Uzun Periyotlu ve Güçlü Deprem Etkilerinde Kurşun Çekirdekli Kauçuk İzolatörlü Yapıların Davranışının İncelenmesi

Abstract

Son yıllarda, yapısal sismik kontrol sistemlerinin araştırılması ve geliştirilmesi için büyük çaba gösterildi. Sismik temel yalıtımı, yaygın olarak kullanılmakta olan bir sismik enerji dağıtma tekniğidir ve pasif sismik kontrol sistemi olarak kategorize edilir. Elastomerik, sürtünmeli sarkaç vb. gibi birçok farklı sismik temel yalıtım yöntemi geliştirilmiş ve pratikte uygulanmaktadır. Kurşun çekirdekli kauçuk izolatör (LCRB) bir elastomerik sismik yalıtım cihazıdır ve genelde 4 saniye periyodun altında üretilmektedir. Bu araştırmada LCRB izolatörlerin mevcut periyodu, 6 saniyeye kadar artırarak tasarlanmış (LCRB6) ve düşük periyotlu bina (hastane, okul, müze vb.) LCRB6 sismik yalıtım sistemi ile donatılmış olarak modellenmiştir. LCRB6 izolatörü üzerinde düşük periyotlu yapılar uzun ve güçlü deprem etkilerine en azından depremin ekstremal bölgesi etrafında daha güvenle davranış sergilediği gösterilmiştir ve ilgili uygulamalar için önerilmiştir. Araştırmada önce sismik yalıtım kavramı, temel ilkeleri, geçmişi ve sismik temel yalıtımı ile ilgili yönetmelikler incelenmiştir. Sismik yalıtıcının lineer ötesi histeretik (Wen, 1976) modeli kabul edilerek üst yapı-izolatör-temel etkileşiminin analitik modeli MATLAB ortamında lineer ötesi zaman tanım alanında Newmark beta sayısal entegrasyon yöntemi ile değerlendirilmiştir. LCRB6 sismik izolasyonlu dört katlı yapının sayısal-sonlu eleman modeli LS-DYNA yazılım ortamında modellenmiş, uzun periyotlu ve güçlü (1999 Duzce, 1995 Kobe-KJMA, 2010 Darfield, 2010 El Mayor, 1995 Kobe-Takatori ve 1999 Chi-chi) deprem etkilerine zaman tanım alanında incelenmiştir. Sonuçlar ve öneriler tezin son kısmında sunulmuştur.

In recent years significant effort has been conducted on research and development of structural seismic control systems. Seismic base isolation is a widely used energy dissipation technique and categorized as passive seismic control system. There are several different seismic base isolation methods developed and implemented in practice such as elastomeric, friction pendulum etc. Lead core rubber bearing (LCRB) is an elastomeric seismic isolation device and generally produced under 4 sec period. In this research lead core rubber bearing (LCRB) seismic isolator is designed such that the available period (4secs) of LCRB is increased to (6secs). Low period important structures (hospital, school, museums etc.) equipped with this type isolator has exhibited safer behavior at least around extremum range of the strong and long period earthquake excitations and proposed for related applications. In the research, firstly the concept of seismic base isolation, history and regulations regarding seismic base isolation have been studied. Nonlinear hysteresis behavior of seismic isolator has been adopted as (Wen, 1976) model and the analytical model of superstructure – isolator –foundatıon has been evaluated using Newmark beta numerical integration method in MATLAB. Four story structure with LCRB6 seismic base isolation system is modeled in LS-DYNA software, nonlinear time history analysis of the model has been conducted using strong and long period earthquakes such as 1999 Duzce, 1995 Kobe-KJMA, 2010 Darfield, 2010 El Mayor, 1995 Kobe-Takatori and 1999 Chi-chi.