Depremin geliş açısının sismik izolasyonlu binalara etkisi
Effect of incidence angle of earthquake on seismically isolated buildings
Yazar: GÜVEN ERİŞGEN
Danışman: YRD. DOÇ. CENK ALHAN
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Yapı Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Deprem Mühendisliği = Earthquake Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Deprem davranışı = Earthquake behavior ; Deprem mühendisliği = Earthquake engineering ; Sismik taban yalıtımı = Seismic base isolation ; Sismik yalıtkanlar = Seismic isolators ; Sismik yalıtım = Seismic insulation ; İnşaat mühendisliği = Civil engineering ; İç kuvvetler = Internal forces

Özet:
Depremlerin sebep olduğu kayıpları en aza indirebilmek için alınacak en doğru tedbir depreme dayanıklı yapıların tasarlanmasıdır. Geleneksel depreme dayanıklı yapı tasarımına alternatif olarak ortaya çıkan ve yapının depremi neredeyse hiç hasar almadan atlatmasını sağlayan sismik izolasyon sistemleri tüm dünyada olduğu gibi yurdumuzda da giderek daha fazla kullanılmaktadır. Ancak, deprem yönetmeliklerinde sismik izolasyonlu binaların tasarımını düzenleyen kısımlar henüz tamamen olgunlaşmamıştır. Taban ankastre binalarda kullanılan bazı yöntemler yapısal davranışı taban ankastre yapılardan tamamen farklı olan bu yapılar için aynen kullanılmaktadır. Bunlardan önemli bir tanesi doğrultusal birleştirme kuralıdır. Buna göre; depremin iki bileşeninin yapıya aynı anda etkimesi durumunda elde edilecek sonuçlar sadece ortogonal eksenler doğrultusunda yapılacak tek yönlü deprem analizleri ile ve sonuçlar %100+%30 doğrultusal birleştirme kuralına göre birleştirilerek elde edilmektedir. Bu kural özellikle ortogonal olmayan yapısal elemanların iç kuvvetlerinin hesaplanmasında kullanılmaktadır. Ayrıca, yapının güvenli bir şekilde hareket edebilmesi için yapının çevresinde bırakılacak sismik boşluğun belirlenmesi için sadece ortogonal eksenler doğrultusunda analiz yapılmakta ve izolatör deplasmanlarının hesaplanması için bir doğrultusal birleştirme kuralı önerilmemektedir. Bir diğer önemli husus ise depremin geliş doğrultusunun yapısal cevaba ve doğrultusal birleştirme kuralının uygulanabilirliğine olan etkisidir. Bu çalışmada, doğrultusal birleştirme kuralının sismik izolasyonlu binalarda uygulanabilirliği ve depremin geliş açısının sismik izolasyonlu yapıların dinamik cevaplarına etkisi; sismik izolasyon sisteminin mekanik özellikleri, düşey taşıyıcı elemanların eleman eksenlerinin yapı ana eksenleri ile yaptığı açı, dışmerkezlik gibi parametreler de göz önüne alınarak gerçekleştirilecek nümerik deneylerle incelenmiştir. Oluşturulan yapısal modeller çeşitli tarihi deprem kayıtlarına farklı açılarla maruz bırakılarak sismik analizler gerçekleştirilmiş, eleman iç kuvvetleri, sismik izolatör deplasmanları ve katlar arası göreli ötelemelerin depremin geliş doğrultusuna bağlı olarak nasıl değiştiği ve %100+%30 doğrultusal birleştirme kuralının sismik izolasyonlu yapılara uygulanabilirliği araştırılmıştır. Sonuçta, birleştirme kuralı ile hesaplanan yapısal niceliklere ait değerlerin gerçekte oluşabilecek en büyük değerlerden az olduğu görülmüştür.

Abstract:
Designing earthquake resistant structures is the best precaution to minimize the losses caused by earthquakes. Seismic isolation, which is an alternative to conventional earthquake resistant design and which helps the structure survive a major earthquake almost with no damage, is being used world wide more frequently. However, the sections of seismic codes regulating the design of base-isolated structures are not mature yet. Some of the methods used for fixed-base structures are also used for base-isolated structures which have totally different structural behaviors. Of these, directional combination rule is an important one. Accordingly; the results that would be obtained via bi-directional seismic analyses are obtained approximately by combining uni-directional seismic analyses results according to the %100+%30 directional combination rule. This rule is specifically used in the calculation of the internal forces of nonorthogonal structural elements. Additionally, the seismic gap around the structure is determined via seismic analyses along the orthogonal axes only and no directional combination rule is suggested for the calculation of isolator displacements in orthogonal directions. Another important issue is the effect of angle of incidince of an earthquake on the dynamic structural response and the applicability of the directional combination rule. In this study, the applicability of the directional combination rule to seismically isolated buildings and the influence of incidence angle of an earthquake on the dynamic responses of seismically isolated buildings are investigated via numerical experiments in which the influence of various parameters including mechanical properties of the seismic isolation system, the orientation of the member axes of vertical structural members with respect to the main structural axes, and eccentricity are taken into account. Benchmark structural models are subjected to historical earthquakes with different incidence angles and the time history analyses are carried out to investigate the variation of internal member forces, displacements of seismic isolators and inter-story drifts; and the applicability of the 100%+30% directional combination rule in seismically isolated buildings. In conclusion, it is seen that the structural response quantities obtained by directional combination rule are smaller than actual ones.