Modifiye bitüm katkılı geoteknik sismik izolasyon (GSİ) malzemesi araştırılması ve yapı davranışına etkisinin incelenmesi
Investigation of modified bituminous geotechnical seismic isolation (GSI) material and investigation of its effect on building behavior
Yazar: SAEİD ZARDARİ
Danışman: DOÇ. DR. EROL ŞADOĞLU
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Sismik izolasyon sistemi, yapıları sismik etkilere karşı iyileştirmek için kullanılan bir yöntemdir. Bu sistemin temel çalışma prensibi, diğer sistemlere kıyasla, yapının deprem yüklere dayanma kapasitesini arttırmak yerine, deprem nedeniyle yapıya etki eden kuvvetlerini azaltmaktır. Geleneksel izolasyon sistemleri, özel üretim olduklarından ve kurulum için özel personel ve ekipman gerektirdiğinden maliyetli sistemlerdir. Geoteknik sismik izolasyon (GSİ) sistemi, geleneksel sismik izolasyon araçlarına göre daha ucuz olması ve sadece temel inşaat becerilerini gerektirmesi sebebiyle orta katlı ve sıradan binalar için kullanılabilir. Bu çalışmada, binalar için düşük maliyetli ve uygulanması kolay sismik izolasyon malzemesinin geliştirilmesi ve yapı davranışına etkisinin incelenmesi amaçlanmıştır. Bu doğrultuda, SBS polimerlerle ve karbon liflerle modifiye edilmiş bitümle, agrega-modifiye bitüm karışımları hazırlanmıştır. Bu malzemenin izolatör malzemesi olarak kullanılabilirliğini araştırmak için dinamik özellikleri çevrimsel basit kesme deneyi ile incelenmiştir. Numerik çalışma kapsamında, agrega-modifiye bitüm malzemesinin, yapılarda sismik izolatör olarak kullanılması üç boyutlu sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak incelenmiştir. Analizler, sonlu elemanlar yöntemi ile çözüm yapan SAP 2000 programı kullanılarak yapılmıştır. Sayısal analizlerin sonuçları incelendiğinde, tez içerisinde bahsi geçen sismik izolasyon sisteminin kullanıldığı ve kullanılmadığı durumda, binanın en üst katındaki tepki ivmelerinin yaklaşık %75 oranında azaldığı görülmüştür. Ayrıca, binanın katları arası maksimum göreli ötelenmelerinde de %60 oranında azalma görülmüştür. Böylece agrega-modifiye bitüm karışımının etkili bir izolatör malzemesi olarak tanıtılması mümkün olmuştur.

Abstract:
Seismic isolation system is a method used to heal structures against seismic effects. The basic working principle of this system is to decrease the forces acting on the structure due to the earthquake instead of increasing the capacity of the structure to withstand earthquake loads. Traditional insulation systems are costly investments as they are custom made and require special personnel and equipment for installation. Geotechnical seismic isolation (GSI) system can be used for mid-rise and ordinary buildings as it is cheaper than traditional seismic isolation tools and requires only basic construction skills. In this study, it is aimed to develop low cost and easy to apply seismic isolation material for buildings and to examine its effect on building behavior. In this direction, aggregate-modified bitumen mixtures prepared with SBS polymers and carbon fibers modified bitumen. In order to investigate the usability of this material as an isolator material, its dynamic properties were examined by cyclic simple shear test. Within the scope of numerical study, the use of aggregate-modified bitumen material as a seismic isolator in buildings was investigated using the three-dimensional finite element method. Analyzes were made using the SAP 2000 program, which provides solutions with finite element method. When the results of the numerical analysis are examined, it is seen that the response accelerations at the top floor of the building decrease approximately 75% when the seismic isolation system mentioned in the thesis is used compare to non-isolated model. In addition, a 60% reduction was observed in the maximum story drift of the building. Thus, it has been possible to introduce the aggregate-modified bitumen mixture as an effective insulator material.