistem ile yaplm birok bina mevcuttur.
Bu sistemler gerek mevcut binay glendirmek amal kullanlm, gerekse
de sfrdan yaplan binalarda kullanlmtr. Yaplan bu uygulamalarda
elastomer mesnetlerin de, srtnmeli sarka mesnetlerin de kullanmna
rastlanmaktadr. Bu almann srtnmeli sarka mesnetler ile ilgili olmas
nedeniyle, daha ok bu tip mesnetlerle yaplan binalara ynelik
rnekler verilecektir.
5.1. The Salt Lake City and Country Binas
The Salt Lake City binas temel ayrc sistem kullanlm ilk tarihi
yap zelliini tamaktadr. Plan grnm 80x40 m2, ortalama arl 34000 ton
ve toplam be kat olan bu tarihi yap 19. yzyl sonlarna doru ta
duvar, tula ve kum tandan ina edilmitir.
ekil 5.1 : The Salt Lake City and Country Binas
Plandaki boyutu 4 m olan, 69 m yksekliinde ve 12 katl saat
kulesinin alan ayn zamanda desteklenmemi ta duvarlardan
oluturulmutur. Byk temel sistemi ve yap arasna 447 adet elastomerik
mesnet monte edilmesi ile temel ayrm salanmtr. Kuleye gelecek rzgr
yklerini hesaba katmak iin d duvarlarn altlarna balang rijitlii
yksek olan kurun gvdeli kauuk mesnetler
-
30
kullanlmtr. Yap evresinde, yaltm seviyesinde greli deplasman
salayacak 30 cm lik bir sismik boluk oluturulmas iin bir betonarme
istinat duvar tekil edildi.
Temel ayrc sistem, dier glendirme yntemleri arasnda mimari ynden
estetik ve alternatif glendirme plan ierisinde, kuvvetli bir deprem
sonrasnda hasar azaltmada en etkili yol olarak seilmitir. Bina
Wasatch fayna 2 mil uzaklkta, yksek sismik potansiyeli olan bir
alana konulandrlmtr. Temel ayrc sistem sayesinde sismik kuvvetlerin
neden olduu etki 6 kat azaltlm ve bu nedenle geleneksel glendirme
yntemleri elenmitir.
Yap, deiken deprem kaytlar ile geni tabanl bir dinamik analize
tabi tutulmutur. Analizin amac; maksimum zemin ivmesi 0.20 g olan
olas bir depremde taban kesme kuvveti ve deplasman limitlerini
belirlemek, ayn zamanda maksimum ivmesi 0.40 g olan bir deprem iin
temel ayrclarn stabilitesini gzlemlemek olmutur. Lineer olmayan
analizlerin sonular yapsal kapasitenin kontrol iin kullanlmtr.
Zemin salnmnn farkl trlerini, deprem hareketinin dorultularnn
deiimi, zeminin titreim seviyesi, ktle dmerkezi ve duvarlarn
rijitliindeki deiimin etkileri zerinde bir dizi nonlineer analiz
gerekletirilmitir. Gerekletirilen simlasyonlarda tasarm zemin
ivmesi 0.20 g iin yapnn elastik snrlar ierisinde salnm yapt ve
hasar grmeden bu tr zemin ivmesine sahip bir depreme rahatlkla
dayanabilecei gsterilmitir. Maliyeti 30 milyon $dr. [14].
5.2. San Francisco Uluslararas Havaliman Terminali
San Francisco Uluslararas Havaliman Terminali; geni i alan, 25 m
ykseklikte kolonlar, 215 m aklkl at makaslar ve camdan d duvarlar
ile ok arpc mimari zelliklere sahip bir yapdr. Bu yap, San Andreas
faynda oluabilecek 8 byklnde bir depreme mukavemet edecek ekilde
tasarlanmtr. Binann yapmnda 267 adet srtnmeli sarka mesnet
kullanlmtr. Bu yap, sismik ayrc sistem ile yaplm dnyann en byk
yapsdr.
ekil 5.2 : San Francisco Uluslararas Havaliman Terminali
-
31
ekil 5.3 : San Francisco Uluslararas Hava Terminalinde kullanlan
bir SSS
ekil 5.4 : San Francisco Uluslararas Hava Terminalinin yapm
Srtnmeli sarka mesnetler sayesinde binann periyodu 3 saniyeye
karlmtr ve bu sayede deprem yklerinde % 70 civarnda azalma
salanmtr. Srtnmeli sarka mesnetlerin seviyesinde binaya 51 cm yatay
deplasman yapabilme imkn salanmtr. Srtnmeli sarka sistem, arzulanan
deprem performansna ulalmasnda en ucuz yntem olmas sebebiyle tercih
edilmitir. Buna ek olarak srtnmeli sarka mesnet kullanm ile kauuk
mesnetlerin kullanm arasnda kyas yaplmtr. Buna gre; srtnmeli sarka
mesnetler yerine kauuk mesnetler kullanlm olsayd, daha byk kolon ve
kiri kesitlerine ihtiya duyulacak olmasnn yannda, 680 ton daha
fazla yapsal elik kullanlmas gerekecekti.
5.3. Birleik Devletler stinaf Mahkemesi
Birleik Devletler stinaf Mahkemesi 32500 m2 alana sahip tarihi
eser bir yapdr. D yaps ilenmi granit tatan yaplmtr. erisi ise
oyulmu mermer, grgen ve dekoratif aldan yaplmtr. 1994 ylnda
glendirilmesi yaplan bu binann glendirilmesinde 256 adet srtnmeli
sarka mesnet kullanlmtr. Yapld tarihte temel ayrc sistem
kullanlarak glendirilmi olan dnyann en byk yaps unvann almtr.
-
32
ekil 5.5 : Birleik Devletler stinaf Mahkemesi
ekil 5.6 : Birleik Devletler stinaf Mahkemesinde uygulanan
SSS
Glendirmeyi yapan mhendis ve mimarlarn beyanna gre; bu yap iin,
srtnmeli sarka mesnet kullanm, kauuk mesnet kullanmna kyasla, % 24
daha tasarrufludur. Bu sayede 7,6 milyon $ tasarruf salanmtr. Ayrca
mesnetlerin yksekliinin az olmas nedeniyle 7500 m2lik kullanlabilir
durumda ki bodrum katda korunmutur.
Maketi zerinde yaplan mhendislik testleri sonucunda, srtnmeli
sarka sistemin, depremin bu tarihi yap zerinde yapaca etkiyi, % 80
azaltt grlmtr. Birbirleriyle teknolojik rekabet ierisinde olan,
kurun gvdeli kauuk mesnet, yksek snml kauuk mesnet ve srtnmeli
sarka mesnedin, tedarikilerinin teklifleri deerlendirilmi ve
srtnmeli sarka mesnet, yapmda kullanlmak zere seilmitir. Buna sebep
olarak srtnmeli sarka sistemin daha yksek teknik standartlarda
olmas ve dk maliyeti gsterilmitir.
5.4. Washington Eyaleti Acil Operasyon Merkezi
Washington Eyaleti Acil Operasyon Merkezi, bu eyaletteki tm acil
durumlar iin koordine merkezi olarak grev yapmakta olup ok nemli
pozisyonda grev ieren bir kuruluun binasdr. Binann ierisinde ok byk
neme sahip haberleme ve bilgisayar donanmlar mevcuttur.
-
33
ekil 5.7 : Washington Eyaleti Acil Operasyon Merkezi
ekil 5.8 : Washington Eyaleti Acil Operasyon Merkezinde
kullanlan SSS
Bina, Seattle blgesinde olabilecek maksimum depreme kar
koyabilecek ekilde srtnmeli sarka mesnetlerle tasarlanmtr. Bina, 28
ubat 2001de Seattle da meydana gelen 6,8 Magnitdl depremin
merkezine 10 km mesafededir. Bu depremde, bina ve iindeki tm
tehizat hasar almam ve eyalette ki kurtarma, yangn ve polis gibi
acil operasyonlar kesilmeden aralksz devam edebilmitir.
5.5. Svlatrlm Doalgaz Tank
Yunanistan da bulunan, Kamu Gaz Kuruluuna ait iki adet gaz tank
yapmnda srtnmeli sarka mesnetler kullanlmtr. Atina ehrine yakn,
Revithoussa adasnda bulunan svlatrlm doal gaz tanklar, Avrupann
deprem riski en yksek olan blgesinde yaplmtr. Her bir tank, 70 m
apnda ve 30 m yksekliinde olup 212 adet srtnmeli sarka mesnet ile
desteklenmitir. Bu tanklar dnyann, temel ayrc sistemle yaplm en byk
ve an ar tanklardr.
-
34
ekil 5.9 : Svlatrlm Doalgaz Tank
ekil 5.10 : Tankn temeline koyulmu SSSler
ekil 5.11 : Tankn temelinde ki SSSlerden birinin yakndan
grnts
Bu yapda, elastomer mesnetlere tercihen srtnmeli sarka mesnetler
seilmitir. Bunun sebebi; srtnmeli sarka sistemin yaplan testler
sonucunda arzulanan performans seviyesine ulatran en iyi sistem
olmasdr. Mesnetler depreme gre tasarmda, yatay kesme kuvvetlerini %
80 orannda azaltmtr. Her bir mesnet 9000
-
35
kN dey yk tama kapasitesine sahip, 0,05 srtnme katsays olan,
periyodu 2,75 s olan ve teleme kapasitesi 30,5 cm olan mesnet
zelliklerine sahiptir.
5.6. Atatrk Uluslararas Havaliman Terminali
stanbuldaki, Atatrk Uluslararas Havaliman Terminali 300 milyon
$a mal olmu, her yl 14 milyon hava yolcusunun Trkiyeye giriine imkn
salayan, ok byk bir yapdr. 235000 m2lik arazi zerine kurulan hava
limannn ana blm, 225 mye, 250 m boyutlarnda olup, piramit eklinde
uzay kafes atya sahip ve atsnda gen eklinde cam pencereler bulunan
bir yapdr.
ekil 5.12 : Atatrk Havalimannn dardan grnts
ekil 5.13 : Atatrk Havalimannda kullanlan bir srtnmeli sarka
mesnet
-
36
Bu narin at yaps 130 srtnmeli sarka mesnetle desteklenmitir.
Srtnmeli sarka mesnetler, 7 m yksekliindeki kolonlar ile at arasnda
bulunmaktadr. Mesnetler, olabilecek 8 byklnde bir depreme kar
gvenlikle yaplmtr.
5.7. Seahawks Futbol Stadyumu
Washington Eyaleti, Seattle ehrinde yaplan st ak futbol
stadyumunun yapmnda srtnmeli sarka mesnetler kullanlmtr. Bu
silindirik mesnetler aty tutan drt tane kulenin stne monte
edilmitir.
ekil 5.14 : Seahawks Futbol Stadyumu
ekil 5.15 : Seahawks Futbol Stadyumunda kullanlan bir SSS
Her bir mesnet 13500 kN dey yk tayabilme kapasitesindedir.
Stadyum 2002 ylnda tamamlanmtr ve 70000 seyirci kapasitelidir.
Mesnetler 28 ubat 2001de meydana gelen depremde harekete gemi ve
grevini baaryla yapmtr.
-
37
5.8. Benicia-Martinez Kprs
Benicia-Martinez kprs, San Francisconun tane ok kritik ve nemli
kprsnden birisidir. Bu kpr 6 eritli olup, ortalama gnde yz bin
aracn geiini salamaktadr. Depremden sonra da hizmet verebilmesi ok
nemlidir ve gereklidir. Yapld tarihte srtnmeli sarka mesnetle yaplm
en uzun kpr olma zelliine sahipti. Kprnn depreme gre tasarmnda
dikkate alnan nemli bir nokta; yakn fay etkisi ve yumuak zemin
etkisi sebebiyle yer hareketi sonucu, spektral ivme deeri 7gnin
zerine kmtr.
ekil 5.16 : Benicia-Martinez Kprs
ekil 5.17 : Benicia-Martinez Kprsnde kullanlan bir SSS
Srtnmeli sarka mesnetler, beton kpr ayaklar ile aralarn getii
yolun altndaki elik makaslarn arasna koyulmutur. Her bir kpr ayann
stne 2 adet mesnet koyulmutur. Bu mesnetler u ana kadar retilen,
dnyann en byk mesnetleridir. 4 m apnda ve 18 ton arlndadr. 1,35 m
yatay deplasmana izin vermekte ve 23000 kN servis yk tayabilme
kapasitesine sahiptir [15].
-
38
6. ANALZDE KULLANILACAK YAPILAR VE DEPREMLER
6.1. Analizde Kullanlacak Yaplar
Bu almada iki adet yap, karlatrma amac ile ele alnmtr. Bu
yaplarn biri ksa periyotlu dieri ise uzun periyotlu olacaktr. Ksa
periyotlu yap 4 katl bir konut binas olup periyodu 0,461sdir. Uzun
periyotlu yap ise 10 katl bir hastane binasdr ve periyodu
1,238sdir. Bu yaplar, klasik yntemle ve srtnmeli sarka sistemle
olmak zere iki ayr ekilde glendirilmilerdir. Klasik glendirilmi
konut binasnn periyodu 0,201sye derken, srtnmeli sarka sistemle
glendirilmede periyot 2,279sye kmtr. Hastane binasnda klasik
glendirilmi durumda periyot 0,761sye derken, srtnmeli sarka
sistemle glendirilmi durumda periyot 2,428sye kmtr. ekil 6.4te
grlen ksa periyotlu yap 4 katl bir konut binasdr. ekil 6.8de grlen
uzun periyotlu olan yap ise 10 katl bir hastane binasdr.
6.1.1. Ksa Periyotlu Konut Binas
Binann klasik yntemle glendirilmesi ile srtnmeli sarka mesnet
ile glendirilmesi durumlarnn, eitli deprem ivme izleri etkileri
altnda, farkl alardan karlatrmalar yaplacaktr.
ekil 6.1 : Klasik glendirilmi Konut Binasnn 1.katnn plan
-
39
Binann boyutlar; X dorultusunda 17,80 m, Y dorultusunda 17,50 m
olup, ykseklii; her bir katn ykseklii 2,8 m olmak zere toplam 11,2
mdir. Klasik glendirme yaplrken ilave edilen elemanlar ekil 6.1 ve
ekil 6.2de grld ekliyle; boyutlar 2 ile 4 metre arasnda deien, her
iki dorultuda da 4er tane olmak suretiyle, 8 adet perde ve
kolonlarn mantolanmas eklinde yaplmtr.
ekil 6.2 : Klasik glendirilmi Konut Binasnn 2, 3, ve 4. katlarnn
plan
ekil 6.3 : SSS ile glendirilmi Konut Binasnn tm katlarnn
plan
-
40
lk katta btn kolonlarda, dier katlarda ise yalnzca perdelerin
yannda ki kolonlarda olmak zere btn kolonlar 12er cm kalnlnda
mantolar ile glendirilmitir. Perdelerin kalnlklar ise 30 cmdir.
Yukarda belirtilmi olan klasik glendirilmi bina bu almada
birinci model olarak ifade edilecektir. kinci model ise ekil 6.3te
verilen binann srtnmeli sarka mesnetler konularak glendirilmesidir.
Ayrca srtnmeli sarka mesnedin koyulduu yerin hemen stne, rijit
diyafram bir alma gerekleebilmesi iin deme ilave edilmitir.
ekil 6.4 : Konut Binasnn boyutlu modelinden bir grnt
6.1.2. Uzun Periyotlu Hastane Binas
Bina, 10 katl bir hastane binasdr. Binann boyutlar; X
dorultusunda 26,90 m, Y dorultusunda 15,30 m olup, ykseklii her bir
katn ykseklii 3,4 m olmak zere toplam 34,0mdir. Klasik glendirme
yaplrken ekil 6.5 ve ekil 6.6da grld gibi; her iki ynde de 4er adet
olmak suretiyle, 8 adet perde eleman x ve y dorultularnda dolgu
eleman yerine yerletirilmitir. Buna ek olarak ilk katta btn
kolonlarda, dier katlarda ise yalnzca perdelerin yannda ki
kolonlarda olmak zere btn kolonlar 15er cm kalnlnda mantolar ile
glendirilmitir.
-
41
Yukarda belirtilmi olan klasik glendirilmi bir bina olup bu,
binann birinci modelini tekil eder. kinci model ise X ve Y
dorultusunda, kolonlara kanat eklemek ve Y ynnde ki kanatlarn olduu
kolonlar 5. kata kadar mantolamak suretiyle, glendirme yaplmtr.
Buna ek olarak temelin stne, kolonlarn altna gelecek ekilde
srtnmeli sarka tipi mesnetler konularak, st yap ile temel ayrlmtr.
Ayrca mesnetlerin tatbik edildii yerin hemen stne deme yaplarak
rijit diyafram etkisi elde edilmek istenmitir. Kolonlara kanat
eklenmesinin yaplma nedeni; st yapda meydana gelen, ynetmelikteki
snrlar aan, yer deitirmeleri azaltmak suretiyle yap rijitliini
arttrmaktr.
ekil 6.5 : Hastane Binasnn 1.kat plan
ekil 6.6 : Hastane Binasnn 2.-10. katlarn plan
-
42
ekil 6.7 : SSS ile glendirilmi Hastane Binas
ekil 6.8 : Hastane Binasnn 3 boyutlu modelinden bir grnt
-
43
6.2. Housner iddeti
Mhendislik tasarm amac ile zemin hareketinin gcn tayin etmek
olduka zor bir problem olduu gibi bylesine karmak bir olay tek bir
parametre ile de tanmlamak hemen hemen imknsz gibidir. Bu yzden ok
sayda aratrc bu gcn belirlenmesinde eitli parametreleri inceleme
konusu yapmtr. Deprem manyitdnn bykl yannda, kaydedilmi kuvvetli
deprem ivme kaytlarndan dorudan ya da dolayl olarak hesaplanan
mhendislik iddetlerinin de deprem hareketinin gcn belirlemede nemli
yeri vardr.
eitli deprem kaytlarnn, yapya tatbikinde dikkat ekici nemli bir
nokta, Housner iddetleri sralamasnn, depremlerin binada oluturduu
taban kesme kuvveti ve maksimum yerdeitirme sralamas ile son derece
uyum iinde olduudur [16].
Hz spektrum erileri deprem hareketinin yapya olan en byk
etkisini gsteren bir ldr. Bu nedenle deiik snm oranlar iin periyoda
bal olarak verilen bu erilerin altnda kalan alan, yer hareketinin
byklnn dier bir ls olarak alnabilir. Bylece eitli periyot
deerlerinde ki spektral hzlar integrasyonla bir anlamda, bir deer
ile ifade edilmektedir.
Bu aklamaya uygun olarak Housner tarafndan %20 snml olarak
Housner iddeti tanmlanmtr. Bu byklk deprem hareketinin, periyodu
0,1 s ve 2,5 s arasnda ki yaplarda meydana getirebilecei hasarn bir
ls olarak da kabul edilebilir. Bu byklk deprem kaytlarndan karld
iin, Mercalli iddetine gre, depremin yaplarn dayanm dzeyinden bamsz
daha gereki bir mutlak ls olarak grlebilir. Bunun kullanlmasyla
belirli bir yaklamla depremleri birbirleri ile kyas etmek mmkn
olabilir. Normal bir dayanma sahip yap tr kabul edilerek Housner
iddeti ile Mercalli iddeti arasnda bant kurulabilir [1].
( ) ( )=s5,2
s1,0v dTT;2,0S2,0SI (6.1)
6.3. Analizde Kullanlan Deprem vme Kaytlar
6.3.1. Dzce Depremi Bolu D-B vme Kayd
12 Kasm 1999 Dzce Depreminin Bolu ilinden alnan deprem ivme
kayddr. Housner iddeti 193 cmdir. Maksimum ivmesi 805 cm/s2 dir. Bu
depreme ait ivme ve hz spektrumlar ekil 6.9 ve ekil 6.10da
verilmitir.
-
44
ekil 6.9 : Dzce Depremi Bolu D-B ivme kayd ivme spektrumu
erisi
ekil 6.10 : Dzce Depremi Bolu D-B ivme kayd hz spektrumu
erisi
6.3.2. Erzincan Depremi Erzincan D-B vme Kayd
13 Mart 1992 Erzincan depreminin merkez ssnden alnan deprem ivme
kayddr. Housner iddeti 165 cmdir. Maksimum ivmesi 489 cm/s2 dir. Bu
depreme ait ivme ve hz spektrumlar ekil 6.11 ve ekil 6.12de
verilmitir.
-
45
ekil 6.11 : Erzincan Depremi Erzincan D-B ivme kayd ivme
spektrumu erisi
ekil 6.12 : Erzincan Depremi Erzincan D-B ivme kayd hz spektrumu
erisi
6.3.3. Mexico City Depremi Mexico City K-G vme Kayd
19 Eyll 1995 Mexico City depreminin merkez ssne uzak bir yerden
alnan ivme kayddr. Housner iddeti 129 cmdir. Maksimum ivmesi 168
cm/s2 dir. Deprem kayd merkez ssne uzak bir mesafeden ve yumuak
zeminden alnmas nedeniyle
-
46
baskn periyodu 2 sdir. Bu depreme ait ivme ve hz spektrumlar
ekil 6.13 ve ekil 6.14te verilmitir.
ekil 6.13 : Mexico City depremi Mexico City K-G ivme kayd ivme
spektrumu
erisi
ekil 6.14 : Mexico City depremi Mexico City K-G ivme kayd hz
spektrumu erisi
-
47
6.3.4. Kobe Depremi Kobe D-B vme Kayd
17 Ocak 1995 Kobe depreminin merkez ssnden alnan deprem ivme
kayddr. Housner iddeti 121 cmdir. Maksimum ivmesi 262 cm/s2 dir. Bu
depreme ait ivme ve hz spektrumlar ekil 6.15 ve ekil 6.16da
verilmitir.
ekil 6.15 : Kobe Depremi Kobe D-B ivme kayd ivme spektrumu
erisi
ekil 6.16 : Kobe Depremi Kobe D-B ivme kayd hz spektrumu
erisi
-
48
6.3.5. Kocaeli Depremi Yarmca D-B vme Kayd
17 Austos 1999 Kocaeli depreminde Yarmca da bulunan Pektim
Fabrikasndan alnan deprem ivme kayddr. Housner iddeti 92 cmdir.
Maksimum ivmesi 230 cm/s2 dir. Bu depreme ait ivme ve hz
spektrumlar ekil 6.17 ve ekil 6.18de verilmitir.
ekil 6.17 : Kocaeli Depremi Yarmca D-B ivme kayd ivme spektrumu
ivmesi
ekil 6.18 : Kocaeli Depremi Yarmca D-B ivme kayd hz spektrumu
erisi
-
49
6.3.6. Kocaeli Depremi Sakarya D-B vme Kayd
17 Austos 1999 Kocaeli depreminin Sakarya ilinden alnan deprem
ivme kayddr. Housner iddeti 84 cmdir. Maksimum ivmesi 407 cm/s2
dir. Bu depreme ait ivme ve hz spektrumlar ekil 6.19 ve ekil 6.20de
verilmitir.
ekil 6.19 : Kocaeli Depremi Sakarya D-B ivme kayd ivme spektrumu
erisi
ekil 6.20 : Kocaeli Depremi Sakarya D-B ivme kayd hz spektrumu
erisi
-
50
6.3.7. Kocaeli Depremi zmit D-B vme Kayd
17 Austos 1999 Kocaeli depreminin Kocaelinin Merkez ilesi
zmitten alnan deprem ivme kayddr Housner iddeti 80 cmdir. Maksimum
ivmesi 225 cm/s2dir. Bu depreme ait ivme ve hz spektrumlar ekil
6.21 ve ekil 6.22de verilmitir.
ekil 6.21 : Kocaeli Depremi zmit D-B ivme kayd ivme spektrumu
erisi
ekil 6.22 : Kocaeli Depremi zmit D-B kayd hz spektrumu erisi
-
51
6.3.8. Dursunbey Depremi Dursunbey D-B vme Kayd
18 Temmuz 1979 Dursunbey depreminin merkez ssnden alnan deprem
ivme kayddr. Housner iddeti 32 cmdir. Maksimum ivmesi 309 cm/s2dir.
Bu depreme ait ivme ve hz spektrumlar ekil 6.23 ve ekil 6.24te
verilmitir.
ekil 6.23 : Dursunbey Depremi Dursunbey D-B ivme kayd ivme
spektrumu erisi
ekil 6.24 : Dursunbey Depremi Dursunbey D-B ivme kayd hz
spektrumu erisi
-
52
7. ANALZ
7.1. EDYY ile Analiz
7.1.1. Konut Binasnn EDYY ile Analizi
Altnc blmde tantlm olan konut binasnn, klasik glendirilmi ve SSS
ile glendirilmi durumlarnn statik ve dinamik analizleri yaplacaktr.
Analizler yalnzca Y dorultusunda yaplacaktr. Binann X ve Y
ynlerinin periyotlar birbirine ok yakn olmas sebebiyle yalnzca bir
ynde hesap yapmak yeterlidir.
ekil 7.1 : Tasarm Depremi Spektrumu (ABYYHY-1998)
ekil 7.2 : Maximum Deprem Spektrumu (IBC-2000)
-
53
ekil 7.1 deki Tasarm Spektrumu Trk Deprem Ynetmeliinde
bulunmasna karn, ekil 7.2 deki Maksimum Deprem Spektrumu Trk Deprem
Ynetmeliinde mevcut deildir. Tasarm spektrumunun 1,5 kat byklnde ve
uzun periyotlarda davran 1/T eklindedir. Binann mr boyunca
gelebilecek en byk depreme kar davrann belirlemek iin kontrol amal
olarak kullanlr.
7.1.1.1. Klasik Glendirilmi Konut Binasnn EDYY ile Analizi
Periyot : 0,201s (Dinamik analizle hesapland)
W : 14000 kN
Ra = 5,8
at R/AWV = (7.1) Vt = 2415 kN
7.1.1.2. SSS ile Glendirilmi Konut Binasnn EDYY ile Analizi
Etkili Rijitlik;
DW.f
RWk eff += (7.2)
evrim bana snmlenen enerji;
fWD4EDC = (7.3) Etkili periyot;
Rg
Dgf12
kgW2T
eff +== (7.4)
Etkili snm;
+== RDff2
Dk2EDC
2eff
(7.5)
Binaya yerletirilen SSSlerin birlikte hareket edebilmeleri iin,
SSSle