Sismik izolatör kullanılarak tasarlanan çelik ve betonarme–çelik kompozit yapılarının incelenmesi
Investigation of steel and reinforced concrete-steel composite structures designed using seismic isolator
Yazar: ERCAN EKİNCİ
Danışman: PROF. DR. MEHMET FATİH ALTAN
İstanbul Aydın Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / İnşaat Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Deprem Mühendisliği = Earthquake Engineering ; İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Ankrajlar = Anchorages ; Dinamik analiz = Dynamic analysis ; Kompozitler = Composites ; Sarkaç sistemi = Pendulum system ; Sismik yalıtkanlar = Seismic isolators

Özet:
Bu çalışmada, sismik izolatör kullanılarak deprem yalıtımı yapılmış çelik ve betonarme-çelik kompozit yapısal elemanlardan oluşan bina türü bir yapının dinamik yönden incelenmesi amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda nümerik modellerden
oluşan deneysel bir çalışma oluşturulmuştur. Sismik izolatör kullanımının, etkisinin daha belirgin bir şekilde anlaşılması için üstyapıları tamamen özdeş olan iki nümerik model hazırlanmıştır. İlk modelin tabanı ankastre mesnetle, ikinci modelin tabanı ise tek yüzeyli sürtünmeli sarkaç tipi sismik izolatörler ile modellenmiştir. Nümerik modeller süneklik düzeyi yüksek moment aktaran çerçeve sistemlerden meydana gelmektedir. Kolonlarda yapısal çelik elemanlar kullanılırken ana ve ikincil kirişler ise yapısal çelik, metal döşeme sacı, betonarme döşeme ve başlıklı çelik ankrajların birleşiminden meydana gelen kompozit elemanlardan oluşmaktadır. Yöntem olarak zaman tanım alanında doğrusal olmayan dinamik analiz kullanılmıştır. Analizler, onbir adet deprem kayıt çifti kullanılarak ETABS sonlu elemanlar analiz programında
gerçekleştirilmiştir. Elde edilen bulgular çerçevesinde sismik izolatörlü modelde; ankastre mesnetli modele nazaran taban kesme kuvveti, kat kesme kuvveti, kat ivmeleri ve göreli kat ötelemeleri gibi dinamik parametrelerde belirgin azalmalar
oluştuğu gözlemlenmiştir. Üstyapıdaki iç kuvvetlerin azalmasıyla üstyapı tasarımı konusunda daha küçük kesitler kullanılarak tasarım yapmaya imkan sunmaktadır. Sismik izolatörlü modeldeki elemanların kapasiteleri, depremden kaynaklı taleplerden çok fazla olması sebebiyle yapı elastik kalmış ve ileri performans hedefleri sağlamıştır. Tek yüzeyli sürtünmeli sarkaç tipi sismik izolatör kullanımının, yapısal sistemi çelik ve betonarme-çelik kompozit elemanlardan oluşan bina türü yapılarda deprem performansının artmasına olanak sağladığı ve deprem yalıtımı için uygulanabilir bir yöntem olduğu anlaşılmıştır.

Abstract:
In this study, it is aimed to dynamically examine a building type structure consisting of steel and reinforced concrete-steel composite structural elements with earthquake insulation using seismic isolators. For this purpose, an experimental study consisting of numerical models was created. In order to understand the effect of the use of seismic isolators more clearly, two numerical models with completely identical superstructures were prepared. The base of the first model was modeled with a fixed support, and the base of the second model was modeled with single-surface friction pendulum type seismic isolators. Numerical models consist of frame systems with high ductility and moment transferring. While structural steel elements are used in the columns, the main and secondary beams are composed of composite elements consisting of a combination of structural steel, metal floor sheet, reinforced concrete slab and steel anchors with caps. As a method, nonlinear dynamic analysis in time history was used. Analyzes were carried out in the ETABS finite element analysis program using eleven earthquake record pairs. In the framework of the findings obtained, in the model with seismic isolators; It has been observed that there are significant reductions in dynamic parameters such as base force, story force, story accelerations and interstory drifts compared to the fixed-support model. With the reduction of internal forces in the pavement, it provides the opportunity to design by using smaller sections for pavement design. Since the capacities of the elements in the seismic isolator model were much higher than the demands arising from the earthquake, the structure remained elastic and provided advanced performance targets. It has been understood that the use of single-surface friction pendulum type seismic isolators allows to increase the earthquake performance in building type structures
whose structural system consists of steel and reinforced concrete-steel composite elements and is a viable method for earthquake insulation.