STANBUL TEKNK NVERSTES FEN BLMLER ENSTTS

BNALARIN DEPREME KARI GLENDRLMESNDE KLASK YNTEM LE

SRTNMEL SARKA SSTEMLERN KARILATIRILMASI

YKSEK LSANS TEZ n. Mh. Ouzhan AYHAN

HAZRAN 2006

Anabilim Dal : NAAT MHENDSL

Program : YAPI MHENDSL

STANBUL TEKNK NVERSTES FEN BLMLER ENSTTS

BNALARIN DEPREME KARI GLENDRLMESNDE KLASK YNTEM LE

SRTNMEL SARKA SSTEMLERN KARILATIRILMASI

YKSEK LSANS TEZ n. Mh. Ouzhan AYHAN

(501041088)

HAZRAN 2006

Tezin Enstitye Verildii Tarih : 26 Nisan 2006 Tezin Savunulduu Tarih : 15 Haziran 2006

Tez Danman : Prof.Dr. Zeki HASGR Dier Jri yeleri : Prof.Dr. Zekai CELEP (.T..)

Prof.Dr. Kaya ZGEN (.T..)

ii

NSZ

Yaplarn depreme dayankl tasarm, genellikle yaplar, depremde gelen ykleri tayabilecek ya da bir baka deyile depremde gelen titreim enerjisini tketebilecek gte tasarlayp ina etmekle salanmaktadr. Bu yaklamda depremin yapya getirdii yk ya da titreim enerjisi girdisi, olduu gibi kabul edilmekte bu girdinin dzeyine herhangi oynama yaplmamaktadr.

Oysa depreme dayankl yap tasarmnda depremde yapya gelebilecek yklere de etkiyen ve bunlar azaltan tasarm yaklam da olabilir. Yaplarn temellerinin ayrlarak depremde yapya gelen yatay yklerin ya da titreim enerjisinin azaltlmas depreme dayankl yap tasarmnda bir baka seenek olabilir. Gemi yllarda depreme dayankl yap tasarmnda yapya gelen deprem yklerini azaltma yolunda nemli admlar atlm ve yntemler gelitirilmi ve yaplara uygulanm. Bu yntemle tasarlanp yaplm nemli sayda yap iddetli depremlerin deneyinden geerek kendilerini ve temel ayrc ynteminin etkinliini kantlamlardr.

Sunulan bu almada, temel ayrc sistemlerden biri olan srtnmeli sarka mesnetler yakn mercee alnmtr ve yaplarn glendirilmesinde bilinen klasik yntemle glendirme ile yaplarn srtnmeli sarka mesnetlerle glendirilmesi arasnda eitli alardan kyaslamalar yaplarak, srtnmeli sarka sistemler hakknda bir takm yarglara varlmaya allmtr.

Bu almann gereklemesinde zamann ve engin bilgilerini benimle paylaan hocam sayn Prof. Dr. Zeki HASGRe kranlarm sunarm. Ayrca, tezin hazrlanma srecinde her trl destekleriyle yanmda olan aileme teekkr bir bor bilirim.

Haziran, 2006 Ouzhan AYHAN

iii

NDEKLER

KISALTMALAR vi TABLO LSTES vii EKL LSTES viii SEMBOL LSTES xii ZET xiii SUMMARY xv

1. GR 1

2. TEMEL AYIRICI SSTEMLER 2 2.1. Temel Ayrc Sistemlerin Genel Felsefesi 2 2.2. Yumuak Zeminlerde Temel Ayrc Sistemler 4 2.3. Ankastre Mesnetli Yap ile Temel Ayrc Sistemli Yapnn Davranlar 5 2.4. Temel Ayrc Sistemlerde Yakn Fay Etkisi 5

3. TEMEL AYIRICI SSTEMLERDE KULLANILAN ELEMANLAR 7 3.1. Genel Bilgiler ve Tarihe 7 3.2. Temel Ayrc Sistemlerinin Snflandrlmas 8 3.3. Kauuk Esasl Sistemler 9

3.3.1. Dk snml kauuk mesnetler 9 3.3.2. Yksek snml kauuk mesnetler 11 3.3.3. Kurun gvdeli kauuk mesnetler 12

3.4. Kayc Sistemler 13 3.4.1. Srtnmeli sarka mesnetler 13 3.4.2. Esnek srtnmeli temel ayrc mesnetleri 14

3.5. Yay Tipi Sistemler 16

4. KLASK YNTEMLE BNALARIN GLENDRLMES 18 4.1. Yaplarn Tama Gcnn Arttrlmas lkeleri 18

4.1.1. Yap arlnn azaltlmas 18 4.1.2. Yap snekliinin arttrlmas 18 4.1.3. Yapnn tama gcnn arttrlmas 19 4.1.4. Yapnn dinamik zelliklerinin iyiletirilmesi 19 4.1.5. Yapda burulma etkisinin azaltlmas 19

4.2. Betonarme Kolonlarn Glendirilmesi 20 4.2.1. Glendirme yntemleri 20 4.2.2. Mantolama 20 4.2.3. Mantolama ile kolon glendirilmesi zerine neriler 20 4.2.4. Betonarme kolonlarn kanat eklenerek glendirilmesi 21

iv

4.2.5. Kolonlarn glendirme yntemlerinin etkinlii 23 4.3. Perde Duvarla Glendirme 23

4.3.1. ereveleri doldurma yntemleri 24 4.3.2. Dolgu duvarla glendirmenin etkinlii 27 4.3.3. erevenin perde duvara dnmesinin yarataca sorunlar 28

5. DNYADAK TEMEL AYIRICI SSTEM UYGULAMA RNEKLER 29 5.1. The Salt Lake City and Country Binas 29 5.2. San Francisco Uluslararas Havaliman Terminali 30 5.3. Birleik Devletler stinaf Mahkemesi 31 5.4. Washington Eyaleti Acil Operasyon Merkezi 32 5.5. Svlatrlm Doalgaz Tank 33 5.6. Atatrk Uluslararas Havaliman Terminali 35 5.7. Seahawks Futbol Stadyumu 36 5.8. Benicia-Martinez Kprs 37

6. ANALZDE KULLANILACAK YAPILAR VE DEPREMLER 38 6.1. Analizde Kullanlacak Yaplar 38

6.1.1. Ksa periyotlu konut binas 38 6.1.2. Uzun periyotlu hastane binas 40

6.2. Housner iddeti 43 6.3. Analizde Kullanlan Deprem vme Kaytlar 43

6.3.1. Dzce depremi Bolu D-B ivme kayd 43 6.3.2. Erzincan depremi Erzincan D-B ivme kayd 44 6.3.3. Mexico City depremi Mexico City K-G ivme kayd 45 6.3.4. Kobe depremi Kobe D-B ivme kayd 47 6.3.5. Kocaeli depremi Yarmca D-B ivme kayd 48 6.3.6. Kocaeli depremi Sakarya D-B ivme kayd 49 6.3.7. Kocaeli depremi zmit D-B ivme kayd 50 6.3.8. Dursunbey depremi Dursunbey D-B ivme kayd 51

7. ANALZ 52 7.1. EDYY ile Analiz 52

7.1.1. Konut binasnn EDYY ile analizi 52 7.1.2. Hastane binasnn EDYY ile analizi 56

7.2. Dinamik Analiz 59 7.3. Performans Kavramna Dayal Tasarm 61

8. MALYET ANALZ 64 8.1. Konut Binasnn Maliyet Analizi 65

8.1.1. Konut binasnn klasik glendirme maliyeti 65 8.1.2. Konut binasnn SSS ile glendirilme maliyeti 67

8.2. Hastane Binasnn Maliyet Analizi 68 8.2.1. Hastane binasnn klasik glendirme maliyeti 68 8.2.2. Hastane binasnn SSS ile glendirilme maliyeti 69

v

9. SONULAR 72

KAYNAKLAR 74

EK-A : TABAN KESME KUVVETLER 76

EK-B : TABAN DEVRLME MOMENTLER 93

ZGEM 110

vi

KISALTMALAR

ABYYHY : Afet Blgelerinde Yaplacak Yaplar Hakkndaki Ynetmelik IBC : International Building Code YTL : Yeni Trk Liras SSS : Srtnmeli Sarka Sistem DBE : Design Basis Earthquake MCE : Maximum Capable Earthquake EDYY : Edeer Deprem Yk Yntem

vii

TABLO LSTES

Sayfa No

Tablo 7.1 : Binalarn eitli depremler altnda taban kesme kuvvetleri 59Tablo 7.2 : Binalarda eitli depremler altnda oluan devrilme

momentleri.. 60Tablo 7.3 : Binalarda eitli depremler altnda oluan maksimum

yerdeitirmeler.. 60Tablo 7.4 : Binalarn eitli depremler altnda ki maksimum kat teleme

alar.. 61Tablo 8.1 : Konut Binasnn klasik glendirme kaba inaat malzeme

maliyeti... 66Tablo 8.2 : Konut binasnn klasik glendirme maliyeti.. 66Tablo 8.3 : Konut binasna uygulanan srtnmeli sarka sistemin

malzeme ve iilik maliyetleri. 67Tablo 8.4 : SSS ile glendirmenin toplam maliyeti. 68Tablo 8.5 : Hastane Binasnn malzeme maliyeti.. 68Tablo 8.6 : Konut binasnn klasik glendirme maliyeti.. 69Tablo 8.7 : Hastane Binasna uygulanan SSSlerin malzeme ve iilik

maliyetleri 70Tablo 8.8 : Hastane Binasnda perdelerin ve mantolarn malzeme

maliyeti 70Tablo 8.9 : Hastane Binasn SSS ile glendirmenin toplam maliyeti. 71

viii

EKL LSTES

Sayfa No

ekil 2.1 : Sert zeminler zerinde alnm tipik kuvvetli yer hareketi ivme spektrumu................. 2

ekil 2.2 : Sert zeminler zerinde alnm kuvvetli yer hareketi teleme spektrumu. 3

ekil 2.3 : El Centro depremi ivme spektrumu......... 4ekil 2.4 : Vrana depremi, 1977, kuzey-gney bileeni deprem ivme

spektrumu. 4ekil 2.5 : Ankastre mesnetli ve temel ayrc sistem uygulanm yap

davranlar... 5ekil 3.1 : Dk snml kauuk mesnedin kesit ve elemanlar........ 10ekil 3.2 : Dk snml kauuk mesnedin ematik modeli ve kuvvet-

yerdeitirme davran.................... 10ekil 3.3 : Yksek snml kauuk mesnedin ematik modeli ve kuvvet-

yerdeitirme davran.................... 11ekil 3.4 : Kurun saplamal kauuk mesnedin kesit ve elemanlar.. 12ekil 3.5 : Kurun saplamal kauuk mesnedin kuvvet-yerdeitirme

davran.................... 12ekil 3.6 : Kurun saplamal kauuk mesnedin dorusal olan ve olmayan

omurga erisi 13ekil 3.7 : Srtnmeli sarka mesnedin kesit ve elemanlar. 14ekil 3.8 : Srtnmeli sarka mesnedin kuvvet-yerdeitirme deiimi.. 14ekil 3.9 : Esnek srtnmeli temel ayrc mesnedin kesit ve elemanlar. 15ekil 3.10 : Esnek srtnmeli temel ayrc mesnedin ematik modeli ve

kuvvet-yerdeitirme davran........ 15ekil 3.11 : Gerb yay tipi sistemler. 16ekil 3.12 : Viskoz snmleyicinin bileenleri... 16ekil 4.1 : (a) Kolonun yalnzca kesme dayanmn arttran mantolama, (b)

Kolonun hem kesme hem de moment dayanmn arttran mantolama........ 21

ekil 4.2 : Kolonun iki yanna kanat eklenmesi........ 22ekil 4.3 : Kanatla glendirmenin yatay yk altnda davrana etkisi. 22ekil 4.4 : Deiik kolon glendirme yntemlerinin karlatrmal

etkinlii........ 23ekil 4.5 : Perdelerin ereveler ile birlikte almas iin uygun

ayrntlar... 25ekil 4.6 : ereve aklnn deiik yntemlerle doldurulmasnn

dayanm ve deformasyon gc zerindeki etkileri.. 28ekil 5.1 : The Salt Lake City and Country Binas... 29ekil 5.2 : San Francisco Uluslararas Havaliman Terminali.. 30ekil 5.3 : San Francisco Uluslararas Hava Terminalinde kullanlan SSS 31ekil 5.4 : San Francisco Uluslararas Hava Terminalinin yapm.. 31

ix

ekil 5.5 : Birleik Devletler stinaf Mahkemesi.. 32ekil 5.6 : Birleik Devletler stinaf Mahkemesinde uygulanan SSS. 32ekil 5.7 : Washington Eyaleti Acil Operasyon Merkezi. 33ekil 5.8 : Washington Eyaleti Acil Operasyon Merkezinde kullanlan

SSS... 33ekil 5.9 : Svlatrlm Doalgaz Tank. 34ekil 5.10 : Tankn temeline koyulmu SSSler.. 34ekil 5.11 : Tankn temelinde ki SSSlerden birinin yakndan grnts 34ekil 5.12 : Atatrk Havalimannn dardan grnts... 35ekil 5.13 : Atatrk Havalimannda kullanlan bir srtnmeli sarka

mesnet.. 35ekil 5.14 : Seahawks Futbol Stadyumu. 36ekil 5.15 : Seahawks Futbol Stadyumunda kullanlan bir SSS. 36ekil 5.16 : Benicia-Martinez Kprs... 37ekil 5.17 : Benicia-Martinez Kprsnde kullanlan bir SSS... 37ekil 6.1 : Klasik glendirilmi Konut Binasnn 1.katnn plan........ 38ekil 6.2 : Klasik glendirilmi Konut Binasnn 2, 3, ve 4. katlarnn

plan.. 39ekil 6.3 : SSS ile glendirilmi Konut Binasnn tm katlarnn plan.. 39ekil 6.4 : Konut Binasnn boyutlu modelinden bir grnt... 40ekil 6.5 : Hastane Binasnn 1.kat plan... 41ekil 6.6 : Hastane Binasnn 2.-10. katlarn plan........ 41ekil 6.7 : SSS ile glendirilmi Hastane Binas. 42ekil 6.8 : Hastane Binasnn 3 boyutlu modelinden bir grnt.. 42ekil 6.9 : Dzce Depremi Bolu D-B ivme kayd ivme spektrumu erisi 44ekil 6.10 : Dzce Depremi Bolu D-B ivme kayd hz spektrumu erisi... 44ekil 6.11 : Erzincan Depremi Erzincan D-B ivme kayd ivme spektrumu

erisi. 45ekil 6.12 : Erzincan Depremi Erzincan D-B ivme kayd hz spektrumu

erisi. 45ekil 6.13 : Mexico City Depremi Mexico City K-G ivme kayd ivme

spektrumu erisi... 46ekil 6.14 : Mexico City Depremi Mexico City K-G ivme kayd hz

spektrumu erisi... 46ekil 6.15 : Kobe Depremi Kobe D-B ivme kayd ivme spektrumu

erisi..................... 47ekil 6.16 : Kobe Depremi Kobe D-B ivme kayd hz spektrumu

erisi..................... 47ekil 6.17 : Kocaeli Depremi Yarmca D-B ivme kayd ivme spektrumu

erisi..................... 48ekil 6.18 : Kocaeli Depremi Yarmca D-B ivme kayd hz spektrumu

erisi..................... 48ekil 6.19 : Kocaeli Depremi Sakarya D-B ivme kayd ivme spektrumu

erisi..................... 49ekil 6.20 : Kocaeli Depremi Sakarya D-B ivme kayd hz spektrumu

erisi..................... 49ekil 6.21 : Kocaeli Depremi Kocaeli D-B ivme kayd ivme spektrumu

erisi..................... 50ekil 6.22 : Kocaeli Depremi Kocaeli D-B ivme kayd hz spektrumu

erisi.. 50

x

ekil 6.23 : Dursunbey Depremi Dursunbey D-B ivme kayd ivme spektrumu erisi... 51

ekil 6.24 : Dursunbey Depremi Dursunbey D-B ivme kayd hz spektrumu erisi..................... 51

ekil 7.1 : Tasarm Depremi Spektrumu (ABYYHY-1998)..... 52ekil 7.2 : Maximum Deprem Spektrumu (IBC-2000). 52ekil 7.3 : Konut Binasnda kullanlan FP88316 temel ayrc... 54ekil 7.4 : Hastane Binasnda kullanlan FP883611 temel ayrc.. 57ekil A.1 : Konut Binas Dzce Depremi Bolu D-B kayd taban kesme

kuvveti...................................................................... 77ekil A.2 : Konut Binas Erzincan Depremi D-B kayd taban kesme

kuvveti.................................................................................. 78ekil A.3 : Konut Binas Mexico City Depremi K-G kayd taban kesme

kuvveti...................................................................................... 79ekil A.4 : Konut Binas Kobe Depremi D-B kayd taban kesme

kuvveti.. 80ekil A.5 : Konut Binas Kocaeli Depremi Yarmca D-B kayd taban

kesme kuvveti... 81ekil A.6 : Konut Binas Kocaeli Depremi Sakarya D-B kayd taban kesme

kuvveti.. 82ekil A.7 : Konut Binas Kocaeli Depremi zmit D-B kayd taban kesme

kuvveti.. 83ekil A.8 : Konut Binas Dursunbey Depremi D-B kayd taban kesme

kuvveti.. 84ekil A.9 : Hastane Binas Dzce Depremi Bolu D-B kayd taban kesme

kuvveti.............................................................................. 85ekil A.10 : Hastane Binas Erzincan Depremi D-B kayd taban kesme

kuvveti.. 86ekil A.11 : Hastane Binas Mexico City Depremi K-G kayd taban kesme

kuvveti.. 87ekil A.12 : Hastane Binas Kobe Depremi D-B kayd taban kesme

kuvveti.......................................................................... 88ekil A.13 : Hastane Binas Kocaeli Depremi Yarmca D-B kayd taban

kesme kuvveti... 89ekil A.14 : Hastane Binas Kocaeli Depremi Sakarya D-B kayd taban

kesme kuvveti................................................................... 90ekil A.15 : Hastane Binas Kocaeli Depremi zmit D-B kayd taban kesme

kuvveti.............................................................................. 91ekil A.16 : Hastane Binas Dursunbey Depremi D-B kayd taban kesme

kuvveti.. 92ekil B.1 : Konut Binas Dzce Depremi Bolu D-B kayd taban devrilme

momenti 94ekil B.2 : Konut Binas Erzincan Depremi D-B kayd taban devrilme

momenti 95ekil B.3 : Konut Binas Mexico City Depremi K-G kayd taban devrilme

momenti 96ekil B.4 : Konut Binas Kobe Depremi D-B kayd taban devrilme

momenti................................................................................ 97ekil B.5 : Konut Binas Kocaeli Depremi Yarmca D-B kayd taban

devrilme momenti... 98

xi

ekil B.6 : Konut Binas Kocaeli Depremi Sakarya D-B kayd taban devrilme momenti.................................................................... 99

ekil B.7 : Konut Binas Kocaeli Depremi zmit D-B kayd taban devrilme momenti.................................................................................... 100

ekil B.8 : Konut Binas Dursunbey Depremi D-B kayd taban devrilme momenti.................................................................................... 101

ekil B.9 : Hastane Binas Dzce Depremi Bolu D-B kayd taban devrilme momenti 102

ekil B.10 : Hastane Binas Erzincan Depremi D-B kayd taban devrilme momenti.................................................................................... 103

ekil B.11 : Hastane Binas Mexico City Depremi K-G kayd taban devrilme momenti........ 104

ekil B.12 : Hastane Binas Kobe Depremi D-B kayd taban devrilme momenti 105

ekil B.13 : Hastane Binas Kocaeli Depremi Yarmca D-B kayd taban devrilme momenti........................................................................ 106

ekil B.14 : Hastane Binas Kocaeli Depremi Sakarya D-B kayd taban devrilme momenti 107

ekil B.15 : Hastane Binas Kocaeli Depremi zmit D-B kayd taban devrilme momenti 108

ekil B.16 : Hastane Binas Dursunbey Depremi D-B kayd taban devrilme momenti........ 109

xii

SEMBOL LSTES

: Snm oran D : DBE snm eff : Efektif snm M : MCE snm A(T) : Spektral ivme katsays A0 : Etkin yer ivmesi katsays b : Binann planda x ynnde ki uzunluu BD : DBE snm katsays BM : MCE snm katsays d : Binann planda y ynnde ki uzunluu D : Yerdeitirme DD : DBE tasarm yerdeitirmesi DM : MCE tasarm yerdeitirmesi DTD : DBE toplam tasarm yerdeitirmesi DTM : MCE toplam tasarm yerdeitirmesi e : Eksantrisite f : Srtnme katsays g : Yerekimi ivmesi keff : Efektif rijitlik R : SSSde kresel yzeyin erilik yarap Ra : Deprem yk azaltma katsays RI : SSSli sistemde deprem yk azaltma katsays Sa : Spektral ivme Sv : Spektral hz SI : Housner iddeti T : Doal titreim periyodu TD : DBE efektif sistem periyodu TM : MCE efektif sistem periyodu VS : st yap iin tasarm kuvveti Vt : Taban kesme kuvveti W : Yap toplam arl WI : SSSli yapnn toplam arl

xiii

BNALARIN DEPREME KARI GLENDRLMESNDE KLASK YNTEM LE SRTNMEL SARKA SSTEMLERN

KARILATIRILMASI

ZET

Olas bir byk depreme kar zayf olan mevcut binalar eitli yntemlerle glendirilerek depreme dayankl hale getirilmelidir. Yaplar glendirmenin en bilinen yntemi klasik glendirmedir. Klasik glendirmede yapya yeni elemanlar eklenmek suretiyle yapnn tama gc artrlr. Bunu yaparken, binann periyodunun azalmas ve binann toplam yknn artmas nedeniyle, binaya depremden dolay ekstra ykler gelebilecei gz nnde bulundurulmaldr. Glendirmenin dier bir yntemi de yapy temelinden, yatay ynde rijitlii dk elemanlarla ayrmakla yaplabilir. Bunun amac yapnn periyodunu arttrarak yapya gelebilecek ykleri azaltmaktr.

Bu almada, binalar glendirme yntemlerinden klasik glendirme ve srtnmeli sarka mesnetler ile glendirme yntemleri, karlatrmal olarak ele alnm ve birbirlerine kar stnlkleri belirlenmeye allmtr. Ayrca temel ayrc sistemlerin eitleri ve klasik glendirme yntemleri de tezin ieriinde mevcuttur.

Bu ama dorultusunda, ksa ve uzun periyotlu iki ayr yap ele alnmtr. Ksa periyotlu yap 4 katl bir konut binas olup 1. doal titreim periyodu 0,461sdir. Uzun periyotlu yap ise 10 katl bir hastane binasdr ve 1. doal titreim periyodu 1,238sdir. Bu yaplar, klasik yntemle ve srtnmeli sarka sistemle olmak zere iki ayr ekilde glendirilmilerdir. Klasik glendirilmi konut binasnn 1. doal titreim periyodu 0,201sye derken, srtnmeli sarka sistemle glendirilmi konut binasnn 1. doal titreim periyodu 2,279sye kmtr. Hastane binasnda ise: Klasik glendirilmi durumda 1. doal titreim periyodu 0,761sye derken, srtnmeli sarka sistemle glendirilmi durumda 1. doal titreim periyodu 2,428sye kmtr. Daha sonra bu yaplar, 8 ayr deprem ivme izi ile zaman tanm alannda analiz edilmilerdir. Bu deprem ivme izleri 1999 Dzce Depremi Bolu ivme izi, 1992 Erzincan Depremi Erzincan ivme izi, 1985 Mexico City Depremi Mexico City ivme izi, 1995 Kobe Depremi Kobe ivme izi, 1999 Kocaeli Depremi Yarmca, Sakarya, zmit ivme izleri ve 1979 Dursunbey Depremi Dursunbey ivme izidir. Bu depremlerin yaplarda oluturduklar yer deitirmeler, kat teleme alar, taban kesme kuvvetleri ve taban devrilme momentleri belirlenmitir. Elde edilen veriler sayesinde hem farkl deprem ivme izlerinin farkl zellikte ki yaplarda oluturduu etkiler kyaslanm hem de klasik glendirme ile srtnmeli sarka sistemle glendirme arasnda kyaslamalar yaplmtr. Ayrca yaplan glendirme

xiv

yntemlerini maliyet asndan kyaslamak iin, iki yapda da uygulanan iki ayr glendirme ynteminin maliyetleri kartlmtr. Konut Binasnn Klasik Glendirme yntemiyle glendirilmesinin maliyeti 122000 YTL iken, Srtnmeli Sarka Sistem ile glendirilmesinin maliyeti 354000 YTLdir. Hastane Binasnn Glendirilmesinde ise Klasik Glendirme yaplmasnn maliyeti 450000 YTL iken, Srtnmeli Sarka Sistemle glendirmenin maliyeti 528000 YTLdir.

Sonu olarak yumuak zeminlerde, klasik glendirme yntemi tercih edilmesi gereken yntem, sert ve orta sertlikte zeminlerde ise srtnmeli sarka sistem tercih edilmesi gereken yntem olduu belirlenmitir. nk klasik glendirme yntemi yapnn periyodunu drerek yapy sert ve orta sertlikteki zeminlerin hkim periyoduna yaklatrarak yapya daha fazla yk gelmesine sebebiyet verir. Bu tr zeminlerde srtnmeli sarka sistemi yapnn periyodunu arttrdndan zeminin hkim periyodundan uzaklamasn salayarak yapya daha az yk gelmesini salar. Bu durum yumuak zeminlerde ise tam tersinedir. Srtnmeli sarka sistemle glendirme yapnn periyodunu arttrp zeminin hkim periyoduna yaklatrrken, klasik glendirme yapnn periyodunu drerek zeminin hkim periyodundan uzaklatrmak suretiyle yapya depremden gelecek yklerin azalmasn salar.

Srtnmeli Sarka Sistem ile glendirme ve klasik yntemle glendirme, maliyet asndan kyas edildiinde, Srtnmeli Sarka Sistem ile glendirmenin maliyetinin daha fazla olduu grlr. Fakat binann performansnn artmas, bir dahaki gelebilecek olan depremi hasarsz atlatp oluabilecek olan hasarn onarmndan doacak maliyet, klasik glendirmenin uzun bir zaman iinde yaplabilecek olmasndan doan zaman kayb, yapnn iinde yaayan kiilerin depremi daha az hissetmesinin verecei psikolojik etki ve yapnn ierisinde, yapdan daha pahall olan donanmlarn veya deerli eyalarn zarar grmeyecei, gibi durumlar da hesaba katlrsa, Srtnmeli Sarka Sistem ile glendirmenin uzun vadede daha ekonomik bir yntem olduu sonucuna varlabilir. Buna ek olarak, Srtnmeli Sarka Sistem ile glendirmenin Trkiyede yaygnlamas ve malzeme retiminin burada yaplmas, Srtnmeli Sarka Sistem ile glendirmenin maliyetini bir hayli aaya ekecek ve klasik glendirmeden maliyet asndan da daha ucuza mal olacaktr.

xv

COMPARISON WITH CLASSICAL METHOD AND FRICTION PENDULUM SYSTEM FOR STRUCTURES RETROFIT AGAINST

EARTHQUAKE

SUMMARY

Existing buildings which are weak against probable major earthquake have to be retrofitted by various methods as to become earthquake resistant behaviour. The most known retrofit method is classical retrofit. The capacity of structure is increased by adding new structural elements in classical method. By doing this, the period decreasing and total vertical load increasing of structure cause extra earthquake loads which must be considered. Another retrofit method can be used with isolating structure from its foundation by low lateral rigidity bearings. The goal is reducing lateral earthquake loads by increasing the period of structure.

In this study, classical retrofit method and retrofit by friction pendulum system method had been compared in order to determine better behaviour against earthquake. Also variety of base isolation systems and classical retrofit methods exist in thesis.

Two different structures that one of them has short period and another has long period, had been considered. Having short period structure is four-story-residence and its natural vibration period is 0.461 sec. Having long period structure is ten-story-hospital and its natural vibration period is 1.238 sec. These structures had been retrofitted by classical method and friction pendulum system. As the natural vibration period of retrofitting with classical method resistance building decreased to 0.201 sec, the natural vibration period of retrofitting with friction pendulum system resistance building increasedto 2.279 sec. For the hospital building, as the natural vibration period of retrofitting with classical method decreased to 0.761 sec, the natural vibration period of retrofitting with friction pendulum system increased to 2.428 sec. After that, time history analysis with 8 distinct acceleration trace had been carried out to these structures. Used acceleration traces are 1999 Duzce earthquake Bolu acceleration trace, 1992 Erzincan earthquake Erzincan acceleration trace, 1985 Mexico City earthquake Mexico City acceleration trace, 1995 Kobe earthquake Kobe acceleration trace, 1999 Kocaeli earthquake Yarmca, Sakarya, Izmit acceleration traces and 1979 Dursunbey earthquake Dursunbey acceleration trace. Displacements, story drift angles, base shear forces and base overturning moments of structures had been determined for these earthquakes. With getting results from analysis, both behaviours of structures having different character against different earthquake acceleration traces had been observed and classical retrofit and friction pendulum system retrofit methods had been compared. Also, cost analysis was done for two different retrofitted buildings in order to consider comparing retrofit methods.

xvi

In conclusion, its determined that classical retrofit method is suitable for soft soils and retrofitting by friction pendulum system is suitable for hard and middle-hard soils. Because, classical retrofit method decreases the natural vibration period of structure that closes to dominant period of hard and middle-hard soils. It causes to increase lateral loads for structure. For these soils, because the friction pendulum system increases natural vibration period of structure, the dominant period of soil dont close to the natural vibration period of structure therefore, structure is exposed to less lateral loading. This case is opposite for soft soils. As retrofitting by friction pendulum system increases the natural vibration period of structure and closes to dominant period of soil, classical retrofitting decreases the natural vibration period of structure and removes from dominant period of soil so provides to decrease earthquake loads.

Retrofitting by friction pendulum system has less cost than retrofitting by classical method if we compare two different retrofit methods about their cost. However, if friction pendulum system is used: performance of building will increase, probable next major earthquake can be overcome undamaged so retrofit cost wont exist, retrofit construction time will be shorter, earthquake will be felt less so persons who live in building will be more relax during earthquake, valuable equipments which are more expensive than buildings wont be damaged. If these important cases are considered, retrofitting by friction pendulum system method is cheaper than classical retrofit method for long time period. Moreover, whether retrofitting by friction pendulum system becomes widespread and production of friction pendulum system becomes a reality in Turkey, the cost of retrofitting by friction pendulum system will decrease and this system will more suitable than classical retrofit method.

1

1. GR

Uzun zaman binalarn deprem etkilerine kar korunmasnda ana ama, meydana gelen etkileri karlayacak biimde tayc sistemin oluturulmas ve elemanlarnn boyutlandrlmas eklinde olmutur. Bu ama genellikle daha rijit tayc sistemlerin kmasna sebep olur. Bu durumda depremde etkili olan serbest titreim periyotlar azalr ve bunun sonucu olarak da karlanmas gereken deprem kuvvetleri artar. Bu yaklamda depremin yapya getirdii yk ya da titreim enerjisi girdisi, olduu gibi kabul edilip bu girdinin dzeyine herhangi oynama yaplmamaktadr [1].

Bir yapnn etkin rezonans periyodu genellikle 0.1 ile 1.0 saniye periyot aralndadr. Bu periyot aral ayn zamanda pek ok iddetli depremin baskn periyot araln da kapsar. Doal periyotlar bu kritik aralkta bulunan yaplar zeminden aktarlan ivmeleri genellikle ykseklikleri boyunca artrrlar. Bu tr yaplarn depreme dayankl tasarmnda yap mhendislerinin karlat en nemli zorluk ayn anda hem greli kat telemelerinin hem de kat ivmelerinin snrlandrlmas kouludur. Greli kat telemelerinin snrlandrlmas, demeler arasndaki kolonlar ve blme duvarlar, tavanlar veya hafif donanmlar gibi yapsal ve yapsal olmayan elemanlardaki olas zarar azaltlabilmek iin gereklidir. Dier yandan kat ivmelerinin azaltlmas, hi yapsal hasar gzlemlenmese bile, hassas i donanmlara, eyalara, makinelere ve binann iinde yaayan insanlara gelebilecek zarar azaltmak iin gereklidir. Yapnn rijitlii artrlarak greli kat telemeleri azaltlabilir. Ancak bu durumda yapnn rijitliindeki art zemin hareketlerinin yapda glenmesiyle kat ivmelerinin artmasna neden olacaktr. Binaya esneklik katmak bu problemi zebilir. Fakat bu durumda, yapnn esneklii, rzgr yklerinde ya da kk depremlerde demelerin ayaklarn altnda hareket etmesine, blme duvarlarn atlamasna ve belki de hepsinden nemlisi greli kat telemelerinin artmasna neden olacaktr. Sismik temel ayrc yntemi, greli kat telemelerini ve kat ivmelerini ayn anda azaltmann pratik yollarndan biridir [2].

Binalarda deprem etkisinde kullanlan koruyucu nlemlerden birisi olan deprem etkisine kar temel ayrc sistem yaplmas konusunun ortaya konulmas olduka eskidir. Ancak, uygulamaya dnk teknolojinin ortaya kmas ise yeni saylabilir.

2

2. TEMEL AYIRICI SSTEMLER

2.1. Temel Ayrc Sistemlerin Genel Felsefesi

Taban yaltm kavramnn kullanlmas olduka basittir. Deprem srasnda, yeryznde bir hareket meydana gelir. Bu olay bir dalga eklinde her dorultuda yaylr ve hareket bir yapya eritiinde temellerini sallamaya balar. Temeller de kendisine bal olan tayc sistemi sallar ve sistem elemanlarnn kesitlerinde atalet kuvvetlerinin oluturduu etkiler meydana gelir. Yapnn temelinin tayc sistemden ayrlarak titreimin yapya erimesinin nlenmesi, depremde taban yaltmnn ana fikrini oluturur.

Taban yaltm olmayan ve dorudan temele bal bir sistemde deprem titreimleri temel yoluyla yapya iletilir. Bu ksa zamanda yn deitiren titreimler, temel ile st yap arasnda relatif kk yerdeitirmeler meydana getirmesine ramen, yap elemanlarna ve birleim blgelerinde nemli etkiler oluturur. Temel ayrc sistem sayesinde, yatay deprem titreimlerinin ancak bir blm st yapya geer. Bunun sonucu olarak st yapdaki etkiler azaltlm olur. Ancak, temel deprem etkisinde hareket ederken, st yapdaki yerdeitirmeler sonucu, temel ile yap arasnda nemli bir relatif hareket grlr [1].

ekil 2.1 : Sert zeminler zerinde alnm tipik kuvvetli yer hareketi ivme spektrumu

3

Yaplara depremlerde gelen yatay yklerin yaplarn dinamik zelliklerine gre deiimini gsteren mukabele spektrumlarnn incelenmesinden aadaki sonular karlabilir (ekil 2.1, ekil 2.2).

ekil 2.2 : Sert zeminler zerinde alnm kuvvetli yer hareketi teleme spektrumu

Uzun periyotlu yaplara gelen deprem ykleri ve ivmeleri kktr. Yapnn periyodu "uzatlrsa" daha kk bir deprem kuvvetine gre tasarm yeterlidir. Yapya daha az deprem kuvveti gelecektir. Ancak uzun periyotlu yaplar daha ok telenmektedir. Yap periyodu daha uzun ise ivme azalacak, ancak telenme artacaktr.

Yapnn snm artrlrsa yapya gelen hem ivme hem de telenme azalacaktr.

Yapnn periyodu yaklak 2.0-2.5 s 'ye kadar uzatlrsa, deprem kuvvetlerinde nemli bir azalma olmaktadr.

Yap periyodu yapnn ktlesi ile doru, rijitlii ile ters orantldr. Yapnn arlnn azaltlmas daha g olduu iin yapnn rijitlii azaltlabilir ve yap periyodu uzatlabilir.

Yap tabanna konulacak yaltm aralarnn:

Dey ynde rijitlii byk olmaldr. Bylece dey ynde tabanda rijit ktle olarak dnmesi azaltlmaldr.

Yaltm aralar yapnn dey ykn normal kullanm koullarnda byk gvenlikle tayabilmelidir.

Temel ayrc kullanlmasyla, depremde gelecek kuvvetleri azaltarak yap hasarn nleme ve yapnn her koulda kullanmn salanacaktr. ekil 2.3'ten grlecei

4

gibi yaplarn altna yatay yklere gre rijitlii az olan temel ayrclar konularak yapnn periyodu uzatlrsa yaplara gelen yatay yklerde 5 kat azalma olmaktadr.

ekil 2.3 : El Centro depremi ivme spektrumu

2.2. Yumuak Zeminlerde Temel Ayrc Sistemler

Yap yumuak zemin zerinde ise; ekil 2.3'te verilen spektrum rnei olduka sert bir zemin zerinde ve depremin merkezine olduka yakn bir noktada llm El-Centro 1940 depreminin kaydndan hesaplanmtr. Ancak daha yumuak zeminler zerinde ve olduka uzakta olmu depremlerin kuvvetli yer hareketi kaytlarndan hesaplanm spektrumlar biraz farkldr.

ekil 2.4 : Vrana depremi, 1977, kuzey-gney bileeni deprem ivme spektrumu

5

2.3. Ankastre Mesnetli Yap ile Temel Ayrc Sistemli Yapnn Davranlar

ekil 2.5'de ankastre mesnetli bir yap ile temel ayrc sistem uygulanm yapnn deprem esnasndaki davran grlmektedir. Ankastre mesnetli tayc sistem yatay deprem ykn binaya st katlara doru lineer artan ekilde uygulamakta ve dolaysyla yksek kat kuvvetleri ve byk kat telenmeleri meydana gelmektedir.

Temel ayrc sistem uygulanm bir yapda ise nemli yerdeitirmeler temel ayrc kat seviyesinde oluur ve styap neredeyse rijit telenme hareketi yapar. Kat kuvvetlerinin azalmas sonucu yapdaki yerdeitirmelerin istenen snrlar ierisinde kalmas salanr. Bylece tayc sistem ve yapsal olmayan mimari elemanlardaki hasar nlenerek yap gvenlii arttrlm olur [4].

ekil 2.5 : Ankastre mesnetli ve temel ayrc sistem uygulanm yap davranlar

2.4. Temel Ayrc Sistemlerde Yakn Fay Etkisi

1994 Northridge depremi ile temel ayrc sistemler ilk olarak ciddi bir tehdit almtr. Aktif fay yaknlarnda elde edilen sismik kaytlarda yksek periyotlu bileenler tespit edilmitir. Bu bileenler temel ayrc sisteminde rezonans benzeri byk yatay yer deitirmeler meydana getirmektedir. Ynetmeliklerde de bu sebeple aktif faylarn belli bir mesafe yaknnda yaplara temel ayrc uygulanmamas gerektii belirtilir.

Bunun zerine temel ayrclar korumak iin temel ayrclarn seviyesinde pasif viskoz snmleyiciler eklenmitir. Bu sayede temel ayrc hareketi snrlandrlm fakat bu seferde st yapdaki katlar aras deplasmanlar ve ivmeler artmtr. Bu ise temel ayrc sistem felsefesine tamamen terstir. Temel ayrc seviyesinde eklenmesi

6

gereken optimum snm miktar ise yer hareketinin dinamik karakteristiklerine bal olduundan nceden kesin olarak belirlenmesi zordur. Konu ile ilgili olarak 1998 ylnda ABD ve Japonyal aratrmaclar 5 yl sren ortak bir alma yapmlar ve temel ayrc seviyesinde yerletirilmek zere yar aktif snmleyiciler gelitirmilerdir. Bu tr yar aktif temel ayrclar sayesinde hem temel ayrclar korunmakta hem de st yapdaki katlar aras deplasman ve ivmeler artmamaktadr [5].

7

3. TEMEL AYIRICI SSTEMLERDE KULLANILAN ELEMANLAR

3.1. Genel Bilgiler ve Tarihe

lk olarak 1909 ylnda ngiltere'nin Scarborough ehrinde tp doktoru olan Calantarients tarafndan kayc bir sistem nerilmitir. Bu ynteme gre, temel ayrm malzemesi olarak kum, mika ve pudra kullanlarak yap ile temel birbirinden ayrlm, yapnn yatay ykler altnda kayma hareketi yapaca ve styapya aktarlan kuvvetlerin azalaca ngrlmtr. O yllarda bu yntemin patenti alnm ve boru hatlarna uygulanmtr.

1908 ylnda talya'da 160000 kiinin lmne sebep olan Messimo-Reggio depremi sonrasnda talya hkmeti tarafndan atanan komisyon depreme dayankl yap tasarm iin iki adet yaklam gelitirmitir.

Binann temelde kum tabakas ile zeminden ayrlmas veya kolonlarn altna binann yatayda hareket etmesine izin veren bilya rulman yataklarn kullanlmas

Yap ykseklii snrlamalar ve yatay kuvvet altnda ankastre mesnetli tasarm

Bu tarihlerde ikinci yaklam kabul edilmi ve kayc temel ayrc sistemleri kullanlmamtr.

Wright, 1921 ylnda Tokyo'daki Imperial Hotel'in temellerinde temel ayrm fikrini ilk uygulayan kii olmutur. Wright, birbirine yakn aralklarla yerletirilen kazklarla yumuak ve amurlu bir zemin tabakasn daha aada bulunan olduka iyi durumdaki bir zemin tabakas ile birletirmitir. Imperial Hotel, 1923 ylndaki Tokyo depreminde ayakta kalabilen ender birka yapdan biri olmutur.

Hindistandaki 1930 Dubai ve 1934 Bihar depremlerinde temeli zerinde kayabilen kk yma yaplarn depremi atlatabildii ancak ankastre mesnetli davranan yma yaplarn ykld grlmtr. Bu gzlemlere dayanarak Arya tarafndan yma yaplar iin kayc bir sistem nerilmitir. Sarsnt tablas kullanlarak yaplan deneyler bu yaklamn geerliliini gstermitir.

Depreme kar gvenliin arttrlmasndaki ilk yaklamlardan biri olarak binalarn birinci katnn esnek yaplmas fikri ileri srlmtr. Bu yaklam ilk olarak 1929 ylnda Martel tarafndan nerilmitir. Bu konuda daha sonra 1935 ylnda Green ve 1938 ylnda Jacobsen tarafndan allmtr. Fintel ve Khan ise deprem hareketinde

8

oluan taban kesme kuvvetlerini azaltmak amacyla birinci kat kolonlar akma dayanmnn yksek olmas gerektiini nermitir. Bu konudaki ilk bilgisayar program Chopra tarafndan yazlmtr.

Binalarda birinci katn esnek yaplmasnn zor olmas sebebiyle eitli temel ayrc mesnet mekanizmalar nerilmitir. Bu mekanizmalarn bazlar patentlenip test edilmi ancak deprem hareketinin yapya herhangi bir ynde geliigzel olarak gelebilecei gerei bunlarn yaygnlamasn engellemitir. Bunun sonucu olarak her ynde harekete izin veren kresel mesnetlerin veya iki ynde hareket edebilen mesnetlerin kullanlmas fikri arlk kazanmtr.

indeki 1976 Tangshan depreminde, duvar altlarnda yaklak 6 cm. kaymaya izin veren yma yaplarn depremi atlatt grlmtr. Daha fazla teorik analiz sonrasnda 1/8 leinde sarsnt tablas testi ve 1/1 leindeki bir binada patlama testi yaplmtr. Bu yaklamla bir dizi kk bina ina edilmitir. Bunlarn en by Beijing'te ina edilen 4 katl renci yurdu binasdr. Bu binada temel zerinde ve zemin kat duvar altlarnda paledyen plakalar arasna yerletirilen zel kum katmam kayma yzeyini oluturmaktadr.

Modern anlamda temel ayrmna sahip yaplar, yapnn temeli ve taban arasna yerletirilen yatay ynde esnek ve dey ynde rijit olan tayclar iermektedir. Bu tayclar temel ayrc sistemleri olarak bilinmektedir. Bu ayrm ileminde kullanlan kauuk veya kompozit birleimli zel mesnetlere temel ayrc denilmektedir. Gnmzde yaygn olarak kullanlan temel ayrc sistemlerinin ou ya doal kauuk veya sentetik bileimli elastomer temel ayrclardan veya kayma yzeyi teflon ya da paslanmaz elik olan kayc sistemlerden olumaktadr [6].

3.2. Temel Ayrc Sistemlerinin Snflandrlmas

Gnmzde kullanlmakta olan temel ayrc sistemleri u ekilde snflandrlabilir.

Kauuk esasl sistemler

Tabakal kauuk mesnetler

Dk snml kauuk mesnetler

Yksek snml kauuk mesnetler

Kurun saplamal kauuk mesnetler

Kayc sistemler

Srtnmeli sarka mesnetler

Esnek srtnmeli temel ayrc mesnetleri

Yay tipi sistemler

9

3.3. Kauuk Esasl Sistemler

Doal kauuk mesnetler ilk olarak Makedonya'nn skp ehrinde bir okul binasnda kullanlmtr. Bu bina 3 katl bir betonarme yap olup 1969 ylnda tamamlanmtr. Mesnet sistemi olarak doal kauuk bloklar kullanlm ancak mesnet ierisine elik plakalar yerletirilmediinden dey ynde istenen rijitlik salanamamtr Ayrca kauuk bloklarn yanlara doru imesi sz konusu olmutur. Sistemin dey yndeki rijitlii yaklak olarak yatay yndeki rijitliinin birka kat olduundan ve kullanlan kauuk greli olarak snmsz olduundan deprem hareketi esnasnda bina ileriye veya geriye doru sallanp yukarya doru srayabilmektedir. lerleyen zamanlarda mesnetler elik plakalarla takviye edilerek bu zorluklarn stesinden gelinmitir. Bu sistem bugn hala kullanlmakta olup zaman zaman incelenmektedir.

Bina tamamlandktan sonra birok bina da benzer ekilde doal kauuk mesnetlerle ina edilmi ancak bu binalarda mesnetlerin yanal burkulmasn nleyici ve dey rijitlii arttrc elik plakalar kullanlmtr. elik plakalar, yatay rijitliin birka yz kat kadar dey rijitlik salamaktadr. Bu mesnetler ayn zamanda yaplarn vibrasyon ayrmn da salamaktadr.

3.3.1. Dk Snml Kauuk Mesnetler

Dk snml kauuk mesnetler ek snm aralar olan viskoz snmleyiciler, elik ubuklar, kurun ubuklar gibi elemanlar ile birleik olarak Japonya'da yaygn bir biimde uygulanmtr. Japonya'da kullanlan bu mesnetler doal kauuk ierirken, Fransa'daki baz projelerde ise neopran kullanlmtr.

Bu tip temel ayrclar iki kaim d elik plaka arasnda pek ok ince elik levha ierir. Kauuk tek bir ilemle yksek scaklk ve basn altnda elie yaptrlr. Arada kullanlan ince elik levhalar kauuun eilmesini ve burkulmasn nlerken dey rijitlie yksek derecede katk yapar. Ancak bu elik levhalarn yatay rijitlie nemli bir katks yoktur nk yatay rijitlik kauuun kayma modl tarafndan belirlenmektedir. %100 kayma ekil deitirmeleri zerine kadar kaymada malzemenin davran lineerdir. Malzemede snme gzlenmezken kayma modl uzun dnemli etkiler altnda deimemektedir.

Kauuk esasl dairesel temel ayrclar u aamalardan geerek retilmektedir.

Kauua mekanik dayanm, ekme dayanm, rijit ve snm arttrc katk maddeler

konur. Rijitlik ve snm art iin doal kauua karbon siyah konur ve kartrlr.

Kauuk rulo yaplr.

Kauuk rulo belirli bir kalnlkta daire biiminde kesilir.

10

Kauuklar kat kat yerletirilir ve aralarna birka mm. kalnlnda elik levhalar

konur. Levhalarn kauua iyi yapmas iin yzeyleri parlatlr.

Yzeylere yaptrc maddeler konur.

Kauuk vulkanize edilir. Bu ilem srasnda kauuk kalptan dar taabilir.

Kalbn evresine konan kauuk elii paslanma ve yangn etkilerinden korur.

Dk snml tabakal kauuk mesnedin kesidi ve elemanlar ekil 3.1'de, sistemin ematik modeli ve kuvvet-yerdeitirme davran ekil 3.2'de gsterilmitir.

ekil 3.1 : Dk snml kauuk mesnedin kesit ve elemanlar

ekil 3.2 : Dk snml kauuk mesnedin ematik modeli ve kuvvet-

yerdeitirme davran

11

Dk snml kauuk mesnetlerin pek ok avantaj vardr. Bu mesnetler kolay imal edilebilir, kolay modellenebilir ve mekanik zellikleri scaklktan ve zamandan etkilenmez. Tek bir saknca ise genellikle bu mesnetlerle birlikte ek bir snm sistemine ihtiya duyulur. Bu ek snm sistemlerinin dm noktas balantlar dikkatli ve zenli hazrlanmaldr. Metal snmleyicilerin kullanlmas durumunda yorulma etkileri oluabilir.

3.3.2. Yksek Snml Kauuk Mesnetler

Yeteri kadar bnyesel snm ieren ve yapda ekstra snm elemanlarna ihtiyac ortadan kaldran doal kauuk mesnetler 1982 ylnda ngiltere'de gelitirilmitir. Snm, ekstra karbon blok, ya ve reine gibi dolgu elemanlaryla arttrlmtr. %100 kayma ekil deitirmesinde snm %10 ile %20 arasnda arttrlmtr.

Malzeme, %20'den kk kayma ekil deitirmelerinde, dk sismik yk ve rzgr ykleri altnda cevab minimize eden, yksek snm ve yksek rijitlikte lineer olmayan davran gstermektedir. %20-%120 kayma ekil deitirmesi aralnda malzemenin kayma modl dk ve sabittir. Yksek ekil deitirmelerde ise kauuktaki ekil deitirme kristalizasyonu dolaysyla malzemenin kayma modl artar ve bu etken de enerji snmlemesini arttrr. Rijitlikteki ve yksek ekil deitirmelerde snmdeki artma, dk sismik ykler altnda rijit, tasarm seviyesindeki sismik ykler altnda snek ve lineer, tasarm seviyesini aan sismik ykler altnda ise deplasmanlarn snrlanabildii sistemler retmek iin kullanlr.

Yksek snml kauuk sistemlerin bir dier avantaj da evre titreimlerinin azaltlmasnda kullanlabilmeleridir. Temel ayrclar, trafik ve komu yeralt demiryolu hatt gibi unsurlarn yap zerinde yaratt yksek frekansl dey titreimlerin filtrelenmesinde rol oynar. ekil 3.3'de, sistemin ematik modeli ve kuvvet-yerdeitirme davran gsterilmitir.

ekil 3.3 : Yksek snml kauuk mesnedin ematik modeli ve kuvvet-

yerdeitirme davran

12

3.3.3. Kurun Gvdeli Kauuk Mesnetler

Kurun gvdeli kauuk mesnetler ilk olarak 1975 ylnda Yeni Zelanda'da kullanlmaya balandndan bu mesnetlere Yeni Zelanda mesnedi de denilmektedir. Bu mesnetler Yeni Zelanda, Japonya ve ABD'de yaygn ekilde kullanlmtr. Kurun gvdeli mesnetler aslnda kompozit kauuk mesnetler olup dk snml kauuk mesnetlere benzemektedir. Ancak mesnedin deliklerine yerletirilen bir veya birka kurun ksm ierir. Kurun ksmn mesnetle beraber almas iin, nceden retilen deliin kurunun apndan daha kk tutulmas ve kurunun delie kuvvet uygulanarak yerletirilmesi gerekmektedir.

ekil 3.4 : Kurun saplamal kauuk mesnedin kesit ve elemanlar

Bu mesnetlerdeki elik plakalar kurunu kesmede ekil deitirmeye zorlar. Kurun ekirdek teorik olarak 10 MPa gerilme civarnda fiziksel olarak ekil deitirirken mesnedin bilineer cevap retmesini salar. Bu mesnetler histeretik snmleyiciler gibi davranrlar. Histeretik snmleyici elemanlarn kuvvet-yerdeitirme zellii gereki olarak lineer olmayan diferansiyel denklemler kullanlarak modellenebilmektedir.

ekil 3.5 : Kurun saplamal kauuk mesnedin kuvvet-yerdeitirme davran

13

ekil 3.6 : Kurun saplamal kauuk mesnedin dorusal olan ve olmayan omurga

erisi

ekil 3.5de temel ayrmndaki tipik bir yatay kuvvet ve yerdeitirme ilikisi grlmektedir. Bu tr sistemler dorusal sistem olarak bilinir ve esas iki parametresi sz konusu olur. Bunlar rijitlik ve edeer viskoz snmdr:

Eer sistemde snm kk ise, kuvvet-yerdeitirme ilikisi dz bir izgiye yaklar. Ancak, evrim trnden snm durumunda, yk arttka evrimlerin alan da byyecektir. Bunlarn ularnn birletirilmesinden ortaya kan eri ekil 3.5de gsterilmi olup, sistemin Omurga Erisi olarak bilinir. Bu eri ekil 3.6da gsterildii gibi, tamamen dorusal olabilir. Ancak, temel ayrc sistemlerinin omurga erisi genel olarak dorusal olmayan trden ortaya kar, ayrmdaki kuvvetin akma snrna erimemesi durumunda, eer snm yoksa davran tamamen omurga erisi zerinde ileri-geri eklinde olacaktr. Eer nemli bir snm varsa davran ekil 3.5deki gibi, omurga erisini ortada brakan bir evrimsel eri zerinde ortaya kacaktr. Byle bir sistem, elastik yay ve viskoz snmle modellenebilir. Eer omurga erisinin ekil 3.6daki gibi elastik ve pekleen ksmlar mevcutsa, akma durumundan sonra pekleme rijitliinin gz nne alnmas gerekli olur [1].

3.4. Kayc Sistemler

Kayc temel ayrc sistemleri dnlen en eski ve en basit sistemdir. Salt kayc bir sistem ilk olarak 1909 ylnda Calantarients adl bir tp doktoru tarafndan ngiltere'de nerilmitir. Kayc mesnetlerde en ok kullanlan malzemeler boluklu veya boluksuz teflon ve paslanmaz eliktir. Sistemin srtnme zellikleri ortamn scakl, hareketin hz, yorulma derecesi ve srtnme yzeyinin temiz olup olmamas gibi baz parametrelere baldr.

3.4.1. Srtnmeli Sarka Mesnetler

Srtnmeli sarka sistemi, ekil 3.7de gsterildii gibi iki paslanmaz elik levha arasna yerletirilen srtnme katsays dk kompozit malzeme ile kapl bir

14

kaycnn hareketinden oluur. Bu kayc temas ettii levhann kresel yzeyi boyunca haraket eder. Sistem, geometrisi nedeniyle st yapy denge konumuna zorlayan bir zellie sahiptir. Bu sistemlerde yaplarn burulma etkileri en aza indirgenmitir. Bunun sebebi ise ktle merkezi ile rijitlik merkezinin st ste dmesidir [8].

Kayc, kresel yzeyde hareket ettike, mesnetlenen ktle ykselir ve sistem iinde geri arm kuvveti elde edilir. Mafsall kayc ile kresel yzey arasndaki srtnme sistemin snmn salar ve dolaysyla srtnme ile deprem enerjisi snmlenir. Temel ayrcnn efektif rijitlii ve yapnn periyodu konkav yzeyin erilik yarap tarafndan kontrol edilir ve yapnn ktlesinden bamszdr. stenen periyot deeri erilik yarapnn deitirilmesi ile elde edilir. ekil 3.8de srtnmeli sarka mesnedin kuvvet-yerdeitirme deiimi verilmitir.

Mesnedin kinematii ve uygulamas konkav yzeyin stte veya altta olmasndan etkilenmez.

ekil 3.7 : Srtnmeli sarka mesnedin kesit ve elemanlar

ekil 3.8 : Srtnmeli sarka mesnedin kuvvet-yerdeitirme deiimi

3.4.2. Esnek Srtnmeli Temel Ayrc Mesnetleri

Esnek srtnmeli temel ayrc sistemi, son yllarda Mostaghel ve Khodaverdian tarafndan nerilmitir. Bu temel ayrclar birbirleriyle srtnmeli olarak temas eden teflon kaplamal eit merkezli daireler halindeki plakalardan ve merkezi kauuk

15

ekirdekten olumaktadr. Merkezi kauuk ekirdek, mesnet yerdeitirmesinin ve hzn mesnet ykseklii boyunca datlmasn salamaktadr. Kauuktaki kesme gerilmesini snrlandrmak ve daha byk yerdeitirme yetenei kazandrmak amacyla klasik elik tabakal kauuk mesnetlere srtnmeli plaka eklenerek esnek srtnmeli temel ayrc sistemleri dzenlenmitir.

Esnek srtnmeli temel ayrc sistemi, merkezi ve evresel kauuk ekirdekle birbiri zerinde kayabilen yass kayc halkalardan olutuu iin kayc tipli temel ayrc sistemleri grubuna girmektedir. Yaplan birok deneyle deprem etkileri altnda davran incelenmi ve iyi sonular elde edilmitir.

Esnek srtnmeli temel ayrc mesnedinin kesit ve elemanlar ekil 3.9da sistemin ematik modeli ve kuvvet-yerdeitirme davran da ekil 3.10'da gsterilmitir.

ekil 3.9 : Esnek srtnmeli temel ayrc mesnedin kesit ve elemanlar

ekil 3.10 : Esnek srtnmeli temel ayrc mesnedin ematik modeli ve kuvvet-

yerdeitirme davran

16

3.5. Yay Tipi Sistemler

Kauuk esasl ve kayc temel ayrc sistemleri genellikle yatay ynde temel ayrmn salamak amacyla kullanlr. Eer depremin dey bileenine kar dey ynde de temel ayrm salanmak isteniyorsa genellikle kullanlmas tercih edilen temel ayrc sistemleri sarmal yaylardan oluan yay tipi sistemlerdir. Almanya'da Gerb firmas yay tipi temel ayrclar ve bunlarn deiik kombinasyonlar zerine retim yapmaktadr. Bu sistemlerde elik yaylar snmsz olup sistem daima viskoz snmleyicilerle beraber kullanlmaktadr. ekil 3.11'de Gerb salt yay tipi bir temel ayrc ve viskoz snmleyici ile birletirilmi bir yay tipi temel ayrc grlmektedir.

ekil 3.11 : Gerb yay tipi sistemler

ekil 3.12te yay tipi sistemlerin bileenleri grlmektedir.

ekil 3.12 : Viskoz snmleyicinin bileenleri

17

elik yaylar ekme gerilmesi tayamad iin viskoz snmleyici ile birleik yay sistemleri retilmitir. Bunlar hem ekme hem de basn kuvveti tayabilirler. Viskoz snm iki bileenden olumaktadr. Snmn ilk paras yksek viskoz svyla doldurulmu evresel klf, dier paras da yaya mesnetlenmi pistondur. Bu sistemde mekanik enerji s enerjisine dntrlmektedir. Viskoz snmle birlikte sistemin dey dorultusunda %20 ile %30 aras kritik snm elde edilmektedir. Dey frekans genellikle yatay frekansn 3 ile 5 kat arasndadr.

Bu sistemlerin daha ok makine ekipmanlarnn titreim ayrm ve nkleer g santrallerinin titreim temel ayrm gibi uygulamalar mevcuttur ancak bina tipi sistemlere de uygulanmaktadr. Bu sistemlerin matematik modellemesi olduka karmaktr [7].

18

4. KLASK YNTEMLE BNALARIN GLENDRLMES

4.1. Yaplarn Tama Gcnn Arttrlmas lkeleri

Yaplarn tama gcnn arttrlmasnda iki durum gz nne alnr: a. Yap tayc elemanlar hasar grm olup, tama glerini yitirmilerdir. Bu

elemanlarn eski tayclklarna, glerine kavuturulmas amalanr.

b. Yapda herhangi bir deiiklik nedeni ile tayc elemanlarn tama glerinin

daha st dzeyinde bir tama gcne kavumalar amalanr.

Bir yapnn her iki durumda tama gcnn arttrlmas hasarn nedenine baldr. Ama hasarn nedenlerini ortadan kaldracak nlemlerin saptanmas ve hasarn oluturduu mukavemet kaybn gidermek veya hasarn bir kez daha olmamas iin gerekli olan glendirme nlemlerinin belirlenmesidir. Farkl hasar nedenleri farkl iyiletirme ilkelerinin uygulanmasn gerektirir. Bunun dnda kullanlacak ortak nedenler de vardr. Bu ortak nedenlere ksaca aada deinilmitir.

4.1.1. Yap Arlnn Azaltlmas

Herhangi bir tayc elemanda (atlamann) olma nedenlerinden biri de ar yklenmi olmasdr. Ykn azaltlmas ile atlamann ilerlemesi nlenebilir. Ayrca yap yknn azaltlmas deprem yklerinin de azalmasna neden olur.

4.1.2. Yap Snekliinin Arttrlmas

Bir yapnn sneklii, o yapnn enerji yutma kapasitesidir. Betonarme karkas

binalarda, kolon ve kirilerin birleim noktalarnn atlamas sonucu bu noktalar

mafsala dnerek enerji yutarlar. Mafsallaan birleim noktalarnda yk tama

gcnde belirgin bir azalma olmamaldr. Depremden hasar gren yaplarn tama

gcnn arttrlmas iin kesit bytlmesi, ereve boluklarna perde duvar

yerletirilmesi gibi nlemler alnmaktadr. Bu nlemler genellikle yapnn

dktilitesini deil, rijitliini arttrrlar. Ayrca kesit bytlmesi durumunda da

yksek oranda donat kullanldndan rijitlik artar, dktilite azalr.

19

4.1.3. Yapnn Tama Gcnn Arttrlmas

Bir yap tayc sisteminin mukavemeti az ise, yapda hasarlar oluabilir. Bir tayc elemann mukavemeti yeterli dzeye eritirilirse, o tayc sistemde bir hasar gzlenmez. Bu nedenle bir elemann tama gc yetersiz ise, mukavemetinin arttrlmas gerekir. Depremde hasar grm yapnn yatay kuvvetlere kar tama gc azalr. Dey ykler deimemitir. Ancak depremin oluturduu hasar yapnn dey yk tama gvenliini de azaltmtr. Depremin oluturduu yatay kalc yer deitirmeler sonucu atlayan kolon ve kiri en kesitleri mukavemetlerini kaybeder. Yapnn dey ykleri tama gvenlii kritik noktalara ulaabilir. Yap gl bir depremin tekrar sonucu yklabilir. Yapda depremde gelen yatay, ykleri tayacak elemanlar yetersiz ise ya bu elemanlarn yatay yk tama gleri artrlr ya da yeni yatay yk tayacak elemanlar yerletirilir.

Bu durumda yapnn onarm iin iki aamal bir alma gerekir: 1. Dey yk tama gc; yapnn askya alnarak eleman en kesitlerinin

mantolanmas ile

2. Yatay yk tama gc, yapya yanal yk alacak perdelerin eklenmesi ile

salanr.

4.1.4. Yapnn Dinamik zelliklerinin yiletirilmesi

Yapnn z titreim periyodu ile zeminin hakim titreim periyodunun yakn olmas ile oluan "Rezonans" sonucu bir yap hasar grm ise, yapnn dinamik zellikleri deitirilip, yap z titreim periyodu ile zemin hakim periyodunun birbirinden uzaklatrlmasna allr. Bunun iin zeminin hakim titreim periyodunun belirlenmesi baka bir deyile zeminin dinamik zelliklerinin saptanmas gerekir.

Yap rijitliinin st katlardan aa doru artmas yapnn snm orann arttrr. Yap depremden gelen enerjiyi ksa srede snmlemelidir.

4.1.5. Yapda Burulma Etkisinin Azaltlmas

Deprem sonucu oluan hasarlarn birou, yapnn katlarndaki arlk ve rijitlik merkezlerinin akmamas sonucu oluan (burulma) etkisi ile meydana gelmektedir.

Yaplardaki "perde duvarlarn" bir yanda toplanm olmas veya tayc olmayan blme duvarlarn katlarda dengeli olarak dalmam olmas, yapnn arlk ve rijitlik merkezleri arasnda fark oluturmasna neden olmaktadr. Sonuta oluan (burulma etkisi), burulmaya gre hesap edilmemi elemanlarda, atlamalar meydana getirerek yapnn gvenliini azaltabilir [9].

20

4.2. Betonarme Kolonlarn Glendirilmesi

4.2.1. Glendirme Yntemleri

Betonarme kolonlarn glendirilmesi onlarn eksenel yk, moment ve kesme kuvveti tama glerinin artrlmasdr. Bu ilem genellikle ya betonarme kesitin artrlmas, kolona yeni donatl en kesit eklenmesi ya da kolonun elik bir kafes iine alnarak betona yandan destek verilerek tama gcnn artrlmasdr. Konulan elik ereve de dey yk tama gcn artracaktr.

Betonarme kesitin artrlmas ya kolonun btn evresinde olur buna "mantolama" ya da "gmlek geirme" denir; ya da kolonun yalnzca iki kenarna yeni kesitler eklenir. Bu yntem de "kanat ekleme" olarak nitelenir.

elik kafes iine alarak glendirmede birbirinden farkl iki malzemenin birlikte almas iin elik kafes ile beton arasnda tam bir yapma ve elik kafesin kolonun eksenel yknden pay alacak biimde kirilere de balanmasdr.

4.2.2. Mantolama

Betonarme kolonun betonarme elemanlarla onarm ya da glendirilmesi kolonun beton en kesidinin ve boyuna donatsnn artrlmasdr. Donat miktar olarak artrlr ancak yzde olarak ayn kalabilir ya da artrlabilir. Glendirmede en nemli nokta kolona eklenen blme eski var olan blmden yk aktarlmasdr. Mantolamann temel amac kolonun dey yk tama kapasitesini artrarak dey yklere kar gvenlik payn ykseltmektir.

Genellikle bir katta kolon mantolanmasna ihtiya varsa, bu temele kadar inmeli ve manto donats temele filizlerle balanmaldr. Kolonun mantolanmasyla deien rijitlik, daha byk deprem momentlerinin kolonda dolaysyla temelde olumasna yol aar. Bu durumda temelin de incelenmesi sz konusu olabilir [1].

4.2.3. Mantolama le Kolon Glendirilmesi zerine neriler

1-Kolonlarn betonarme mantolama ile glendirilmesinde boyuna donat oran %l'den az olamayaca gibi, % 1 'in ok zerine de klmamaldr. nk donat oran % 1 olan kolonlarn snek davranan en ekonomik donat oranl kolonlar olduu deneysel olarak karlmtr.

2- Hasarsz kolonun mantolanmas ile elde edilen elemann, tm kesit (manto dhil) iin hesaplanan rijitlii ve dayanm %10 azaltlmaldr. Hasarl kolonun mantolanmas ile elde edilen elemann bir dkm varsaym ile hesaplanan rijitlii, %30, dayanm ise %10 azaltlmaldr [11].

21

3- ekil 4.1(a)da gsterilen biimde onarm ile kolonun kesme kuvveti tama kapasitesi artarken moment ve eksenel yk tama gcnde bir art olmaz. Buna karlk ekil 4.1(b)deki gibi bir onarm ile mantolanm blm boyuna donatlarnn mevcut kolon boyuna donatlan ile balants salanm ise kesme kuvveti tama gcnn art yannda moment ve eksenel yk tama gcnde de artlar beklenmelidir.

(a) (b)

ekil 4.1 : (a) Kolonun yalnzca kesme dayanmn arttran mantolama, (b) Kolonun hem kesme hem de moment dayanmn arttran mantolama

4-Yaplan deneylerde hasarsz kolonlarn glendirilmesinde kolon yknn askya alnd ve onarmn yk altnda yapld durumlarda mantolamann etkinliinin % 90'a ulatn, hasarl kolonlarda yaplan mantolama sonras ykleme deneylerinde ise kolonun yknn askya alnarak yaplan mantolamann % 80 etkili olduu, kolonun askya alnmadan yk altnda mantolamann yapld durumlarda ise etkinliin ancak % 50 kadar olduu gzlenmitir. Bu adan hasarl kolon onarmnn kesinlikle kolonun yk askya alnarak yaplmas nerilmektedir.

Yap zerindeki ykn boaltlmas baz artlara bal olarak u ekillerde yaplabilir; mevcut ilave inaatn kaldrlmas, payanda ve verenlerle yk almak, yeni elemanlarla kesitlere n gerilmeler uygulamak [12].

4.2.4. Betonarme Kolonlarn Kanat Eklenerek Glendirilmesi

Kolonlarda uygulanan bir baka glendirme biimi kolonun iki yanna kanat biiminde perde duvar eklenmesidir. (ekil 4.2.) Bu yntem ile perdenin yatay donats kolonun yatay donatlarna kaynaklanmaktadr. Daha sonra betonlama ile eski kolon betonunun yeni perde betonu ile tek para olarak birlikte almas salanmaktadr.

22

Kanat eklenerek takviye edilmi kolonlar zerinde yaplan deneylerde kanatsz ve kanatl kolonun yatay ykler altnda davran incelenmitir. Kolonlara kanat eklenmesi ile hem moment hem de kesme kuvveti tama gc artmaktadr. nce olan kanatlardaki basn blgesi betonunun etriyelerle kstlanmas olduka g olduu iin genellikle sneklik art az olmaktadr.

ekil 4.2 : Kolonun iki yanna kanat eklenmesi

Ancak daha sonradan yaplan deneylerde kolona eklenen kanatlar kolon kalnlnda olduu ve ekirdek betonu etriyeler ve boyuna donat ile iyi sarld ve eklenen blm ile eski blmler arasnda tam bir yapma saladklar iin yksek sneklik gereklemitir.

Kanat eklenmi kolonlarn davran balangta perde duvar davranna yaklamakta daha sonra kanatlarn hasarnn gelimesinden sonra kanatsz kolonun davranna yaklamaktadr (ekil 4.3).

ekil 4.3 : Kanatla glendirmenin yatay yk altnda davrana etkisi

23

4.2.5. Kolonlarn Glendirme Yntemlerinin Etkinlii

ekil 4.4te deiik kolon glendirme yntemlerinin karlatrmal etkinlii verilmektedir.

ekil 4.4 : Deiik kolon glendirme yntemlerinin karlatrmal etkinlii

Yaplan deneylerde onarlm kolon rijitliinin monolitik olarak ayn boyutta ve donatda yaplm olan rneklerine gre % 75 daha az olduunu gzlemilerdir. Glendirilmi, daha nceden hasar grmemi kolonlarda ise glendirmenin etkinlii monolitik olarak yaplm kolonlardan farkl olmad gzlenmitir.

4.3. Perde Duvarla Glendirme

Burada tayc sistem kolonlarnn mantolanmas ve perde ilavesiyle glendirme yaygn biimde kullanlr. Tayc sistemin toplam deprem gvenlii kolonlarn mantolanmas ile elde edilebilecei gibi, glendirme perdelerinin ngrlmesiyle de salanabilir. Ancak, yksek yaplarda ve asmolen demeli yaplarda glendirme perdesi konulmadan ynetmeliin yer deitirme iin koyduu artlarn salanmas olduka zordur. Glendirmenin olabildiince btn katlarda yaplmas salanmaldr [1].

24

Betonarme yaplarn yatay yklere kar dayanmn artrmak iin deiik glendirme yntemleri vardr, en uygun zm yapya perde duvar yerletirilmesidir. Ama yapya daha ok yatay yk tayabilecek elemanlar konulmasdr. Kolonlarn mantolanmas ile kolon dey yk tama gc artrlrken salanacak yatay yk tama gc art ve gvenilirlii snrldr. En etkili yatay yklere kar glendirme ereve boluklarna rijit ve yksek tama gl elemanlar konulmasdr. Byle bir glendirme ile

1- Yapnn yatay yklere kar rijitlii artrlarak hafif depremlerde mimari hasar nlenebilir. zellikle blme duvarlar olmayan ya da hafif blme duvarl bro tipi yaplarda hafif iddetli depremlerde olan mimari zarar azaltlr. ok iddetli depremlerde ise ykm nlenir.

2- Planda ya da deyde dzensizlikleri olan ve bu nedenle de burulma etkisi sonucu hasar grm ya da grebilecek yaplarda bu tr dzensizlikleri gidermek iin ereve aralklarna dolgu duvar konulabilir,

3- Yatay yk tama gc artrlabilir.

Yapya depremde gelecek yatay ykleri tayacak betonarme perde duvarlarn eklenmesi ile yapdaki kolonlarn depremden gelen kat kuvvetlerinden aldklar pay nemli miktarda azalacaktr. Kolon momentlerinin azalmas ise bu kolonlara bal kiri u momentlerinin de azalmasna neden olacaktr. Bu durum kiri ularnda beklenen mafsallamann daha dk bir dzeyde olmasna, kiri uundaki atlaklar daha klcal boyutta ve daha kk bir blgede olacaktr. Ancak daha byk yatay kuvvet alacak perdelerin eilme momenti daha byk ve bu perdelere bal kiriler momentleri artacandan daha ok zorlanacak ve kolonlara bal kiri ularnda mafsallama olmazken perdelere bal kiri ularndan daha ileri dzeylerde mafsallama olacaktr.

Bu nedenle eklenen perdelere bal kirilerin ularndaki moment tama glerinin artrlmas ya da kiri ularnn sk etriye ile dtan sarlmas ya da elik levha ve epoksili cam ya da karbon lifli dokumalarla sarlmas dnlebilir.

Glendirme iin konulmu betonarme perdelere bal kirilerin ularnda iddetli depremde olacak mafsallama yapnn genel olarak yklmasna yol aacak bir mekanizma olmad iin ok da nemli deildir. Perdeye bal kiri ularnda olacak mafsallama depremden sonra onarlabilir.

4.3.1. ereveleri Doldurma Yntemleri

Betonarme erevelerin dolgu duvarlarla glendirilmesi eitli biimlerde olabilir:

1- Donatsz yma duvarlarla doldurma

25

2- Donatl yma duvarlarla doldurma

3- Yerinde dkme betonarme perde duvarla doldurma

4- Perde duvarn kalnlatrlmas

5- Hazr dklm panolarla dolgu

6- elik diyagonal elemanlarla glendirme

4.3.1.1. Donatsz Yma Duvarlarla Doldurma

ereve aklna tayc tula ile duvar rerek doldurma aslnda ok zayf bir glendirme yntemidir. ok snrl bir tama gc art salanrken, dktilite art salanamaz.

4.3.1.2. Donatl Yma Duvarla Doldurma

Bu yntemde ereve boluuna rlen tula, beton briket vb. malzemeden yaplm duvarn her iki yzne hem yatay hemde dey ynde donatlarn yerletirilmesi ile yaplr. Yatay donatlarn, ekil 4.5te gsterildii gibi kolonlarda, dey donatlarnda kirilerde alan deliklerden geirilerek yap ykseklii boyunca srekliliinin salanmas gerekir. Donatlarn yardm ile hem moment tama gc hemde kesme kuvveti tama gc artrlacaktr. Donatl duvarn perde duvar olarak davranmas iin donatlar yap ykseklii boyunca srekli olmaldr [10].

ekil 4.5 : Perdelerin ereveler ile birlikte almas iin uygun ayrntlar

26

4.3.1.3. Yerinde Dkme Perde Duvarla Dolgu

Bu yntem en ok nerilen yntemdir. nk betonun basn ve kesmeye kar dayanm tula ya da beton briket duvardan ok daha byktr. Ayrca yapya tula duvara gre ok daha byk rijitlik salar. erevelerin arasna perde duvar yapm yap temelinden balayarak en st kata kadar srekli olmaldr. Perde duvarn her hangi bir katta kesilmesi yapda o katta gerilme birikimi ve deprem davrannn ani olarak deimesine neden olduu iin kritik olmaktadr [13].

Ayrca yapnn yatay yk hesabndan bulunan miktarda yatay yk tayabilmesi iin gerekli perde en kesitine gre donatlmas da gerekir. Yerinde dkme perde duvarla glendirmede erevelerin ularndaki kolonlarnda mantolanarak glendirilmesi gerekmektedir. Perde ularndaki kolonlarda depremde perdeye gelecek eilme momentinden dolay byk basn ve ekme kuvvetleri olumaktadr. Eer kolon boyuna donatlar yeterli bir biimde etriyelerle sarlmam ise burkulmakta, perdenin salamas gereken moment tama gcne ulalamamaktadr.

4.3.1.4. Perde Duvarn Kalnlatrlmas

Betonarme perdelerle glendirmenin bir baka biimi mevcut perde duvarn kalnlatrlmasdr. Bu uygulamada da mevcut ince perde duvar yanna bir yeni duvar eklenerek daha kaln perde yaplmaktadr. Burada eski ve yeni duvarn birlikte yk tamas iin gereken ayrntlarn uygulanmas gerekir.

4.3.1.5. Hazr Dklm Panolarla Dolgu

Yerinde dkme betonarme duvar yapm yerine hazr dklm duvar elemanlar da kullanlabilir. Hazr elemanlar standart aklklar varsa daha kullanl olabilir. Hazr dklm panolarla dolgu yaparak glendirme yerinde dkme betonarme perde duvarlarla glendirmeye gre daha az yatay yk tama gc salar. Ancak hazr dklm panolarla yaplan glendirmenin daha snek olduu grlmektedir.

4.3.1.6. elik Diyagonal Elemanlarla Glendirme

Betonarme perde duvarlarn konulmas yapnn arln ve dolays ile yapya gelen yatay deprem yklerini de artrabilir. Bu arttan kanmak ya da yapnn arln artrmadan rijitliini ya da daha nemlisi olan snekliini artrmak iin ereve boluklar arasna elik ereveler ya da diyagonal elemanlar konularak glendirme yaplabilir. Bu tip glendirme dier yntemlere gre ok daha ksa bir sre iinde gerekletirilebilir. erevenin betonarme kolonlara zel bir biimde balanmas gerekir. elik ereveler yatay kuvvet tama gc bakmndan betonarme perde duvarlara gre hem daha gszdrler hem de bedelleri daha yksektir. Ancak daha

27

ksa srede yaplabilmeleri ve bir deprem sonrasnda acil olarak yaplarn hasarl blmlerinin destee alnmasnda kullanlabilme gibi stnlkleri de vardr.

4.3.2. Dolgu Duvarla Glendirmenin Etkinlii

Dolgu duvarla erevelerin glendirilmesi yntemi ile elde edilecek ek tama gc, rijitlik art, sneklik ve kesme kuvveti tama gc asndan bir karlatrma yaplmas uygulanacak yntemin seiminde yol gsterici olabilir. erevelerin dolgu duvarlar ile glendirilmesinin etkinlii eitli aratrmaclarca incelenmitir.

Deiik biimde glendirilmi erevelerin yatay yk altndaki davranlarn deneysel olarak karlatran almasnda ekil 4.6da grlen yk deformasyon erilerini vermektedir. Buradan grlecei gibi ereve boluu iine perde duvar yaplmas ile bo ereveye gre yaklak 4-5 kata varan kesme kuvveti tama gc artlarna ulalabilmektedir. Ancak sonradan perde duvar yapm perde ile kolonun birlikte dklmesi ile elde edilen dayanma ulaamamaktadr. ereve aklnn iine donatl beton blok ile dolgu duvar yaplmas bile erevenin kesme kuvveti tama gcnde 3 kata varabilen artlar oluturabilmektedir.

Yaplan deneylerde ereve sisteminin iine konulan betonarme perdenin eer ereve ile balanmam ise tersinir ve devresel yklemeler altnda etkili olmadn gzlemilerdir. Buna karlk betonarme perdenin donatlar ereve donatlar ile kaynakl olarak balanrlarsa iyi bir davran salandn, perde duvarn donatsnn erevenin kolon ve kirilerine yerletirilmi kamalarla bindirmeli olarak yaplmas ile ok stn bir davran elde edildiini grmlerdir. te yandan ereve aklna betonarme perde konulmadan nce erevenin kolonlarnn glendirilmesi de nerilmektedir.

imdiye kadar erevelerin dolgu duvarla doldurularak yatay ykler altnda denendii btn deneylerin sonularn inceleyerek aadaki bulgular karmtr:

1- Donatsz yma dolgu duvarl erevelerin yatay yklere kar dayanm plak

erevelerin dayanmnn en az 2 kat kadar olmaktadr.

2- Yma dolgu duvarlarn donatl olarak yaplmas ile donat yzdesi % 0.150.6

arasnda, dolgulu erevenin dayanm plak erevenin 5 kat kadar olabilmektedir.

3- Yma dolgu duvar yerine yerinde dkme betonarme duvar yaplrsa dayanm

art 6 kat olabilmektedir.

4- n dkml (prefabrike) betonarme panolar ile dolgu duvar yaplmas ile duvarsz

bo ereveye gre dayanmda 35 kat art olmaktadr

5- te yandan birlikte dklm perde ve kolonlu betonarme sistemlerin dayanm

plak kolon dayanmnn 1550 kat olabilmektedir. Sonradan betonarme perde

28

duvar ile erevenin doldurulmasnn ereve ile perdenin birlikte dkld

durumlar kadar etkin olmamas normaldir.

ekil 4.6 : ereve aklnn deiik yntemlerle doldurulmasnn dayanm ve

deformasyon gc zerindeki etkileri

4.3.3. erevenin Perde Duvara Dnmesinin Yarataca Sorunlar

erevelerin perde duvara evrilmesi ile yapya rijit elemanlar yerletirilmektedir. Yapya gelen kuvvetlerin tamamna yakn bir blm bu perde tarafndan tanacaktr. Bu ise perdenin temelinde byk dnme momenti oluturacak ve bunu tayacak boyutta temel olmas gerekecektir. Bu nedenle yapya perde eklenmesi ile bu perdelerin yeterli temelinin de bulunmas gerekmektedir.

Yalnzca moment etkisi altnda olan bir temelin, stelik depremde gelen yatay yklerin tmn alan bir perdenin temelinin, boyutlar son derece byk olacaktr. Bu sorun perdelerin temelleri yapnn dier kolonlarnn temelleri ile btnletirilerek zlmtr. Byk yatay rijitlii nedeni ile depremden gelen yatay yklerin byk bir blmn perde duvar tamaktadr.

Bu momentin tanabilmesi iin ok byk boyutlu temeller gerekebilir. Yapnn dier kolonlar ile birletirilmi perdenin temeli deprem srasnda gelen eilme momentleri altnda dnd zaman, yapnn dey yklerini tayan dier kolonlarn temeli ile balantl olduu iin, bu kolonlarn dey ykleri perde temelinin dnmesini azaltacak ve zeminde byk gerilmelerin olumas nlenecektir [10].

29

5. DNYADAK TEMEL AYIRICI SSTEM UYGULAMA RNEKLER

Dnya zerinde temel ayrc sistem ile yaplm birok bina mevcuttur. Bu sistemler gerek mevcut binay glendirmek amal kullanlm, gerekse de sfrdan yaplan binalarda kullanlmtr. Yaplan bu uygulamalarda elastomer mesnetlerin de, srtnmeli sarka mesnetlerin de kullanmna rastlanmaktadr. Bu almann srtnmeli sarka mesnetler ile ilgili olmas nedeniyle, daha ok bu tip mesnetlerle yaplan binalara ynelik rnekler verilecektir.

5.1. The Salt Lake City and Country Binas

The Salt Lake City binas temel ayrc sistem kullanlm ilk tarihi yap zelliini tamaktadr. Plan grnm 80x40 m2, ortalama arl 34000 ton ve toplam be kat olan bu tarihi yap 19. yzyl sonlarna doru ta duvar, tula ve kum tandan ina edilmitir.

ekil 5.1 : The Salt Lake City and Country Binas

Plandaki boyutu 4 m olan, 69 m yksekliinde ve 12 katl saat kulesinin alan ayn zamanda desteklenmemi ta duvarlardan oluturulmutur. Byk temel sistemi ve yap arasna 447 adet elastomerik mesnet monte edilmesi ile temel ayrm salanmtr. Kuleye gelecek rzgr yklerini hesaba katmak iin d duvarlarn altlarna balang rijitlii yksek olan kurun gvdeli kauuk mesnetler

30

kullanlmtr. Yap evresinde, yaltm seviyesinde greli deplasman salayacak 30 cm lik bir sismik boluk oluturulmas iin bir betonarme istinat duvar tekil edildi.

Temel ayrc sistem, dier glendirme yntemleri arasnda mimari ynden estetik ve alternatif glendirme plan ierisinde, kuvvetli bir deprem sonrasnda hasar azaltmada en etkili yol olarak seilmitir. Bina Wasatch fayna 2 mil uzaklkta, yksek sismik potansiyeli olan bir alana konulandrlmtr. Temel ayrc sistem sayesinde sismik kuvvetlerin neden olduu etki 6 kat azaltlm ve bu nedenle geleneksel glendirme yntemleri elenmitir.

Yap, deiken deprem kaytlar ile geni tabanl bir dinamik analize tabi tutulmutur. Analizin amac; maksimum zemin ivmesi 0.20 g olan olas bir depremde taban kesme kuvveti ve deplasman limitlerini belirlemek, ayn zamanda maksimum ivmesi 0.40 g olan bir deprem iin temel ayrclarn stabilitesini gzlemlemek olmutur. Lineer olmayan analizlerin sonular yapsal kapasitenin kontrol iin kullanlmtr. Zemin salnmnn farkl trlerini, deprem hareketinin dorultularnn deiimi, zeminin titreim seviyesi, ktle dmerkezi ve duvarlarn rijitliindeki deiimin etkileri zerinde bir dizi nonlineer analiz gerekletirilmitir. Gerekletirilen simlasyonlarda tasarm zemin ivmesi 0.20 g iin yapnn elastik snrlar ierisinde salnm yapt ve hasar grmeden bu tr zemin ivmesine sahip bir depreme rahatlkla dayanabilecei gsterilmitir. Maliyeti 30 milyon $dr. [14].

5.2. San Francisco Uluslararas Havaliman Terminali

San Francisco Uluslararas Havaliman Terminali; geni i alan, 25 m ykseklikte kolonlar, 215 m aklkl at makaslar ve camdan d duvarlar ile ok arpc mimari zelliklere sahip bir yapdr. Bu yap, San Andreas faynda oluabilecek 8 byklnde bir depreme mukavemet edecek ekilde tasarlanmtr. Binann yapmnda 267 adet srtnmeli sarka mesnet kullanlmtr. Bu yap, sismik ayrc sistem ile yaplm dnyann en byk yapsdr.

ekil 5.2 : San Francisco Uluslararas Havaliman Terminali

31

ekil 5.3 : San Francisco Uluslararas Hava Terminalinde kullanlan bir SSS

ekil 5.4 : San Francisco Uluslararas Hava Terminalinin yapm

Srtnmeli sarka mesnetler sayesinde binann periyodu 3 saniyeye karlmtr ve bu sayede deprem yklerinde % 70 civarnda azalma salanmtr. Srtnmeli sarka mesnetlerin seviyesinde binaya 51 cm yatay deplasman yapabilme imkn salanmtr. Srtnmeli sarka sistem, arzulanan deprem performansna ulalmasnda en ucuz yntem olmas sebebiyle tercih edilmitir. Buna ek olarak srtnmeli sarka mesnet kullanm ile kauuk mesnetlerin kullanm arasnda kyas yaplmtr. Buna gre; srtnmeli sarka mesnetler yerine kauuk mesnetler kullanlm olsayd, daha byk kolon ve kiri kesitlerine ihtiya duyulacak olmasnn yannda, 680 ton daha fazla yapsal elik kullanlmas gerekecekti.

5.3. Birleik Devletler stinaf Mahkemesi

Birleik Devletler stinaf Mahkemesi 32500 m2 alana sahip tarihi eser bir yapdr. D yaps ilenmi granit tatan yaplmtr. erisi ise oyulmu mermer, grgen ve dekoratif aldan yaplmtr. 1994 ylnda glendirilmesi yaplan bu binann glendirilmesinde 256 adet srtnmeli sarka mesnet kullanlmtr. Yapld tarihte temel ayrc sistem kullanlarak glendirilmi olan dnyann en byk yaps unvann almtr.

32

ekil 5.5 : Birleik Devletler stinaf Mahkemesi

ekil 5.6 : Birleik Devletler stinaf Mahkemesinde uygulanan SSS

Glendirmeyi yapan mhendis ve mimarlarn beyanna gre; bu yap iin, srtnmeli sarka mesnet kullanm, kauuk mesnet kullanmna kyasla, % 24 daha tasarrufludur. Bu sayede 7,6 milyon $ tasarruf salanmtr. Ayrca mesnetlerin yksekliinin az olmas nedeniyle 7500 m2lik kullanlabilir durumda ki bodrum katda korunmutur.

Maketi zerinde yaplan mhendislik testleri sonucunda, srtnmeli sarka sistemin, depremin bu tarihi yap zerinde yapaca etkiyi, % 80 azaltt grlmtr. Birbirleriyle teknolojik rekabet ierisinde olan, kurun gvdeli kauuk mesnet, yksek snml kauuk mesnet ve srtnmeli sarka mesnedin, tedarikilerinin teklifleri deerlendirilmi ve srtnmeli sarka mesnet, yapmda kullanlmak zere seilmitir. Buna sebep olarak srtnmeli sarka sistemin daha yksek teknik standartlarda olmas ve dk maliyeti gsterilmitir.

5.4. Washington Eyaleti Acil Operasyon Merkezi

Washington Eyaleti Acil Operasyon Merkezi, bu eyaletteki tm acil durumlar iin koordine merkezi olarak grev yapmakta olup ok nemli pozisyonda grev ieren bir kuruluun binasdr. Binann ierisinde ok byk neme sahip haberleme ve bilgisayar donanmlar mevcuttur.

33

ekil 5.7 : Washington Eyaleti Acil Operasyon Merkezi

ekil 5.8 : Washington Eyaleti Acil Operasyon Merkezinde kullanlan SSS

Bina, Seattle blgesinde olabilecek maksimum depreme kar koyabilecek ekilde srtnmeli sarka mesnetlerle tasarlanmtr. Bina, 28 ubat 2001de Seattle da meydana gelen 6,8 Magnitdl depremin merkezine 10 km mesafededir. Bu depremde, bina ve iindeki tm tehizat hasar almam ve eyalette ki kurtarma, yangn ve polis gibi acil operasyonlar kesilmeden aralksz devam edebilmitir.

5.5. Svlatrlm Doalgaz Tank

Yunanistan da bulunan, Kamu Gaz Kuruluuna ait iki adet gaz tank yapmnda srtnmeli sarka mesnetler kullanlmtr. Atina ehrine yakn, Revithoussa adasnda bulunan svlatrlm doal gaz tanklar, Avrupann deprem riski en yksek olan blgesinde yaplmtr. Her bir tank, 70 m apnda ve 30 m yksekliinde olup 212 adet srtnmeli sarka mesnet ile desteklenmitir. Bu tanklar dnyann, temel ayrc sistemle yaplm en byk ve an ar tanklardr.

34

ekil 5.9 : Svlatrlm Doalgaz Tank

ekil 5.10 : Tankn temeline koyulmu SSSler

ekil 5.11 : Tankn temelinde ki SSSlerden birinin yakndan grnts

Bu yapda, elastomer mesnetlere tercihen srtnmeli sarka mesnetler seilmitir. Bunun sebebi; srtnmeli sarka sistemin yaplan testler sonucunda arzulanan performans seviyesine ulatran en iyi sistem olmasdr. Mesnetler depreme gre tasarmda, yatay kesme kuvvetlerini % 80 orannda azaltmtr. Her bir mesnet 9000

35

kN dey yk tama kapasitesine sahip, 0,05 srtnme katsays olan, periyodu 2,75 s olan ve teleme kapasitesi 30,5 cm olan mesnet zelliklerine sahiptir.

5.6. Atatrk Uluslararas Havaliman Terminali

stanbuldaki, Atatrk Uluslararas Havaliman Terminali 300 milyon $a mal olmu, her yl 14 milyon hava yolcusunun Trkiyeye giriine imkn salayan, ok byk bir yapdr. 235000 m2lik arazi zerine kurulan hava limannn ana blm, 225 mye, 250 m boyutlarnda olup, piramit eklinde uzay kafes atya sahip ve atsnda gen eklinde cam pencereler bulunan bir yapdr.

ekil 5.12 : Atatrk Havalimannn dardan grnts

ekil 5.13 : Atatrk Havalimannda kullanlan bir srtnmeli sarka mesnet

36

Bu narin at yaps 130 srtnmeli sarka mesnetle desteklenmitir. Srtnmeli sarka mesnetler, 7 m yksekliindeki kolonlar ile at arasnda bulunmaktadr. Mesnetler, olabilecek 8 byklnde bir depreme kar gvenlikle yaplmtr.

5.7. Seahawks Futbol Stadyumu

Washington Eyaleti, Seattle ehrinde yaplan st ak futbol stadyumunun yapmnda srtnmeli sarka mesnetler kullanlmtr. Bu silindirik mesnetler aty tutan drt tane kulenin stne monte edilmitir.

ekil 5.14 : Seahawks Futbol Stadyumu

ekil 5.15 : Seahawks Futbol Stadyumunda kullanlan bir SSS

Her bir mesnet 13500 kN dey yk tayabilme kapasitesindedir. Stadyum 2002 ylnda tamamlanmtr ve 70000 seyirci kapasitelidir. Mesnetler 28 ubat 2001de meydana gelen depremde harekete gemi ve grevini baaryla yapmtr.

37

5.8. Benicia-Martinez Kprs

Benicia-Martinez kprs, San Francisconun tane ok kritik ve nemli kprsnden birisidir. Bu kpr 6 eritli olup, ortalama gnde yz bin aracn geiini salamaktadr. Depremden sonra da hizmet verebilmesi ok nemlidir ve gereklidir. Yapld tarihte srtnmeli sarka mesnetle yaplm en uzun kpr olma zelliine sahipti. Kprnn depreme gre tasarmnda dikkate alnan nemli bir nokta; yakn fay etkisi ve yumuak zemin etkisi sebebiyle yer hareketi sonucu, spektral ivme deeri 7gnin zerine kmtr.

ekil 5.16 : Benicia-Martinez Kprs

ekil 5.17 : Benicia-Martinez Kprsnde kullanlan bir SSS

Srtnmeli sarka mesnetler, beton kpr ayaklar ile aralarn getii yolun altndaki elik makaslarn arasna koyulmutur. Her bir kpr ayann stne 2 adet mesnet koyulmutur. Bu mesnetler u ana kadar retilen, dnyann en byk mesnetleridir. 4 m apnda ve 18 ton arlndadr. 1,35 m yatay deplasmana izin vermekte ve 23000 kN servis yk tayabilme kapasitesine sahiptir [15].

38

6. ANALZDE KULLANILACAK YAPILAR VE DEPREMLER

6.1. Analizde Kullanlacak Yaplar

Bu almada iki adet yap, karlatrma amac ile ele alnmtr. Bu yaplarn biri ksa periyotlu dieri ise uzun periyotlu olacaktr. Ksa periyotlu yap 4 katl bir konut binas olup periyodu 0,461sdir. Uzun periyotlu yap ise 10 katl bir hastane binasdr ve periyodu 1,238sdir. Bu yaplar, klasik yntemle ve srtnmeli sarka sistemle olmak zere iki ayr ekilde glendirilmilerdir. Klasik glendirilmi konut binasnn periyodu 0,201sye derken, srtnmeli sarka sistemle glendirilmede periyot 2,279sye kmtr. Hastane binasnda klasik glendirilmi durumda periyot 0,761sye derken, srtnmeli sarka sistemle glendirilmi durumda periyot 2,428sye kmtr. ekil 6.4te grlen ksa periyotlu yap 4 katl bir konut binasdr. ekil 6.8de grlen uzun periyotlu olan yap ise 10 katl bir hastane binasdr.

6.1.1. Ksa Periyotlu Konut Binas

Binann klasik yntemle glendirilmesi ile srtnmeli sarka mesnet ile glendirilmesi durumlarnn, eitli deprem ivme izleri etkileri altnda, farkl alardan karlatrmalar yaplacaktr.

ekil 6.1 : Klasik glendirilmi Konut Binasnn 1.katnn plan

39

Binann boyutlar; X dorultusunda 17,80 m, Y dorultusunda 17,50 m olup, ykseklii; her bir katn ykseklii 2,8 m olmak zere toplam 11,2 mdir. Klasik glendirme yaplrken ilave edilen elemanlar ekil 6.1 ve ekil 6.2de grld ekliyle; boyutlar 2 ile 4 metre arasnda deien, her iki dorultuda da 4er tane olmak suretiyle, 8 adet perde ve kolonlarn mantolanmas eklinde yaplmtr.

ekil 6.2 : Klasik glendirilmi Konut Binasnn 2, 3, ve 4. katlarnn plan

ekil 6.3 : SSS ile glendirilmi Konut Binasnn tm katlarnn plan

40

lk katta btn kolonlarda, dier katlarda ise yalnzca perdelerin yannda ki kolonlarda olmak zere btn kolonlar 12er cm kalnlnda mantolar ile glendirilmitir. Perdelerin kalnlklar ise 30 cmdir.

Yukarda belirtilmi olan klasik glendirilmi bina bu almada birinci model olarak ifade edilecektir. kinci model ise ekil 6.3te verilen binann srtnmeli sarka mesnetler konularak glendirilmesidir. Ayrca srtnmeli sarka mesnedin koyulduu yerin hemen stne, rijit diyafram bir alma gerekleebilmesi iin deme ilave edilmitir.

ekil 6.4 : Konut Binasnn boyutlu modelinden bir grnt

6.1.2. Uzun Periyotlu Hastane Binas

Bina, 10 katl bir hastane binasdr. Binann boyutlar; X dorultusunda 26,90 m, Y dorultusunda 15,30 m olup, ykseklii her bir katn ykseklii 3,4 m olmak zere toplam 34,0mdir. Klasik glendirme yaplrken ekil 6.5 ve ekil 6.6da grld gibi; her iki ynde de 4er adet olmak suretiyle, 8 adet perde eleman x ve y dorultularnda dolgu eleman yerine yerletirilmitir. Buna ek olarak ilk katta btn kolonlarda, dier katlarda ise yalnzca perdelerin yannda ki kolonlarda olmak zere btn kolonlar 15er cm kalnlnda mantolar ile glendirilmitir.

41

Yukarda belirtilmi olan klasik glendirilmi bir bina olup bu, binann birinci modelini tekil eder. kinci model ise X ve Y dorultusunda, kolonlara kanat eklemek ve Y ynnde ki kanatlarn olduu kolonlar 5. kata kadar mantolamak suretiyle, glendirme yaplmtr. Buna ek olarak temelin stne, kolonlarn altna gelecek ekilde srtnmeli sarka tipi mesnetler konularak, st yap ile temel ayrlmtr. Ayrca mesnetlerin tatbik edildii yerin hemen stne deme yaplarak rijit diyafram etkisi elde edilmek istenmitir. Kolonlara kanat eklenmesinin yaplma nedeni; st yapda meydana gelen, ynetmelikteki snrlar aan, yer deitirmeleri azaltmak suretiyle yap rijitliini arttrmaktr.

ekil 6.5 : Hastane Binasnn 1.kat plan

ekil 6.6 : Hastane Binasnn 2.-10. katlarn plan

42

ekil 6.7 : SSS ile glendirilmi Hastane Binas

ekil 6.8 : Hastane Binasnn 3 boyutlu modelinden bir grnt

43

6.2. Housner iddeti

Mhendislik tasarm amac ile zemin hareketinin gcn tayin etmek olduka zor bir problem olduu gibi bylesine karmak bir olay tek bir parametre ile de tanmlamak hemen hemen imknsz gibidir. Bu yzden ok sayda aratrc bu gcn belirlenmesinde eitli parametreleri inceleme konusu yapmtr. Deprem manyitdnn bykl yannda, kaydedilmi kuvvetli deprem ivme kaytlarndan dorudan ya da dolayl olarak hesaplanan mhendislik iddetlerinin de deprem hareketinin gcn belirlemede nemli yeri vardr.

eitli deprem kaytlarnn, yapya tatbikinde dikkat ekici nemli bir nokta, Housner iddetleri sralamasnn, depremlerin binada oluturduu taban kesme kuvveti ve maksimum yerdeitirme sralamas ile son derece uyum iinde olduudur [16].

Hz spektrum erileri deprem hareketinin yapya olan en byk etkisini gsteren bir ldr. Bu nedenle deiik snm oranlar iin periyoda bal olarak verilen bu erilerin altnda kalan alan, yer hareketinin byklnn dier bir ls olarak alnabilir. Bylece eitli periyot deerlerinde ki spektral hzlar integrasyonla bir anlamda, bir deer ile ifade edilmektedir.

Bu aklamaya uygun olarak Housner tarafndan %20 snml olarak Housner iddeti tanmlanmtr. Bu byklk deprem hareketinin, periyodu 0,1 s ve 2,5 s arasnda ki yaplarda meydana getirebilecei hasarn bir ls olarak da kabul edilebilir. Bu byklk deprem kaytlarndan karld iin, Mercalli iddetine gre, depremin yaplarn dayanm dzeyinden bamsz daha gereki bir mutlak ls olarak grlebilir. Bunun kullanlmasyla belirli bir yaklamla depremleri birbirleri ile kyas etmek mmkn olabilir. Normal bir dayanma sahip yap tr kabul edilerek Housner iddeti ile Mercalli iddeti arasnda bant kurulabilir [1].

( ) ( )=s5,2

s1,0v dTT;2,0S2,0SI (6.1)

6.3. Analizde Kullanlan Deprem vme Kaytlar

6.3.1. Dzce Depremi Bolu D-B vme Kayd

12 Kasm 1999 Dzce Depreminin Bolu ilinden alnan deprem ivme kayddr. Housner iddeti 193 cmdir. Maksimum ivmesi 805 cm/s2 dir. Bu depreme ait ivme ve hz spektrumlar ekil 6.9 ve ekil 6.10da verilmitir.

44

ekil 6.9 : Dzce Depremi Bolu D-B ivme kayd ivme spektrumu erisi

ekil 6.10 : Dzce Depremi Bolu D-B ivme kayd hz spektrumu erisi

6.3.2. Erzincan Depremi Erzincan D-B vme Kayd

13 Mart 1992 Erzincan depreminin merkez ssnden alnan deprem ivme kayddr. Housner iddeti 165 cmdir. Maksimum ivmesi 489 cm/s2 dir. Bu depreme ait ivme ve hz spektrumlar ekil 6.11 ve ekil 6.12de verilmitir.

45

ekil 6.11 : Erzincan Depremi Erzincan D-B ivme kayd ivme spektrumu erisi

ekil 6.12 : Erzincan Depremi Erzincan D-B ivme kayd hz spektrumu erisi

6.3.3. Mexico City Depremi Mexico City K-G vme Kayd

19 Eyll 1995 Mexico City depreminin merkez ssne uzak bir yerden alnan ivme kayddr. Housner iddeti 129 cmdir. Maksimum ivmesi 168 cm/s2 dir. Deprem kayd merkez ssne uzak bir mesafeden ve yumuak zeminden alnmas nedeniyle

46

baskn periyodu 2 sdir. Bu depreme ait ivme ve hz spektrumlar ekil 6.13 ve ekil 6.14te verilmitir.

ekil 6.13 : Mexico City depremi Mexico City K-G ivme kayd ivme spektrumu

erisi

ekil 6.14 : Mexico City depremi Mexico City K-G ivme kayd hz spektrumu erisi

47

6.3.4. Kobe Depremi Kobe D-B vme Kayd

17 Ocak 1995 Kobe depreminin merkez ssnden alnan deprem ivme kayddr. Housner iddeti 121 cmdir. Maksimum ivmesi 262 cm/s2 dir. Bu depreme ait ivme ve hz spektrumlar ekil 6.15 ve ekil 6.16da verilmitir.

ekil 6.15 : Kobe Depremi Kobe D-B ivme kayd ivme spektrumu erisi

ekil 6.16 : Kobe Depremi Kobe D-B ivme kayd hz spektrumu erisi

48

6.3.5. Kocaeli Depremi Yarmca D-B vme Kayd

17 Austos 1999 Kocaeli depreminde Yarmca da bulunan Pektim Fabrikasndan alnan deprem ivme kayddr. Housner iddeti 92 cmdir. Maksimum ivmesi 230 cm/s2 dir. Bu depreme ait ivme ve hz spektrumlar ekil 6.17 ve ekil 6.18de verilmitir.

ekil 6.17 : Kocaeli Depremi Yarmca D-B ivme kayd ivme spektrumu ivmesi

ekil 6.18 : Kocaeli Depremi Yarmca D-B ivme kayd hz spektrumu erisi

49

6.3.6. Kocaeli Depremi Sakarya D-B vme Kayd

17 Austos 1999 Kocaeli depreminin Sakarya ilinden alnan deprem ivme kayddr. Housner iddeti 84 cmdir. Maksimum ivmesi 407 cm/s2 dir. Bu depreme ait ivme ve hz spektrumlar ekil 6.19 ve ekil 6.20de verilmitir.

ekil 6.19 : Kocaeli Depremi Sakarya D-B ivme kayd ivme spektrumu erisi

ekil 6.20 : Kocaeli Depremi Sakarya D-B ivme kayd hz spektrumu erisi

50

6.3.7. Kocaeli Depremi zmit D-B vme Kayd

17 Austos 1999 Kocaeli depreminin Kocaelinin Merkez ilesi zmitten alnan deprem ivme kayddr Housner iddeti 80 cmdir. Maksimum ivmesi 225 cm/s2dir. Bu depreme ait ivme ve hz spektrumlar ekil 6.21 ve ekil 6.22de verilmitir.

ekil 6.21 : Kocaeli Depremi zmit D-B ivme kayd ivme spektrumu erisi

ekil 6.22 : Kocaeli Depremi zmit D-B kayd hz spektrumu erisi

51

6.3.8. Dursunbey Depremi Dursunbey D-B vme Kayd

18 Temmuz 1979 Dursunbey depreminin merkez ssnden alnan deprem ivme kayddr. Housner iddeti 32 cmdir. Maksimum ivmesi 309 cm/s2dir. Bu depreme ait ivme ve hz spektrumlar ekil 6.23 ve ekil 6.24te verilmitir.

ekil 6.23 : Dursunbey Depremi Dursunbey D-B ivme kayd ivme spektrumu erisi

ekil 6.24 : Dursunbey Depremi Dursunbey D-B ivme kayd hz spektrumu erisi

52

7. ANALZ

7.1. EDYY ile Analiz

7.1.1. Konut Binasnn EDYY ile Analizi

Altnc blmde tantlm olan konut binasnn, klasik glendirilmi ve SSS ile glendirilmi durumlarnn statik ve dinamik analizleri yaplacaktr. Analizler yalnzca Y dorultusunda yaplacaktr. Binann X ve Y ynlerinin periyotlar birbirine ok yakn olmas sebebiyle yalnzca bir ynde hesap yapmak yeterlidir.

ekil 7.1 : Tasarm Depremi Spektrumu (ABYYHY-1998)

ekil 7.2 : Maximum Deprem Spektrumu (IBC-2000)

53

ekil 7.1 deki Tasarm Spektrumu Trk Deprem Ynetmeliinde bulunmasna karn, ekil 7.2 deki Maksimum Deprem Spektrumu Trk Deprem Ynetmeliinde mevcut deildir. Tasarm spektrumunun 1,5 kat byklnde ve uzun periyotlarda davran 1/T eklindedir. Binann mr boyunca gelebilecek en byk depreme kar davrann belirlemek iin kontrol amal olarak kullanlr.

7.1.1.1. Klasik Glendirilmi Konut Binasnn EDYY ile Analizi

Periyot : 0,201s (Dinamik analizle hesapland)

W : 14000 kN

Ra = 5,8

at R/AWV = (7.1) Vt = 2415 kN

7.1.1.2. SSS ile Glendirilmi Konut Binasnn EDYY ile Analizi

Etkili Rijitlik;

DW.f

RWk eff += (7.2)

evrim bana snmlenen enerji;

fWD4EDC = (7.3) Etkili periyot;

Rg

Dgf12

kgW2T

eff +== (7.4)

Etkili snm;

+== RDff2

Dk2EDC

2eff

(7.5)

Binaya yerletirilen SSSlerin birlikte hareket edebilmeleri iin, SSSle