Binayı güçlendirmiyoruz, depremi zayıflatıyoruz.

 

Boğaziçi Üniversitesi'nde sönümleyicinin kapsamlı deneyleri yapılmış..

 

 

Sönümleyicinin binaların deprem performansına etkisi ile ilgili doktora tezi ve uluslarası prestijli yayınlarda makaleler

 

 

Aşağıda detayları verilen çalışma, Yılmaz, Yalçın ve Kulaksızoğlu tarafından Boğaziçi Üniversitesi'nde geliştirilen pasif enerji sönümleyicinin¹ çalışma prensibini ve olası kullanım alanlarını içerir.

Sönümleyici çelik lamalar, bu lamaların birbirleri ile birleştikleri düğüm noktalarında aralarına yerleştirilen sürtünme diskleri ve bu düğüm noktalarında bulonların ucuna uygulanan tork ile yaratılan sürtünme kuvvetleri ile oluşturulur. Sönümleyiciyi özgün kılan özellikleri:

• Aşağıdaki simülasyonda θ_i olarak gösterilen açı küçüldükçe, sönümleyici kendisine etkiyen deplasmanları (Δ_z) arttırarak daha fazla yük ve enerji sönümleme kapasitesine ulaşır. (Simülasyondaki göstergeyi oynatarak açıyı değiştirebilir ve kuvvet-deplasman (F_z-Δ_z) eğrisindeki değişimi gözleyebilirsiniz.)
• Benzer sönümleyicilerde sadece ortadaki düğüm noktasında sürtünme uygulanmaktadır. Bu sönümleyicide çelik lamaları yapısal sisteme bağlayan ankraj plakalarındaki düğüm noktalarında da sürtünme kuvveti bulunmakta, bu da kuvvet ve enerji sönümleme kapasitesini arttırmaktadır.

Bu sönümleyici aşağıdaki amaçlar ile kullanılabilir:

• Yeni inşa edilecek binaların yapısal elemanlarında oluşacak deprem tesirlerini azaltmak sureti ile daha az malzeme kullanmak, böylece malzeme maliyetini azaltmak, binada daha fazla mimari alan açmak ve binayı hafifleterek deprem tesirlerini daha da azaltmak,
• İstenen deprem performans hedeflerini sağlamayan mevcut binalarda kullanılarak binadaki yapısal elemanlara etkiyen deprem tesirlerini azaltmak ve binanın deprem performansını arttırmak

Sönümleyici, kompakt bir tasarıma sahip olduğundan yapısal deplasmanların meydana geldiği herhangi bir bölgeye kolaylıkla yerleştirilebilir. Sönümleyicinin kullanım alanlarına örnek oluşturmak için, mevcut halde gerekli deprem performans seviyesini sağlamayan ve riskli olan gerçek bir prekast sanayi yapısı üzerinde çalışılmıştır. Buna göre, bu raporun ilerleyen kısımlarında analitik çalışma sonuçları sunulan seçenekler aşağıdaki gibidir:

• Seçenek 0: Mevcut prekast tek katlı sanayi yapısı. Bu yapı X yönünde 3x20.00m, Y yönünde 6x10.00m açıklığa sahiptir. Kat yüksekliği 6.50m'dir. Kolonların boyutu 500mm/500mm'dir. Kolonların, çatıyı teşkil eden kirişler ile bağlantıları, her iki yönde de mafsallıdır (moment aktarmaz). Önemli yer ivmelerinin meydana geldiği ve kötü zemin koşullarının (ZD) olduğu bölgede bulunan yapı, Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği 2018'in (TBDY-2018)² bu tip sanayi yapıları için şart koştuğu Kontrollü Hasar Düzeyi'ni sağlamamaktadır.
• Seçenek 1: Mevcut prekast yapı, kolonlar 15cm kalınlıkta betonarme mantolama ile sarılarak güçlendirilmiştir.
• Seçenek 2: Mevcut yapının güçlendirilmesi için, X ve Y yönlerinde çatı elemanları ve kolonların birleşim bölgelerinde sönümleyici kullanılmıştır. Sönümleyici, aşağıdaki animasyonda gösterildiği gibi, deprem esnasında kiriş ve kolonların göreceli hareketi ile, bu bölgelerde meydana gelen deplasmanları büyüterek efektif bir şekilde çalışacaktır. Sönümleyicide θ_i=16°, plaka uzunluğu 500mm, genişliği 250mm, kalınlığı 20mm'dir. Her bir birimde iki adet plaka bulunmaktadır.
• Seçenek 3: Binanın çevresine, X ve Y yönlerinde bazı kolonların yanına prekast ardgermeli paneller yerleştirilmiştir. Çatıdaki diyafram etkisi ile, bu paneller oluşan deprem taleplerinin büyük çoğunluğunu karşılayacak, binanın geri kalan kolonları sadece düşey yükler altında çalışacaktır. Prekast ardgermeli panellerin kendileri ve temel ile birleşim noktalarına sönümleyiciler yerleştirilecek, deprem esnasında bu birleşim noktalarında meydana gelen boşluk açılmaları bu sönümleyici tarafından büyütülerek deprem enerjisi sönümlenecektir. Böylece, hem ardgermeli prekast panellerin yanal sisteme sağladığı yük kapasitesi hem de sönümleyicinin sağladığı enerji sönümleme kapasitesi ile bina güçlendirilecektir. Prekast panel kalınlığı 200mm, sönümleyicide θ_i=20°, plaka uzunluğu 500mm, genişliği 250mm, kalınlığı 20mm'dir. Her bir birimde iki adet plaka bulunmaktadır.