Betonarme Çerçevelerde Yeni Bir Eğilmeli Çelik Sönümleyici Tasarımının Deneysel Olarak İncelenmesi

Diğer Resmi Kurumlarca Desteklenen Proje, 2020 - 2022

Proje Türü: Diğer Resmi Kurumlarca Desteklenen Proje
Başlama Tarihi: Ekim 2020
Bitiş Tarihi: Ekim 2022

Proje Özeti

Yapıların güçlü yer hareketleri sırasında içindeki insanların can sağlığını koruyacak dayanıma sahip olmaları beklenir. Büyük depremlerde dahi bir yapının hiç hasar almaması sağlanabilir. Ancak bu ekonomik olmayacağından istenen bir durum değildir. Bu sebeple son yıllarda “kapasite tasarımı” prensibi benimsenmiştir. Bu prensibe göre depreme dayanıklı olarak tasarlanan ve inşa edilen yapıların deprem anında ortaya çıkan büyük enerjiyi bir miktar hasar alarak göçmeden soğuracak kapasiteye sahip olmaları beklenir. Genel olarak bu soğurma işlemi kolon ve kiriş birleşimlerinde meydana gelmektedir. Yapının enerji soğurma kapasitesi kolon ve kiriş birleşimlerinde oluşan plastik mafsalların oluşması ile azalır. Plastik mafsalların yeri ve sayısına bağlı olarak da yapının göçmesine sebep olabilir. Enerji soğurma kapasitesi yüksek bir yapıda kolon ve kiriş gibi yapısal elemanların boyutlarını çok daha küçük seçebilmek mümkündür.

Yapının deprem anında oluşan büyük enerjiyi soğurmasına katkıda bulunacak bir yöntem yapının uygun yerlerine yerleştirilecek sönümleyici sistemlerdir. Bu sistemler genel olarak aktif sönümleyiciler, pasif sönümleyiciler ve hibrit sönümleyiciler olarak üç gruba ayrılmaktadır. Sismik taban izolatörleri ve hidrolik sönümleyiciler en yaygın pasif sönümleyiciler olmasına rağmen, ön yatırım ve üretim maliyetlerinin fazlalığı, gerektirdiği mühendislik tecrübesi-bilgisi sebebiyle günümüzde sadece büyük bütçeli önemli yapılarda kullanılabilmektedir.

Bu çalışmanın da konusu olan metalik eğilmeli sönümleyiciler ise gerek ön yatırım maliyetlerinin düşüklüğü gerekse montaj kolaylığı bakımından bahsedilen diğer sistemlerden çok daha avantajlıdır. Bu sistemin çalışma prensibi deprem anında metal parçaların çıkan büyük enerjiyi şekil değiştirerek soğurması şeklindedir. Yapının deprem anındaki salınımı sırasında metal parçalar akma, burulma, burkulma, yırtılma ve buruşma gibi elastik veya plastik şekil değiştirmelere maruz kalarak deprem enerjisini soğurur. Uygun türdeki metalden imal edilmiş bu sistem yapının çerçeveleri arasına yerleştirilir. Yapının sönüm oranını büyük oranda arttırmasının yanında yapının rijitliğini de arttırır. Bu sebeple literatürde bu sistemlere “İlave Sönüm ve Rijitlik Sistemleri” gibi bir isimde verilmiştir.

Yapının yük taşıma işlevi ile deprem sırasında ortaya çıkan büyük enerjiyi sönümleme işlevinin birbirinden ayrılması ve sönüm işinin özel olarak tasarlanmış bir sistemle yapılması fikri ilk olarak 1972 yılında J. M. Kelly ve çalışma arkadaşlarının ortaya koyduğu fikirle olmuştur. Heyecanla karşılanan bu gelişme ile ilerleyen yıllarda deneysel birçok çalışma yapılmış ve bu sistemler 1990 yılına kadar hem yeni yapıların tasarımında hem de depremde hasar görmüş birçok yapının güçlendirilmesinde kullanılmıştır. 1990 yılından günümüze kadar birçok farklı tasarımı hem deneysel hem de nümerik olarak ortaya konmuştur. Bu konuyla ilgili ülkemizde çok az sayıda çalışma bulunmaktadır.

Bu proje ile daha önce literatürde hiç yer almamış yeni bir çelik eğilmeli sönümleyici tasarımı araştırılacaktır. Bu yönüyle özgün olan bu projenin yürütülmesi sırasında ülkemize eğilmeli pasif sönümleyici alanında mühendislik bilgi birikimi ve deneyim kazandırılması amaçlanmıştır. Mevcut tasarımların yapıya katmış olduğu sönüm ve rijitlikten daha az olmayacak şekilde tasarlanacak bu yeni eğilmeli sönümleyicinin ulusal ve uluslararası patentinin de alınması planlanmıştır.

Milli ve yerli olarak oluşturulacak bu sistemle ülkemizdeki mevcut zayıf yapı stoğu çok uygun maliyetlerle depreme dayanıklı şekilde güçlendirilebilecektir.