MAKALELER 3 / Sismik İzolasyon-Sismik İzolatörler-Deprem








Sismik İzolasyon-Sismik İzolatörler-Deprem:

 

1—Temel Bilgi:

 

1--Yapının sönümü artırılırsa yapıya gelen hem ivme hem de ötelenme azalacaktır.

 

2--Yapıların şiddetli depremlerde yatay yer değiştirmeleri 30-40 cm’den büyük olmamalıdır

 

3--Yapı periyodu T=2π√m/k ifadesi ile verilmektedir.Periyod yapının kütlesi ile doğru, rijitliği ile ters orantılıdır.

 

3.1--Yapının rijitliği azaltılır,periyodu uzatılırsa yapıya daha küçük bir deprem kuvveti gelecektir.

 

3.2--Yapının periyodu 2 - 2.5 sn kadar uzatılırsa, deprem kuvvetlerinde önemli bir azalma olmaktadır.

 

4--İzolasyonlu sistemde yapının yer hareketini büyütme oranı 0.9 - 1.0 civarındadır. İzolasyonlu yapı RİJİT KÜTLE HAREKETİ yapmaktadır.

 

4.1--İzolasyonsuz yapı yer hareketini 3.0 - 6.0 kat büyütmektedir.

 

5--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.

 

5.1--Bitişik nizam yapılarda izolasyon yapılması uygun değildir.

 

1.1--Son Depremlerde Gözlenen Yapısal Sorunlar

 

1--Zayıf malzeme özellikleri (betonarme betonu ve donatı)

 

2--Düzensiz taşıyıcı sistemler (plan ve kesitte düzensizlikler, burulma-kolonların aynı kesit ve düşeyde olmaması)

 

3--Bitişik düzendeki yapıların çarpışması (çekiçleme etkisi)(mutlaka boşluk bırakılması-yada arada darbeyi emen karbonlu strafor olması-5+5=10 cm)

 

4--Sünek olmayan donatı detaylandırması

 

5--Yetersiz kesit boyutları

 

6--Kısa kolonlar-Kısa kirişler

 

7--Yetersiz yatay rijitlik

 

8--Yumuşak/zayıf katlar

 

9--Yığma/kargir yapılarda aşırı duvar boşlukları

 

10--Kat döşemelerinde yeterli diyafram etkisinin sağlanamaması

 

11--Çelik yapılarda niteliksiz kaynaklar, yerel, tümsel burkulmalar

 

12--Yerel zemin koşulları(sıvılaşma tehlikesi) vb. ...... Bütün bunlar içinde, pek çok sünek olmayan, perdesiz betonarme çerçeveli binaların önemli düzeyde hasar gördüğü ya da göçtüğü izlenmiştir.

 

1.1--Değişik Türden Yapıların Olası Sönüm Oranları:

 

Yapı Taşıyıcı Sistemi………………………..Sönüm (ξ) %

 

Çelik çerçeve (kaynaklı)…………………………2~5

 

Çelik çerçeve (bulonlu)………………… ………5~10

 

Betonarme çerçeve (dolgu duvar varlığı, tipi,

çerçeve elemanlarına bağlantı detayı...)………… 5~10

 

Yığma/kargir duvarlı yapılar…………………….. 10

 

Ahşap yapılar…………………………………….. 15

 

2--Yer Hareketi Düzeyi- Yapısal Hasar ya da Onarım Maliyeti İlişkisi inecelendiğinde

1—En fazla hasar-maliyet Sünek Çerçeveli Yapılarda oluşurken

 

2—En az hasar Sismik İzolatörlü Yapılarda oluşmakta.Bu nedenle yapılarda özellikle yüksek yapılarda sismik izolatör kullanılması oldukça öenmli.Sismik izolatörler

 

3—Bina ömürleri:40-100 yıl arası değişir.

 

3—Sismik İzolatör Tipleri:

 

1--Elastomer Mesnet

 

2--Yüksek/düşük Sönümlü Kauçuk Mes.

 

3—Kurşun Çekirdekli Kauçuk Mesnet

 

4—Sürtünmeli Sarkaç Mesnet olmak üzere tipleri vardır.

 


3.1—Sismik izolatörler:

 

1--Temel, bodrum kat, ara kat ya da çatı kolonları üzerine konulan düşey yük kapasitesi yüksek, yatay yük kapasitesi düşük elemanlardır.

 

2--Yatay rijitlikleri az olduğundan yapı periyodu uzamaktadır.

 

3--Katlar arası yerdeğiştirme oranlarına ve kat ivmelerindeki azalmalara çok katkıları var.

 

4--ABD Japonya Yeni Zelanda İtalyada özellikle önemli ve büyük yapılarda kullanıma öncelik veriliyor.

 

5--Türkiye’de bina ve köprülerde birkaç örneği var. Zamanla artması bekleniyor. (Önem katsayısı yüksek, I=1.4-1.5, binalar)

 

6—Sismik izolasyonlar anlamında düşük maliyetli izolasyon sistemlerinin geliştirilmesi için çalışmalar devam ediyor. Özellikle Çin, Şili, Endonezya’da... Böylece, konutlar için de kullanımın yaygınlaştırılması amaçlanıyor.

 

3.2—Sismik İzolatör Tipleri: Elastomerik İzolatör, Metalik/Çelik İzolatör/Maliyeti en uygun olan sönümleyicidir., Kurşun İzolatör, Yağ sönümleyiciler, Viskoelastik-silikon tipi sönümleyiciler

 

1--Yüksek Sönümlü Kauçuk Mesnetler (HDRB)……


1--Sönüm %1015 civarında


2--Az ya da orta yükseklikteki binalar için (çok esnek olmayan) daha uygun.

 

1.1--Kauçuk İzolatörler;

 

1--Bir kauçuk izolatör, imalat ölçüsüne göre 450 tona kadar yük taşıyabilir.

 

1.1--Düşük sönümlü doğal kauçuk taban izolatör sistemlerinde,İzolatör  çapının  1  m’den  fazla  ve  taşıma  kapasitesinin  500  ton civarında alınması genellikle uygundur.

 

2--Bir kauçuk izolatör imalat ölçüsüne göre 1 metreye kadar yer değiştirebilme özelliğine sahiptir.

 

3--Daire yada kare en kesitli üretilirler. Daire kesitlilerin çap ölçüsü 300-1000 mm dir.

 

4--Çok düşük ya da yüksek sıcaklıklarda, kendisinden beklenilen davranışı gösterebilme özelliğine sahiptir.

 

5--Ortalama bir yastığın servis ömrü 50 yıldan fazladır.

 

6--Uygulaması basittir.Güvenilir ve emniyetlidir.Bakım gerektirmez.



2--Kurşun Çekirdekli Kauçuk İzolatör……..


1--Yüksek sönümlü kauçuk izolatör gibi üretilirler.


2--%1020 civarında sönüm oranlarına sahiptirler.


3--Yüksek sönümlü kauçuk izolatörler gibi yaşlanma ve sıcaklıktan etkilenirler.


4--Önemli bir deprem sonrası değiştirilmeleri gerekir.


5--ABD’de en çok kullanılan izolatörlerden biridir

 

3--Sürtünmeli Sarkaç Türü İzolatörler……

 

1--Ters sarkaç gibi çalıştıklarından yapının periyodu kütleden bağımsız olarak izolatörün eğrilik yarıçapına göre değişir.

 

2--İzolatör periyodu eğrilik yarıçapına bağlı olarak seçilir.

 

3--Periyodlar T=(1~5)s aralığında, dinamik sürtünme %(2~12), efektif sönüm %(10 ~ 40) aralığında olabilmektedir.

 

4--14000ton düşey yük ve ± 150cm deplasman kapasitesine kadar üretilebilmektedir. 900t civarında bir çekme kapasitesi vardır.

 

5--Kauçuk esaslı izolatörlerin

 

4--Yapısal hasarları kontrol altına almak üzere enerji sönümleyicilerden yararlanılması özellikle önem katsayısı yüksek ve kritik binalarda giderek artacaktır.

 

4.1--Sönümleyicilerin kullanılması sanıldığı kadar maliyetli olmayabilir.

 

5—Yapılan bir bilimsel çalışmada Ankastra temel ile sismik izolasyonlu temel için yapılan dinamik analiz sonucunda kolonlar için elde edilen moment değerleri incelendiğinde ankastre mesnetli temele sahip yapının düşey taşıyıcı elemanlarının sismik izolatörlü yapıda bulunan düşey taşıyıcı elemanlara göre daha fazla momente maruz kaldığı görülmektedir.

 

5.1--Bu durum izolatörlerin deprem kuvvetlerini sönümleyerek üst yapıya daha az kuvvet aktarmasından kaynaklanmaktadır.

 

5.2—Yapılan analizde temel kirişlerinde %40 ila %50 oranında moment değerlerinde azalma olduğu görülmektedir.

 

5.2.1--Taban izolasyonlu yapılarda kat ötelenmeleri, ankastre temelli yapıya göre %50 azalmıştır.

 

5.2.2--Dinamik analizler sonucunda Sismik İzolasyonlu temelde’de elde edilen moment değerleri Ankastre Temelli sistemde elde edilen moment değerlerine göre yaklaşık %30 oranında azalmıştır.

 


6—İzolasyonlu-İzolasyonsuz  bir binada deprem ivme değerleri:

 

6.1--Sismik taban izolasyonu uygulanmış West Japan Postal Savings Computer Center(Taban İzolasyonlu Bina): Yapısal ve yapısal olmayan hasar yok.

 

6.2--Bu binada ki mevcut ekipman sayesinde taban ivmesinin deprem sırasında

 

1--0.40g iken çatıda 0.12g ye düştüğü ölçülmüştür.

 

2--Normal bir binada da taban ivmesinin 0.37 iken çatıda 1.18g ye yükseldiği gözlenmiştir.

 

6.3--Olive View Hospital(Normal Bina): 400 milyon $ değerinde tıbbi ekipman ve alet hasarı.Bu binada taban ivmesi 0.80g iken çatıda 2.30 g ye yukselmiştir.

 

6.4--USC Hospital (Taban İzolasyonlu Bina): Yapısal ve yapısal olmayan hasar yok. Bu binada taban ivmesi 0.37g iken 0.11g ye düştüğü gözlenmiştir.

 

6.5--Yapılan bir araştırmaya göre Taban izolasyonlu bina Richter ölçeğine göre 8 büyüklüğündeki bir depremi sanki Richter ölçeğine göre 5.5 büyüklüğündeki deprem gibi hisseder.

 

6.6—Ankastre bir yapıda deprem anında yapı periyodu 0.2-0.5-dar bir aralık ve ivme 1-2-yüksek arasında iken sismik izolasyonda yapı periyodu 1-1,6 aralığında uzarken ivme değeri 1 in altına düşebilmektedir.

 


7—Deprem Maliyetleri:

 

7.1--Kobe Depremi-Ocak 17,1995: 6.9 Mw, 20 saniye, toplam hasar:150-200 milyar $ (Japonya bütçesinin % 4 ü)

 

7.2--Northridge Depremi-Ocak 17,1994:6.7 Mw , 15 saniye, toplam hasar: 30 milyar $

 


8—Sismik İzolasyonlu Bina-İzolasyonsuz Bina maliyet oranı:

 

8.1—Sismik izolasyonlu yapının toplam kaba inşaat maliyetini inceleyecek olursak, kullanılacak olan sismik izolatörlerin maliyeti, toplam kaba inşaat maliyetinin % 40’ını teşkil etmiştir.

 

8.2--Sonuç olarak sismik izolasyonlu yapının kaba inşaat maliyeti izolatörlerle birlikte hesaplandığında, perdeli ankastre yapıya göre % 29 oranında artmıştır.

 

8.2—Sonuç olarak yapılan çalışmada sismik izolasyonlu yapının toplam inşaat maliyetinin, perdeli ankastre yapıya göre % 2 oranında daha ucuza mal olduğu anlaşılmaktadır.Bu farkı oluşturan kalemler:Demirli beton % 11 azalmış, Düz yüzeyli betonarme kalıbı % 18 azalmış, Betonarme demiri % 36 azalmıştır.Bu durum toplam maliyetlerin azalmasına neden olmuştur.

 

8.3—Yapılmış bir bilimsel çalışmada Sismik  yalıtım  metodu  kullanarak  çözülen  yapı  modelinin  toplam  inşaat  maliyetinde  ki artış, ankastre çözülen yapı modeline göre

 

1--IIIA grubu yapıda %4,55,

 

2—IVA grubu yapıda ise %1,70  düzeyindedir.

 

3--sismik   yalıtım cihazlarının  kullanılması  bütün  inşaat  maliyetinin  aslında  en  fazla  %12.76’lık  oranında artırmaktadır.

 

9—Uygulamada

 

1—Temel betonunda kolon filizleri çıkmak yerine bu temel-kolon bağlantı noktasına izolatörü temele monte edip izolatörün üstünden kolonu devam ettirmek

 

2--Yapıya iki adet radye temel yapmak sureti ile iki temel arası izolasyon bölgesi oluşturulması, yapı çevresinin hareket kabiliyeti kazandırmak adına kuranglez perde açılması yapılabilir ve  sismik izolatörün yanında sismik izleme sistemi montajı yapılabilir.

 

3—Güçlendirme deprem izolasyonunda  kauçuk izolatör kolonlar kesilerek

  Araya yerleştirilir.

 


9.1—Yapılmış Uygulamalar:

 

1--2008 yılındaki bir deprem yalıtımı uygulaması ise, Sabiha Gökçen Havaalanı terminal binasıdır. 160,000 m2 alanı olan bu yapının deprem yalıtımı için 252 adet deprem izolatörü kullanılmıştır.

 

2--750 yataklı Erzurum Sağlık Kompleksini görüyoruz. 250.574 m2 inşaat yer almaktadır. Sağlık kompleksinin inşaatı halen devam alanına sahip bu komplekste, 1248 adet deprem izolatörü kullanılacaktır

 

3-- Tarabya Oteli, 1950’lerde ya-pılmış 13 katlı yüksek blok ve alçak bloklardan meydana gelmiş, betonarme bir yapı idi. binada, deprem yalıtımı uygulaması kapsamında, önce temellerin güçlendirilmesi yapılmış, zemin kat kolonları mantolanmış, bloklar arasındaki dilatasyon mesafeleri arttırılmış ve 101 adet sismik izolatör, zemin kat kolonlarının üst kotuna, döşeme altına yerleştirilmiştir. Ancak daha sonra el değiştiren binada, montajı yapılmış olan izolatörler sökülmüş ve bina sismik izolatörsüz olarak ve tadilat görerek, yine otel olarak, yeni hüviyetini almıştır.

 

4--Atatürk Havalimanı terminal binası, üç betonarme katı ve space frame çelik çatısı olan, Yaklaşık olarak tabanda 240 m x 168 m. boyutundadır. 17 Ağustos 1999 Kocaeli depreminde (Mw=7.6) yeni inşaatı bitmek üzere olan Atatürk Havaalanı terminal binasında hasar olmuş ve bu hasar, başlıca üçüncü katta, çelik çatıyı taşıyan kolonlarının dip ve üst kotlarnda oluşmuştur. Deprem sonrası yapılan inceleme, mevcut taşıyıcı sistemin zayıf kolon kuvvetli kirişlerden oluştuğunu ortaya çıkarmıştır.

 

4.1--Bu beklenmeyen hasar üzerine, çözüm olarak çatı kirişleri-nin sismik izolasyonu, ilave olarak çatıda şok aktarma elemanları kullanılması ve betonarme yapının güçlendirilmesi yolu seçilmiştir. 2000 yılında, kolon üst kotlarında, kiriş altına 130 adet sismik izolatör yerleştirilmiştir.

 

5--ABD’NİN en çok satan teknoloji ve bilim dergisi Wired, dünyanın depreme en dayanıklı binası olarak İstanbul’daki Sabiha Gökçen Havaalanı’nın bu ay başında hizmete giren yeni dış hatlar terminalini seçti.

 

5.1-- Wired dergisi, bu seçimine gerek olarak 185 dönümlük arazi üzerine tek parça olarak inşa edilen binanın tamamen 300 adet sismik izolatör üzerine oturtulmuş olmasını gösterdi.

 

5.2--Terminalin üzerinde oturduğu 300 izolatörün toplam maliyeti yaklaşık 5 milyon doları buldu.

 

5.3--terminal binası inşaatının yaklaşık 500 milyon euro’ya mal olup, 300 sismik izolatör kullandıklarını ve bu izolatörlerin inşaat maliyetine yaptığı artışı % 2 olmuştur. binanın hafif olması için çelik tercih edildi. Betonarme yerine çelik kullanınca toplam maliyette % 10’a yakın ekstra yükle karşılaşıldı

 


Kaynak:

1--http://imoistanbul.org/imoarsiv/2012SeminerNotlari/oguz_cem_celik.pdf

 

2--https://dergipark.org.tr/download/article-file/320440

 

3--http://www.ulusyapi.com/Urun.aspx?Sub=23

 

4--http://www.sismikizolasyon.com/

 

5--http://kocaeli2007.kocaeli.edu.tr/kocaeli2005/deprem_sempozyumu_

 

6--http://web.iku.edu.tr/~ecoskun/sismik%20izolasyon.pdf

 

7--https://www.artyapiproje.com/sismik-izolator

 

8-www.dokaendustri.com.tr/urunler.php?sayfa=epstaahhut&expandable=2

 

9--http://www.turkchem.net/binalarda-deprem-yalitimi-turkiyedeki-uygulamalar.html

 

10--http://www.limak.com.tr/basin/basinda-limak/2009/depreme-en-dayanikli-bina-turkiyede

 

11--https://docplayer.biz.tr/57046823-Sismik-izolasyon-sistemlerinin-maliyet-analizi.html

 




Makalenin İzlenme Sayısı : 1802

Eklenme Tarihi : 21.06.2019

Önceki sayfaya geri dön.