Çapraz yay gruplarını kullanan sismik izolasyon sisteminin iyileştirilmesi
Improvment of a locking mechanism for the seismic isolation system made of spring tube braces
Yazar: HASAN DOLUYURT
Danışman: DOÇ. DR. ERCAN YÜKSEL
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Yapı Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Deprem Mühendisliği = Earthquake Engineering ; İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Çapraz yay gruplarını kullanan sismik izolasyon sisteminin iyileştirilmesi için, yay
kutuları üzerinde bir kilit mekanizması oluşturularak göreli yüksek bir rijitlik
sağlanmıştır. Çalışma kapsamında kuramsal ve deneysel çalışmalar
gerçekleştirilmiştir. Çalışmaların deneysel bölümü İstanbul Teknik Üniversitesi
(İTÜ) Yapı ve Deprem Mühendisliği Laboratuvarında gerçekleştirilmiştir.
Çalışmanın birinci bölümünde, yay kutularında oluşturulacak kilit sistemi olarak
çeşitli alternatifler irdelenmiştir. Hem etkinlik hem de maliyet bakımından
diğerlerinden üstün olan çözümde; yay kutularında uygun çapta delik açarak, yay
mekanizmasının çalışmasını engelleyici ve göreli olarak yüksek başlangıç rijitliği
sağlayabilen bir malzemenin buradan geçirilmesi amaçlanmıştır.
İkinci bölümde, yay kutusu üzerinde açılacak delikten geçirilecek farklı malzemeler
üzerinde deneyler gerçekleştirilmiştir. Söz konusu malzeme kesme etkisine maruz
kalacağından dolayı, bu etkinin oluşturulacağı basit bir deney düzeneği geliştirilmiş
ve kullanılmıştır. Yapılan deneyler sonucunda; karbon, krom, vanadyum, tungsten ve
molibden alaşımı bir çelik türü olan HSS tipi çelik çubukların kullanımına karar
verilmiştir. HSS tipi çelik çubukların farklı çaptaki örnekleri üzerinde deneyler
gerçekleştirilerek, belirli çaplara ait kırılma yükü ve rijitlik değerleri elde edilmiştir.
Böylece, seçilen düşük genlikli yer hareketlerine karşı gelen rijitlik ve kırılma yükü
değerleri için uygun çapta malzeme seçimi yapılabilmiştir.
Üçüncü bölümde, kullanımı uygun bulunan HSS tipi çelik çubuklar yay kutularına
kayma kilidi olarak eklenmiş ve düşey hidrolik veren (MTS) altında deneyler
gerçekleştirilmiştir. Deneyler sonucunda kayma kilidi takılmış yay kutusunun kuvvet
yerdeğiştirme ilişkileri elde edilmiştir. Böylece, HSS tipi çelikten yapılmış kayma
kilidinin kırılarak devre dışı kalması için gerekli yük ve kırılma öncesindeki yay
kutusu rijitlik değerleri elde edilmiştir.
Dördüncü bölümde, kayma kilidi takılı yay kutuları ¼ ölçekli sismik izolasyon katına
eklenerek yatay hidrolik veren (MTS) ile statik deneyler gerçekleştirilmiştir.
Deneyler sonucunda, kayma kilidi takılmış yay kutularının izolasyon katına
eklendiğinde ortaya çıkan davranış elde edilmiştir. İzolasyon katı rijitlik değerleri ve
HSS tipi çelik çubukların kırılma yükleri elde edilerek, sayısal çalışmalar ile
belirlenen değerlerle karşılaştırılmıştır.
Beşinci bölümde; kayma kilidi bulunan yay kutuları ile oluşturulan sismik izolasyon
katına, Karayel ve diğ. (2016) çalışmasındaki iki kat yükü yüklenerek yarı-statik
deneyler gerçekleştirilmiştir. Bu sayede, izolasyon katı üzerinde yük varken, kayma
kilitlerinin davranışları ve sayısal hesaplar ile bulunan sonuçların deney sonuçlarıyla
karşılaştırılması sağlanmıştır.
Yapılan bu çalışmalar sonucunda, yay kutuları için geliştirilmiş kayma kilitlerinin
etkin bir şekilde çalıştığı kanıtlanmıştır.

Abstract:
In the scope of the this M.Sc. thesis, a locking mechanism that is on the new seismic
isolation system made of spring tube braces has been invented and studied in order to
get a relatively high initial stiffness on the system to satisfy the comfort requirements
for low intensity earthquake and wind effects. Experimental and theoretical
investigations was carried out during the term of the study at the Structural and
Earthquake Laboratory of Istanbul Technical University, (ITU).
In the first phase, various alternatives was evaluated as locking system on the spring
tube braces. When effective and low cost system is considered proper hole is opened
to get through suitable material to supply high initial stiffness on the spring tubes.
In the second phase, material experiments are performed to find suitable material for
locking system. At the beginning of the study, a experimental setup which has double
shear effects is prepared to make material experiments. The experiments conducted
show that HSS (High Speed Steel) type steel sticks which conclude carbon, chrome,
vanadium, tungsten and molibden is suitable to use as the locking material.
Experiments are also realized to have stiffness and ultimate load values at different
diameters of the HSS type steel sticks. Therefore, according to low intensity ground
motions, suitable diameter of material can be select for locking system.
In the third phase, high speed steel sticks which are suitable for use in respect to
diameter are implemented (attached) to spring tube and experiments are realized
under the vertical MTS. After having concluded experiments, the results show forcedisplacement
values of spring tube. Owing to these values we deduced ultimate force
and stiffness values of the spring tube that has locking mechanism.
In the fourth phase, spring tube braces which has the locking mechanism are attached
to ¼ scaled isolation story. Then, the isolation story which consists of hinge-ended
steel columns subjected to varying horizontal load levels is assessed in the quasistatic
tests. The quasi-static tests carried out on the modified spring tubes prove that
there is a relatively high stiffness between the analytical and experimental studies.
Next, representative 2 story loads which are used in Karayel et. Al, 2016 research
paper take on load to isolation story and quasi-static experiments are carried out to
understand behaviour of the new system. Thus, analytical and experimental results
are compared to prove locking system's efficiency.
Finally, studies has been carried out regarding effect on people of low intensity
ground motion and some acceleration values which has some effect on people are
derived.