UCUZ VE HAFİF ALTERNATİF SİSMİK İZOLASYON TEKNİKLERİ İzolatörlü Yapı Ankastre Yapı
SİSMİK TASARIM Geleneksel yapı tasarımı Elastik dayanımı artırmak Elastik dayanımı sınırlayıp süneklik için yapısal elamanları detaylandırmak Sismik izolasyon, dayanımı artırmak yerine yapıya etkiyen deprem yüklerini azaltır
Sismik Taban İzolasyonu KAYICI İZOLATÖR Sürtünme Sarkacı ELASTOMER İZOLATÖR Çelik Plakalı Elastomer İzolatörler Düşük Sönümlü Elastomer İzolatörler Yüksek Sönümlü Elastomer İzolatörler Kurşun Çekirdekli Elastomer İzolatörler Fiber Donatılı Elastomer İzolatörler
Sismik Taban İzolasyonu
Çelik Plakalı Elastomer İzolatör Kesme Deneyi Örneği DIS in internet sitesinden indirilmiştir
Teşekkür Bu çalışma; DÜNYA BANKASI DM#2003 Atık Araba Lastikleri Kullanarak Yığma Yapıların Deprem Performanslarının Geliştirilmesi Projesi nin bir parçasıdır
Oto Lastiği Kısımları
Atık Lastik Terimleri ATIK LASTİKLER ATIK LASTİK ÇEMBERİ ATIK LASTİK ŞERİDİ ATIK LASTİK KATMANLARI ATIK LASTİK YASTIĞI, ALY
Atık Lastik Yastığı ve Elastomer Yastık Karşılaştırılması Kauçuk Çelik hasır
ATIK LASTİK YASTIĞI VE STANDART ELASTOMER KÖPRÜ YASTIĞI ÜZERİNDE YAPILAN TESTLER Basınç Deneyi Statik Kesme Deneyi (Yüksek birim yer değiştirme) Dinamik Deneyler (Küçük birim yer değiştirme) Sarsma Tablası Deneyi
BASINÇ DENEYLERİ Amaçlar ALY lerin basınç altındaki davranışlarını anlamak Test sonuçlarını standart elastomer köprü yastığı sonuçları ile karşılaştırmak
Basınç Deneyi Düzeneği
Elastomer Köprü Yastığı Sonuçları σ vs. ε 50.0 45.0 42.2 40.0 35.0 30.0 σ, MPa 25.0 20.0 15.0 10.0 5.0 0.0 0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 ε
G-ALY Sonuçları σ vs. ε 15.0 σ, MPa 10.0 8.8 8.7 G-STP 6 layer G-STP 4 layer 5.0 0.0 0.000 0.050 0.100 0.150 0.200 0.250 ε
M-ALY Sonuçları σ vs. ε 20.0 15.0 σ, MPa 10.0 9.7 5.0 0.0 0.000 0.050 0.100 0.150 0.200 0.250 ε
P-ALY Sonuçları σ vs. ε 20.0 15.0 σ, MPa 10.0 10.1 5.0 0.0 0.000 0.050 0.100 0.150 0.200 0.250 0.300 ε
L-ALY Sonuçları σ vs. ε 15.0 10.0 σ, MPa 8.5 5.0 0.0 0.000 0.050 0.100 0.150 0.200 0.250 ε
Basınç Deneyi Sonuçlarının Karşılaştırılması σ vs. ε 50.0 45.0 σ, MPa 40.0 35.0 30.0 25.0 20.0 SREI G-STP L-STP M-STP P-STP 15.0 10.0 5.0 0.0 0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 ε
Basınç Deneyi Sonuçları Denek Çeşitleri Boyutlar (mm) Lastik Tabakası Sayısı Dayanım (MPa) Basınç Modülü (MPa) (ε=0.10) Basınç Modülü (MPa) (ε=0.15) SREI 150 x 150 x 40 1 42.2 25 25 G-STP 200 x 180 x 46 4 8.7 33 95 G-STP 200 x 180 x 69 6 8.8 34 94 M-STP 200 x 190 x 46 4 9.7 50 181 P-STP 200 x 175 x 40 4 10.1 30 74 L-STP 200 x 180 x 50 4 8.5 55 124
Statik Kesme Deneyi Amaçlar ALY lerin kesme modüllerini, yatay rijitlik değerlerini elde etmek Standart elastomer köprü yastığı ile karşılaştırma yapmak
Statik Kesme Deneyi Düzeneği Topkaya ve Yura
Statik Kesme Deneyi Düzeneği
Elastomer Köprü Yastığı Sonuçları τ vs. γ for SREI 0.60 τ = 0.3998 γ 0.50 0.40 τ, MPa 0.30 0.20 0.10 0.00 0.000 0.200 0.400 0.600 0.800 1.000 1.200 1.400 1.600 γ
G-ALY Sonuçları τ vs. γ for G-STP in Longitudinal Direction 0.90 0.80 τ = 1.848γ - 0.0097 0.70 0.60 τ, MPa 0.50 0.40 0.90 τ vs. γ for G-STP in Transverse Direction 0.30 0.80 0.20 0.70 τ = 1.4933γ - 0.0139 0.10 0.60 0.00 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 γ τ, MPa 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 0.00 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 γ
M-ALY Sonuçları τ vs. γ for M-STP in Longitudinal Direction 0.800 0.700 0.600 τ = 1.8329γ - 0.0698 0.500 τ, MPa 0.400 τ vs. γ for M-STP in Transverse Direction 0.300 0.800 0.200 0.700 0.100 0.600 τ = 1.7763γ - 0.0866 0.000 0.000 0.050 0.100 0.150 0.200 0.250 0.300 0.350 0.400 0.450 0.500 γ τ, MPa 0.500 0.400 0.300 0.200 0.100 0.000 0.000 0.045 0.090 0.135 0.180 0.225 0.270 0.315 0.360 0.405 0.450 γ
P-ALY Sonuçları τ vs. γ for P-STP in Longitudinal Direction 0.900 0.800 τ = 1.4072γ - 0.0862 0.700 0.600 τ, MPa 0.500 0.400 0.300 0.200 0.100 0.800 0.700 0.600 τ vs. γ for P-STP in Transverse Direction y = 1.4221x - 0.0741 0.000 0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 γ τ, MPa 0.500 0.400 0.300 0.200 0.100 0.000 0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 γ
L-ALY Sonuçları τ vs. γ for L-STP in Longitudinal Direction 0.80 0.70 τ = 0.9989γ - 0.0043 0.60 0.50 τ, MPa 0.40 0.30 0.70 τ vs. γ for L-STP in Transverse Direction 0.20 0.60 τ = 0.9485γ - 0.0496 0.10 0.50 0.00 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 γ τ, MPa 0.40 0.30 0.20 0.10 0.00 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 γ
Statik Kesme Deneyi Sonuçları Tüm ALY ler 4 lastik katmanından oluşmaktadır DENEK BOYUTLAR KALINLIK YÖN SREI 150 X 150 40 KESME MODÜLÜ (MPa) YATAY RİJİTLİK (kn/m) - 0.40 225 G-STP 200 X 180 46 UZUN YÖNDE 1.85 1448 G-STP 200 X 180 46 KISA YÖNDE 1.49 1166 M-STP 200 X 190 46 UZUN YÖNDE 1.83 1512 M-STP 200 X 190 46 KISA YÖNDE 1.78 1470 P-STP 200 X 175 40 UZUN YÖNDE 1.41 1234 PSTP 200 X 175 40 KISA YÖNDE 1.42 1243 L-STP 200 X 180 50 UZUN YÖNDE 1.00 720 L-STP 200 X 180 50 KISA YÖNDE 0.95 684
Dinamik Deneyler Dinamik Deney-1: ALY lerin sönüm oranlarını elde etmek Dinamik Deney -2: ALY lerin sönüm oranlarını ve yatay rijitlik değerlerini elde etmek, ve sonuçları statik kesme deneyleri sonuçları ile karşılaştırmak Dinamik Deney -3: Lastik katmanı sayısının ALY lerin yatay rijitlik değerlerine etkisini araştırmak
DİNAMİK DENEY-1 2 Yastıklı Deney Düzeneği Darbe çekici Kiriş İvme ölçer Yastıklar Spektrum Ölçer
3 Yastıklı Deney Düzeneği Darbe çekici Kiriş İvme ölçer Yastıklar Spektrum ölçer
2 Kirişli Deney Düzeneği Darbe çekici Kirişler İvme ölçer Yastıklar Spektrum ölçer
Dinamik Deney-1 Sonuçları 0.04 0.035 0.03 Elastomer köprü yastığı 0.025 0.02 0.015 Atık lastik yastığı testleri Test 1 Test 2 Test 3 Test 4 Test 5 Test 6 Test 7 Test 8 0.01 0.005 0 2 4 6 8 10 12 14
Dinamik Deney-1 Sonuçları TEST NO # DENEK YASTIK SAYISI KİRİŞ SAYISI KÜTLE (ton) FREKANS (Hz) SÖNÜM ORANI (%) TEST 1 SREI 2 1 1.1 4.80 2.2 TEST 2 SREI 3 1 1.1 5.60 2.7 TEST 3 TEST 4 TEST 5 TEST 6 TEST 7 SREI STP STP STP STP 3 2 2 2 2 2 1 2 2 2 2.2 1.1 2.2 2.2 2.2 3.68 10.10 8.45 8.80 8.70 2.7 9.6 7.9 6.5 6.8 TEST 8 STP 2 1 1.1 11.30 8.4 Notlar: Tüm ALY ler 4 katmanlıdır ve rasgele seçilmiş olan bir atık lastikten hazırlanmıştır Sadece Test 8 kısa yönde test edilmiştir
Dinamik Test-2 Darbe çekici Kiriş İvme ölçer ALY Spektrum ölçer
Dinamik Test-2 Sonuçları TEST NO # DENEK KATMAN SAYISI YÖN FREKANS (Hz) SÖNÜM ORANI (%) RİJİTLİK (kn/m) 1 G-STP 4 Enlemesine 7.7 10.4 1287 2 G-STP 4 Uzunlamasına 8.6 11.7 1606 3 M-STP 4 Enlemesine 14.1 12.4 4317 4 M-STP 4 Uzunlamasına 12.6 14.2 3447 5 P-STP 4 Enlemesine 10.6 9.3 2440 6 P-STP 4 Uzunlamasına 11.4 9.0 2822 7 L-STP 4 Enlemesine 10.2 8.2 2259 8 L-STP 4 Uzunlamasına 10.8 7.5 2533 9 G-STP 6 Enlemesine 6.7 10.6 975 10 G-STP 6 Uzunlamasına 11 G-STP 8 Enlemesine 5.75 12.0 718 12 G-STP 8 Uzunlamasına 5.75 7.7 718 7.4 7.7 1189
G-ALY için Rijitlik-Katman Sayısı Grafiği Stiffness vs. Height for G-STP 1800 1600 1400 1200 Stiffness (kn/m) 1000 800 Trans Long 600 400 200 0 3 4 5 6 7 8 9 Number of Layers
Dinamik Deney-3 Kütle 4500 kg Atık Lastik Yastığı, ALY Pizoelektrik İvme ölçer Kuvvet-Dengeli İvme ölçer
Dinamik Deney-3 Sonuçları Kuvvet-dengeli ivme ölçerden alınan verinin FFT grafiği Pizo-elektrik ivme ölçerden alınan veri
Dinamik Deney-3 Sonuçları Number of Layers Height Frequency (Hz) Stiffness (kn/m) Damping (%) 4 46 5.84 5.52 8.80 1515 1353 1493 6.4 7.1 5 57.5 5.44 5.04 8.36 1314 1128 1347 6.9 7.3 6 69 5.12 4.64 7.52 1164 956 1090 6.5 7.2 7 80.5 4.72 4.32 6.88 989 829 913 6.3 7.4 8 92 4.32 3.84 6.04 829 655 703 6.6 7.2 9 103.5 4.24 3.68 6.00 798 601 694 6.2 6.9 10 115 3.76 3.12 4.96 628 432 474 6.5 7.9 11 126.5 4.00 3.76 5.92 711 628 676 6.3 7.2 12 138 3.44 2.80 4.56 526 348 401 6.2 N.A. (mm) Longitudinal Transverse Rotational Longitudinal Transverse Angular Longitudinal Transverse
Dinamik Deney-3 Sonuçları Number of Layer vs. Stiffness 1600 1400 Longitudinal Direction Transeverse Direction Stiffness, kn/m 1200 1000 800 600 Irregularity: Stability Problem 400 200 Stiffness Envelopes 0 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Number of Tire Layers
Sarsma Tablası Deneyi DARTEC COMPUTER
ALY Model Tasarımı UBC-97 Tasarlanılan ALY Modeli
Bolu Depremi
Erzincan Depremi
Kobe Depremi
Northridge Depremi
Sarsma Tablası Deneyi 10% Ölçek Sonuçları 0.1 0.09 0.09 0.082 0.08 0.07 Acceleration (g) 0.06 0.05 0.04 0.052 0.056 0.037 0.033 Table Building 0.03 0.026 0.02 0.018 0.01 0 1 2 3 4
Sarsma Tablası Deneyi 20% Ölçek Sonuçları 0.25 0.207 0.2 Acceleration (g) 0.15 0.1 0.12 0.114 Table Building 0.067 0.065 0.062 0.05 0.046 0.041 0 1 2 3 4
Yapı ve Sarsma Tablası İvme Oranları (a o /a i )
Atık Lastik Yastıkları izolatör olarak kullanılabilir mi? Gözlemler ALY ler sert... ALY lerin düşey... ALY lerin yatay rijitlik değerleri... Ancak Yeterli düşey yük altında, katmanlar arasındaki sürtünme... ALY lerin katman sayıları ile... Düşey dayanımları, araya çelik... Sonuç olarak Kırsal kesimde bulunan köprü kirişleri altında kayıcı mesnet olarak, ve yüksek ağırlığa sahip masif yapılar altında sismik izolatör olarak kullanılabilirler!
Teşekkürler Bu çalışma; DÜNYA BANKASI DM#2003 Atık Araba Lastikleri Kullanarak Yığma Yapıların Deprem Performanslarının Geliştirilmesi Projesi nin bir parçasıdır