YAPILARIN DEPREME KARŞI KORUNMASINDA ETKİN BİR ÇÖZÜM

Transkript

1 T.C. ISTANBUL KÜLTÜR ÜNİVERSİTESİ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ İ.K.Ü. YAPILARIN DEPREME KARŞI KORUNMASINDA ETKİN BİR ÇÖZÜM Dr.Erdal Coşkun İstanbul Kültür Üniversitesi 1

2 Yapıların Güçlendirme Yöntemleri Geleneksel Yöntemler Yapının deprem yükü taşıma kapasitesini, rijitliğini, sünekliğini, stabilitesini ve elastik ötesi şekil değiştirmelerini artırarak, depremden gelen titreşim enerjisini tüketebilecek güçte taşıyıcı sistemi güçlendirmek veya iyileştirmek. Sismik İzolasyon Yapının ve deprem ivmesinin özellikleri dikkate alınarak; yapının rijitliğini azaltmak, periyodunu ve sönümünü artırarak yapıya daha küçük deprem kuvvetlerinin gelmesini sağlamak ve yapının küçük veya orta şiddetli depremlerdeki hasarının önlenmesi ve şiddetli depremlerdeki hasarının da en aza indirgenmesi. İstanbul Kültür Üniversitesi 2

3 Sismik izolasyonların uygulama alanları Mevcut yapılara uygulanabileceği gibi, yeni yapılacak yapılarda daha avantajlı biçimde kullanılabilir. Sismik İzolasyon : ABD Japonya Çin Halk Cumhuriyeti Yeni Zelanda İtalya gibi gelişmiş ülkelerde yaygın olarak kullanılmaktadır. İstanbul Kültür Üniversitesi 3

4 Sismik izolasyon kullanımında amaç Bütün deplasmanların temel ile üst yapı arasında olmasını sağlamak ve sönümleyici elemanın mümkün olduğu kadar deprem enerjisini yutmasını ve sönümlemesini temin etmektir. Bu amaçla yapının dinamik özellikleri değiştirilerek depremde yapıya gelecek yatay yükün azaltılması hedeflenir. İstanbul Kültür Üniversitesi 4

5 Yapının sönümü artırılırsa yapıya gelen hem ivme hem de ötelenme azalacaktır. Yapıların şiddetli depremlerde yatay yer değiştirmeleri cm den büyük olmamalıdır (Robinson ve Heskel- 1994). Yapı periyodu T=2π m/k ifadesi ile verilmektedir.periyod yapının kütlesi ile doğru, rijitliği ile ters orantılıdır. Yapının rijitliği azaltılır,periyodu uzatılırsa yapıya daha küçük bir deprem kuvveti gelecektir. Yapının periyodu sn kadar uzatılırsa, deprem kuvvetlerinde önemli bir azalma olmaktadır. İstanbul Kültür Üniversitesi 5

6 İzolasyonlu sistemde yapının yer hareketini büyütme oranı civarındadır. İzolasyonlu yapı RİJİT KÜTLE HAREKETİ yapmaktadır. İzolasyonsuz yapı yer hareketini kat büyütmektedir. İstanbul Kültür Üniversitesi 6

7 Sismik İzolasyon Yapılmış ve Yapılmamış Yapının Deprem Davranışı Sismik İzolasyonlu Sismik İzolasyonsuz Sadece tabanda ötelenme var Katlar arasında büyük ötelenmeler var İstanbul Kültür Üniversitesi 7

8 Kullanılması uygun olmayan durumlar Yapıların periyotlarının uzatılması yumuşak zeminler üzerine inşaa edilmiş yapılar için zararlıdır.yumuşak zeminlerde sismik izolasyon konularak yapı periyodunun artırılması halinde yapıya gelecek deprem yükü artacaktır. Bitişik nizam yapılarda izolasyon yapılması uygun değildir. İstanbul Kültür Üniversitesi 8

9 Depremin Pasif ve Aktif kontrolü Pasif Kontrol Aktif Kontrol Sismik İzolatör Pasif Enerji Yutucular Elastomerik Mesnetler Metal Sönümleyiciler Bağ Sistemleri Kurşun-Kauçuk Mesnetler Sürtünme Sönümleyicileri Kütle Sistemleri Elastomerik Mesnetler ve Enerji Yutucu Cihazlar Viskoelastik sönümleyiciler Viskoz Sönümleyiciler Değişken rijitlik ve kütle sistemleri Şok sistemler Sürtünme sarkacı mesnetleri Ayarlanmış Kütle Sarkacı Sönümleyiciler Yassı Kayıcı Mesnetler ve Yük Veren Cihazlar Yağlanmış Kayan Mesnetler ve Enerji Yutucu Sistemler Ayarlanmış Sıvı Sönümleyiciler Aerodinamik Sistemler İstanbul Kültür Üniversitesi 9

10 Sismik İzolatörlerin Türleri Sismik izolasyon tekniği basit bir ilkeye dayanmaktadır. Yapının temellerinin üstünde düşey taşıyıcı mesnetlerinde yatay harekete izin verecek bir düzenleme yapmak. Bu ilkeye dayalı olarak geliştirilen ve uygulamaları son on yılda büyük artış gösteren sismik izolasyon teknolojileri iki ana grupta toplanmaktadır. Kauçuk izolatörler (Elastomeric Isolators) Sürtünmeli sarkaç türünde izolatörler (Friction Pendulum) İstanbul Kültür Üniversitesi 10

11 Kaucuk Esasli Deprem İzolatorleri İstanbul Kültür Üniversitesi 11

12 Kaucuk Esasli Deprem İzolatorleri İstanbul Kültür Üniversitesi 12

13 Kauçuk (Elastomerik) İzolatör Kolon Kurşun çekirdek Çelik tespit levhaları Elastomerik izolatör Kauçuk Çelik levhalar Çelik tespit levhaları Temel İstanbul Kültür Üniversitesi 13

14 Genel Prensipler Kuvvetli yer hareketi ivme spektrumu Kuvvetli yer hareketi yer değiştirme spektrumu İstanbul Kültür Üniversitesi 14

15 Test DüzeneD zeneği Sismik İzolatör Histeretik çevrim Enerji Yutulması Deprem enerjisi Kuvvet Sönümlenen enerji Yer değiştirme İstanbul Kültür Üniversitesi 15

16 City and County Building, Salt Lake City, Utah, ABD. İstanbul Kültür Üniversitesi 16

17 Uygulama-ABD (Kauçuk İzolatör) İstanbul Kültür Üniversitesi 17

18 Oakland City Hall Binası, ABD İstanbul Kültür Üniversitesi 18

19 Shan Tou şehir müzesi, Çin Halk Cumhuriyeti İstanbul Kültür Üniversitesi 19

20 28 katlı konut yapısı, Japonya İstanbul Kültür Üniversitesi 20

21 Sıvılaştırılmış gaz deposu, Yunanistan İstanbul Kültür Üniversitesi 21

22 SONUÇ VE DEĞERLENDİRME Görülmektedir ki sismik izolasyon yapılan yapılarda, deprem etkisi en aza indirgenmekte ve gerek yapının gerekse yapıda bulunan donanımların ve cihazların depremden zarar görmesi engellenmektedir. Depremlerden sonra hizmet vermesi hayati önem taşıyan köprü, viyadük, itfaiye binası, hastane, iletişim binası gibi yapılarda sismik izolasyon yapılması gelişmiş ülkelerde şart koşulmaktadır. Amerika Birleşik Devletleri nde 1986 yılından bu yana teknik yönetmeliklere girmiş bulunan sismik izolasyon teknolojisi diğer ülkelerin yönetmeliklerine de dahil edilmiş bulunmaktadır. Ülkemizde Bayındırlık ve İskan Bakanlığı tarafından hazırlanan ve 1998 yılında yürürlüğe giren yeni deprem yönetmeliğinde sismik izolasyona yeşil ışık yakılmakta ve Amerikan Deprem Yönetmeliği kurallarına uyulmasının yeterli olduğu belirtilmektedir. Bayındırlık ve İskan Bakanlığı tarafından yapılması planlanan Birinci Türkiye Deprem Şurasında alınacak kararlar ile sismik izolasyon konusunun yeni deprem yönetmeliğinde yeterli biçimde yer almasının zamanı gelmiş bulunmaktadır. Gerçekten deprem mühendisliğinde bir çığır açan sismik izolasyon tekniğinde son onbeş yılda büyük gelişmeler sağlanmıştır. Doğal bir olgu olan depreme karşı yapıların korunmasında etkili bir çözüm olan sismik izolasyon teknolojisinin uygulanması rasyonel bir yaklaşım olacaktır. İstanbul Kültür Üniversitesi 22

23 Sismik İzolatörler İçin Kullanılan Standartlar: ENV 1998 (Eurocode 8) AASHTO Standart Specifications For Highway Bridges AASHTO Guide Specifications For Seismic İsolation Design EN Structural Bearings CEN TC 340 European Standart on Antiseismic Devices NEHRP Guidelines For The Seismic Rehabilitation Of Buildings UBC Uniform Building Code FEMA273 Federal Emergency Management Agency ATC Applied Technology Council İstanbul Kültür Üniversitesi 23

24 Elektronik Posta : e.coskun@iku.edu.tr İstanbul Kültür Üniversitesi 24