Mevcut yapıların deprem hasar riskinin azaltılmasında geoteknik sismik yalıtımın kullanılması
Utilization of geotechnical seismic isolation for reducing the earthquake damage risk of existing structures
Yazar: AYŞEGÜL ÇETİN
Danışman: PROF. DR. SADIK ÖZTOPRAK
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / İnşaat Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Deprem = Earthquake ; Hasar riski = Damage risk ; Jeoteknik = Geotechnics ; Sismik yalıtım = Seismic insulation

Özet:
Son yıllarda, mevcut veya yeni binaların sismik riskiyle başa çıkmak için bir dizi teknik geliştirilmiştir. Yeni binalar söz konusu olduğunda, yapı mühendisleri günümüzde sismik enerjinin çoğunu dağıtabilen rafine teknik elemanlar üzerine çalışmışlardır (örneğin sismik izolatörler ve sönümleyiciler). Mevcut binaların sismik koruması ise hala büyük bir endişe konusudur. Türkiye gibi yüksek deprem tehlikesi olan ülkelerde ve birçok binanın yüzlerce yıllık olduğu eski veya çok eski şehirlerde, bu yapıların deprem etkisi altındaki davranışı, hem nüfusun hem de kültürel mirasın korunmasıyla ilgili en önemli sorunlardan biridir. 
Sismik izolasyonlar büyük yapılarda ve gelişmiş ülkelerde yaygın olarak kullanılmasına karşın diğer yandan inşaat maliyetlerini de oldukça yukarı çekmektedir. Ayrıca mevcut tarihi yapılarda ve yığma yapılarda tarihi dokuya zarar vermeden bu sistemlerin kullanılması oldukça güçtür. Bu nedenle bu sisteme alternatif daha ekonomik ve pratik olan yumuşak enjeksiyon yaklaşımına dayalı bir sistem olan "Geoteknik Sismik İzolasyon (GSI)" sistemi kullanılmaya ve yaygınlaşmaya başlamıştır. "Geoteknik Sismik İzolasyon (GSI)" aslında sismik izolatörler yapının depremden etkilenmesini en aza indirgemek amacını hedeflese de bunu yapım şekli ile geleneksel sismik izolatörlerden ayrılmaktadır. Yumuşak enjeksiyonlu geoteknik sismik izolasyon sisteminde üstyapıya herhangi bir yapısal müdahale söz konusu değildir. Burada üstyapının temelinin altında, deprem yüklerini absorbe edebilecek ve temeli izole edebilecek yumuşak bariyer yaklaşımı ile ayrı bir bariyer oluşturma esasına dayanmaktadır. Özellikle mevcut yapılarda ve tarihi yapılarda, mevcut sisteme müdahale etmek son derece riskli olabilmektedir. Yumuşak bariyerli geoteknik sismik izolasyon sistemi ile mevcut yapıya fiziksel bir müdahale olmaksızın deprem hareketlerine karşı izole edilebilmektedir. 
Bu tez çalışması kapsamında, ilk olarak nümerik model çalışmalarına referans olma niteliği taşıyan farklı sonlu elemanlar programı kullanılarak doğrulama ve hassasiyet analizleri yapılmıştır. Hassasiyet analizlerine göre zamandan tasarruf sağlayacak ve analiz sonuçlarını da etkilemeyecek nümerik model seçilerek bu tezin ana konusu olan geoteknik sismik izolasyon analizleri yapılmıştır. Geoteknik sismik izolasyon sisteminin deprem kaydı kullanılarak performansa bağlı tasarımı incelenmiştir. Bu kapsamda yatay ve düşey bariyerlerin etkisi statik ve dinamik koşullar altında irdelenmştir.

Abstract:
In recent years, a number of techniques have been developed to deal with the seismic risk of existing or new buildings. In the case of new buildings, structural engineers today have developed refined technical elements that can dissipate most of the seismic energy (e.g. seismic isolators and dampers). On the contrary, seismic protection of existing buildings is still a major concern. In countries with high earthquake risk such as Turkey, and in old or very old cities where many buildings are hundreds of years old, this is one of the most important problems regarding the protection of both population and cultural heritage.
Although seismic isolations are widely used in large buildings and in developed countries, they also increase the construction costs considerably. In addition, it is very difficult to use these systems in existing historical buildings and masonry structures without damaging the historical texture. For this reason, the "Geotechnical Seismic Isolation (GSI)" system, which is a more economical and practical alternative to this system, based on the soft injection approach, has started to be used and become widespread. Although "Geotechnical Seismic Isolation (GSI)" actually aims to minimize the effect of earthquake on the structure intended by seismic isolators, it differs from traditional seismic isolators with its construction method. In the soft-injected geotechnical seismic isolation system, there is no structural intervention to the superstructure. Here, it is based on the principle of creating a separate barrier under the foundation of the superstructure with a soft injection approach that can absorb earthquake loads and isolate the foundation. It can be extremely risky to interfere with the existing system, especially in existing buildings and historical buildings. With the soft injection geotechnical seismic isolation system, it can be isolated against earthquake movements without any physical intervention to the existing structure.
Within the scope of this thesis, first of all, sensitivity analyzes were carried out using different finite element programs that serve as a reference for numerical model studies. Geotechnical seismic isolation analysis, which is the main subject of this thesis, has been performed by choosing a numerical model that will save time and not affect the analysis results according to the sensitivity analysis. The performance-based design of the geotechnical seismic isolation system was investigated using earthquake recording. In this context, the effect of horizontal and vertical barriers was investigated under static and dynamic conditions.