BİLDİRİ DETAY

Seda ÖNCÜ DAVAS, Cenk ALHAN
YARI-AKTİF İZOLASYON SİSTEMİ ELEMANLARININ MEKANİK PARAMETRELERİNİN HER BİR ELEMANDAKİ BAĞIMSIZ DEĞİŞKENLİĞİNİN TABAN DEPLASMANLARI ÜZERİNDEKİ ETKİSİ
 
Giriş: Sismik izolasyon sistemleri binaların bütünlüğünü ve binalarda bulunan ivmeye duyarlı içerikleri depremlerin zararlı etkilerinden koruyabilmektedir. Bu sistemler, pasif, aktif ve yarı-aktif olmak üzere üç ana gruba ayrılabilir. Pasif sismik izolasyon sistemleri izolatörler ve gerektiğinde izolatörlere paralel olarak kullanılan pasif ek sönümleyicilerden oluşur. Pasif ek sönümleyicilerin kullanılmasının temel hedefi, taban deplasmanlarını pratik ve ekonomik sınırlar altında tutmaktır. Çünkü pasif ek sönümleyici kullanılmayan sismik izolasyon sistemleri yakın-fay depremlerine maruz kaldıklarında büyük taban deplasmanları meydana gelebilir. Öte yandan, pasif ek sönüm özellikle yüksek frekans içeriğine sahip uzak depremler altında kat ivmelerini arttırabilir. Kat ivmelerinde meydana gelebilecek büyütmeleri en aza indirebilmek için, taban deplasmanlarını azaltırken kat ivmelerini de azaltabilen veya en azından çok fazla arttırmayan, yarı-aktif izolasyon sönümleyicilerin kullanıldığı yarı-aktif izolasyon sistemleri son yıllarda önem kazanmıştır. Bununla birlikte, yarı-aktif sismik izolasyon sistemlerinin sismik performansı, yarı-aktif cihazların ve sismik izolatörlerin mekanik özelliklerinde meydana gelebilecek rastgele değişime bağlı olarak farklılık gösterebilir. İzolatörlerin mekanik parametrelerindeki rastgele değişim, boyutlarındaki, çevre koşullarındaki, malzeme davranışlarındaki ve üretim kalitesindeki belirsizliklere bağlı olarak ortaya çıkabilir. Benzer şekilde, yarı-aktif kontrol cihazlarındaki rastgele değişim, doğrusal olmayan davranışlarının belirlenmesi, termal değişimler ve kalibrasyonları ile ilgili belirsizlikler veya çalışmalarındaki hatalar ile ilgili olabilmektedir. Yarı-aktif kontrol cihazları ile donatılmış sismik izolasyon sistemlerinin davranışını gerçekçi bir şekilde değerlendirebilmek ve bu sistemlerin, dolayısıyla da tüm yapının güvenliğini doğrudan ilgilendiren izolasyon sistemi deplasmanlarının belirlenmesinde izolasyon sistemindeki belirsizlikler dikkate alınmalıdır. Amaç: Yarı-aktif izolasyon sistemini oluşturan elemanların her birinde meydana gelebilecek rastgele değişimin birbirinden bağımsız olarak oluşması, planda farklı konumlarda bulunan izolasyon sistemi elemanlarının farklı miktarda deforme olmasına sebep olabileceğinden, bu çalışma söz konusu farklılığı olasılıksal olarak incelemek ve ortaya çıkabilecek farklılığın seviyesini belirlemek amacıyla gerçekleştirilmiştir. Kapsam: Bu çalışma kapsamında, 3 katlı yarı-aktif sismik izolasyonlu prototip bir bina tarihi yakın-fay depremlerine maruz bırakılarak olasılıksal analizler gerçekleştirilmiş ve izolasyon sistemini oluşturan elemanların deformasyonları incelenmiştir. Sınırlılıklar: Kullanılan üst yapı modeli kayma çerçevesidir ve lineer olarak modellenmiştir. Üst yapıda meydana gelebilecek rastgele değişim dikkate alınmamıştır. Kat kütleleri döşeme hizasında ve ağırlık merkezinde toplu olarak modellenmiştir. Modelleme sırasında zemin-yapı etkileşimi dikkate alınmamıştır. Çalışmada sadece puls içeren tarihi yakın-fay deprem kayıtları kullanılmıştır. Yöntem: Olasılıksal analiz yöntemlerinden biri olan Monte-Carlo Simülasyon Tekniği kullanılmıştır. Bu yönteme göre, öncelikle ele alınan problemdeki belirsizlik içeren parametreler rastgele değişkenler olarak tanımlanmıştır. Ardından, rastgele değişkenler için kendi doğalarıyla uyumlu olan olasılık dağılımları belirlenip rastgele değişkenlere için rastgele sayılar üretilmiştir. Problem, ön çalışmalar ile belirlenen yeterli simülasyon sayısı kadar (3000 simulasyon) deterministik olarak çözülmüştür. Sonuç olarak, toplam simülasyon sayısı kadar elde edilen sonuçların istatistiksel değerlendirmesi yapılmıştır. Bu çalışmada, izolasyon sisteminde dikkate alınan rastgele değişkenler, izolatörler için akma sonrası rijitliğinin akma öncesi rijitliğe oranı, akma dayanımı ve akma yer değiştirmesi değerleri iken; yarı-aktif kontrol cihazı için rijitlik, maksimum sönüm ve minimum sönümdür. Rastgele değişkenler, her bir eleman için ayrı ayrı ve normal dağılımı takip edecek şekilde oluşturulmuştur. Analizlerde, kauçuk izolatörlerin davranışları ikili lineer histeretik olarak modellenmiştir. Yarı-aktif kontrol cihazı ise Maxwell elemanı olup; bang-bang pseudo-skyhook kontrol kuralı kullanılarak modellenmiştir. Bulgular: Gerçekleştirilen olasılıksal analizler neticesinde, izolasyon sistemindeki her bir elemanın mekanik parametrelerindeki bağımsız değişimin, plandaki konumu farklı olan her bir elemanda farklı deformasyonların oluşmasına sebep olduğu görülmüştür. Sonuç: Yarı-aktif sismik izolasyon sistemi elemanların mekanik parametrelerindeki belirsizliklerin her bir elemandaki bağımsız değişkenliğinin taban deplasman talepleri üzerinde kayda değer etkisi olduğu ortaya konmuştur.

Anahtar Kelimeler: Yarı-aktif izolasyon sistemi, yarı-aktif izolasyon sistemindeki belirsizlikler, Monte-Carlo Analizi, taban deplasmanı.



 


Keywords: