Comparative Analysis of a Concrete Structure Constructed with Conventional Technique and with Base Isolation

Abstract

Base isolation is a type of building element that tries to reduce the effects of seismic lateral loads on the structure, rather than increasing the strength against these loads. In this design method, it is aimed to minimize the relative displacement between the floors during the earthquake wave by obtaining a separate working form of the building sections over the foundation. In this article; an existing school structure consisting of frames is firstly solved by the traditional built-in foundation based system, the mode shapes are found and the building periods are obtained. For this, earthquake loads are distributed along floor heights using the static equivalent earthquake load method, so structural elements with capacity problems are found. Then, 0,005 second time-history acceleration which is recorded at 1999 Marmara earthquake in Düzce meteorology station, is reflected and analyzes are repeated with the non-linear time-history method and the two methods are compared. In the second stage, the structure is analyzed by using the time-history method with the addition of lead-core rubber base isolators. Thus, the comparison of the mode shapes and the changing periods of the base isolator system with the conventional method is made. As a result, a significant increase in the period of the isolation system construction and the decrease of the spectral accelerations and the shear forces coming to the structure are observed, and it is seen that the sectional deficiencies that existed in the first case are removed.

Keywords

• Base isolation,time history method,lead core rubber isolation

Betonarme Bir Yapıda Geleneksel Yöntem ve Taban İzolatörü Kullanımının Karşılaştırmalı Analizi

Öz

Taban izolasyonu, yapıların, deprem gibi yanal yüklere karşı mukavemetini arttırmaktan ziyade, bu yüklerin yapıya olan etkisini düşürmeye, yükün yönünü çevirmeye ya da sönümlemeye çalışan bir tür yapı elemanıdır. Bu tasarım yönteminde, temel üstündeki yapı bölümlerinin, temelden ayrı bir çalışma biçimi edinerek deprem dalgası esnasında, katlar arası rölatif yer değiştirmenin minimuma indirmesi amaçlanmaktadır. Bu makalede; çerçevelerden müteşekkil mevcut olan bir okul yapısı öncelikle geleneksel ankastre mesnetli temel sistemiyle çözümlenmiş, mod şekilleri bulunmuş, yapı periyotları elde edilmiştir. Bunun için öncelikle statik eşdeğer deprem yükü yöntemi kullanılarak deprem yükleri kat yükseklikleri boyunca dağıtılmış ve kapasite problemi yaşayan yapı elemanları bulunmuştur. Ardından, 1999 Marmara depreminin Düzce meteoroloji istasyonunda kaydedilmiş, 0,005 s. zaman aralığına sahip ivme kayıtları yansıtılarak lineer olmayan zaman tanım alanı yöntemiyle analizler tekrarlanmış ve her iki yöntemin mukayesesi yapılmıştır. İkinci aşamada söz konusu yapıya, kurşun çekirdekli kauçuk taban izolatörlerinin eklenmesiyle zaman tanım alanı metodu kullanılarak analiz gerçekleştirilmiştir. Böylece, klasik yöntem ile taban izolatörlü sistemin mod şekilleri ve değişen periyotları arasında kıyaslamalar yapılmış olup izolasyon sistemli yapının periyotlarında kayda değer bir artışın meydana geldiği, spektral ivmelerin ve yapıya gelen kesme kuvvetlerinin azaldığı gözlenerek, ilk durumda var olan kesit yetersizliklerinin ortadan kalktığı görülmüştür.

Anahtar Kelimeler

• Taban izolatörü,zaman tanım alanı,kurşun çekirdekli kauçuk izolatör

Kaynakça

1. Aydın, H. ve Ercan, E. 2004. Yapısal Kontrol Sistemleri. TMMOB İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi Haber Bülteni, İzmir, 118, 28-32.
2. Celep, Z. ve Kumbasar. N. 2004. Deprem Mühendisliğine Giriş ve Depreme Dayanıklı Yapı Tasarımı. Beta Dağıtım, İstanbul.
3. DBYYHY – 2000. Deprem Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik. Bayındırlık ve İskân Bakanlığı, Ankara.
4. Komodromos, P. 2000. Seismic Isolation For Earthquake- Resistant Structures. Witpress, 10-30, 62-85, 98-109, Boston.
5. Özmen, G., Orakdöğen E. ve Darılmaz K. 2005. Örneklerle ETABS. Birsen Dağıtım, İstanbul.
6. Pekgökgöz, R. 2005. Deprem Yükleri Altındaki Yapı Davranışının Yarı-Aktif Akışkanlı Sönümleyiciler ve Sismik Taban Yalıtım Sistemleri Kullanılarak Bulanık Mantık Yöntemi ile Kontrolü. İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, İstanbul.
7. Polat, H. İ. 2007. Perde-Çerçeve ve Çerçevelerden Oluşan Yapıların Taban İzolatörleri Kullanılarak Analizi ve Değerlendirilmesi. İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul.
8. Robinson, W. H. 2000. Seismic Isolation of Civil Buildings in New Zealand. Progress In Structural Engineering And Materials, 2: 328-324.

9. Soyluk, A. 2010. Sismik Taban İzolatörü Kullanımının Mimari Tasarıma Etkisi. Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, Ankara.
10. Web 1, (2017), http://www.artyapiproje.com/tabanizolasyonu, 14.05.2017.
11. Web 2, (2017), http://www.artyapiproje.com/tabanizolasyonu, 25.06.2017.
12. Web 3, (2017), http://www.ulusyapi.com/Urun.aspx?Sub=23, 23.02.2017.
13. Web 4, (2017), http://santiyedefteri.com/index.php/2015/07/16/deprem-izalatoru-nedir, 17.03.2017.