Deprem etkisi altındaki bitişik nizam yapılarda çarpışma etkisinin azaltılması için katlar boyunca elastik yay rijitliği dağılımının Nelder-Mead ile optimizasyonu
Öz
Arka Plan—Bitişik nizam yapılarda yetersiz derz boşluğu, farklı periyot, rijitlik, kütle ve sönüm özellikleri nedeniyle faz dışı hareketlere; büyük göreli deplasman ve hız taleplerine ve çarpışma hasarına yol açabilmektedir. Mevcut yapı stokunda derz genişliğinin artırılması çoğu zaman uygulanabilir olmadığından, göreli hareketi azaltan bağlantı tabanlı kontrol yöntemlerine ihtiyaç vardır.
Amaç—Bu çalışmada, farklı dinamik özelliklere sahip iki bitişik yapıyı bağlayan elastik yayların katlar boyunca rijitlik dağılımının optimize edilmesi ve optimize rijitliği belirlenen eşiğin altında kalan bağlantıların çıkarılması amaçlanmıştır.
Yöntem—Farklı dinamik özelliklere sahip, eşit yükseklikte iki on katlı kayma bina modeli, karşılıklı kat seviyelerinde ek sönüm içermeyen pasif doğrusal yaylarla bağlanmıştır. Birleşik hareket denklemleri oluşturulmuş; durağan rastgele uyarım altında tepe kat göreli hız transfer fonksiyonu varyansı, tekil ve toplam rijitlik kısıtları altında türev gerektirmeyen Nelder–Mead algoritmasıyla en aza indirilmiştir. Toplam rijitliğin %1’inden az katkı veren bağlantılar optimizasyon sonrasında çıkarılmıştır. Nihai düzen 11 deprem kaydı altında zaman tanım alanı analizleriyle değerlendirilmiş ve OpenSees modeliyle bağımsız olarak doğrulanmıştır. Göreli deplasman, göreli hız, kat kesme kuvveti ve çarpışma tepkileri incelenmiştir. Amaç fonksiyonu, rastgele titreşim yaklaşımı temel alınarak A ve B yapılarının tepe kat hız transfer fonksiyonları arasındaki fark üzerinden tanımlanmıştır. Optimizasyon sırasında her bir yay için alt ve üst rijitlik sınırları ile toplam bağlantı rijitliği üst sınırı dikkate alınmıştır.
Bulgular—Optimum dağılım düzgün değildir: toplam bağlantı rijitliğinin %73.6’sı 10. kata, %14.9’u 3. kata atanmıştır. 1., 4., 7. ve 9. katlardaki bağlantılar eşik altında kaldığı için çıkarılmıştır. On bir kayıtta tepe kat maksimum göreli deplasmanı %91.58–%97.90, göreli hızı %77.84–%97.81 azalmış; ortalama azalmalar sırasıyla %96.06 ve %92.76 olmuştur. El Centro kaydında kat kesme kuvvetleri daha esnek B yapısında tüm katlarda azalırken A yapısında düzensiz değişmiştir. Seçilen derz ve temas modeli altında kontrollü sistemde çarpışma ortadan kalkmıştır.
Sonuç—Kat bazındaki elastik bağlantıların optimize edilip düşük katkılı bağlantıların çıkarılması, göreli deprem tepkisini ve çarpışma talebini etkili biçimde azaltmış; ancak mutlak kuvvet talepleri iki yapıda aynı ölçüde azalmamıştır. Kontrollü sistemde meydana gelen tepki değişimi ek bir sönüm mekanizmasına değil, elastik yayların iki yapı arasında oluşturduğu eşit ve zıt kuvvet aktarımına ve bunun sonucunda birleşik sistemin dinamik özelliklerinde meydana gelen değişime dayanmaktadır.
Anahtar Kelimeler
Kaynakça
- M. Miari, K. K. Choong, R. Jankowski, “Seismic pounding between adjacent buildings: Identification of parameters, soil interaction issues and mitigation measures”, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 121, 135–150, 2019. https://doi.org/10.1016/j.soildyn.2019.02.024.
- K. Çetin, A. Demir, “Investigation of pounding effect in mid-rise adjacent structures”, Adıyaman Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 8(15), 283–293, 2021. https://doi.org/10.54365/1adyumbd.886805.
- B. Sołtysik, T. Falborski, R. Jankowski, “Preventing of earthquake-induced pounding between steel structures by using polymer elements - experimental study”, Procedia Engineering, 199, 278–283, 2017. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2017.09.029.
- R. Jankowski, S. Mahmoud, “Linking of adjacent three-storey buildings for mitigation of structural pounding during earthquakes”, Bulletin of Earthquake Engineering, 14(11), 3075–3097, 2016. https://doi.org/10.1007/s10518-016-9946-z.
- B. I. Patil, B. B. Biradar, R. Doddamani, “Mitigation of seismic pounding observed in adjacent buildings with fluid viscous damper”, Sustainability Trends and Challenges in Civil Engineering: Select Proceedings of CTCS 2020, Singapore, Singapore, Springer, 2021, 711–731. https://doi.org/10.1007/978-981-16-2826-9_45.
- R. C. C. Tavares, M. V. G. de Morais, S. Moreira Avila, G. Doz, “Experimental and numerical study of rigid connections in coupled buildings”, Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, 48(2), 107, 2026. https://doi.org/10.1007/s40430-025-06075-x.
- E. Aydın, B. Öztürk, M. Dikmen, “Bitişik nizam yapıların çarpışmasını önlemek için bir hedef sönüm oranı ve rölatif deplasman düşünülerek optimum sönümleyici yerleşimi”, Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 6(2), 581–592, 2017. https://doi.org/10.28948/ngumuh.341807.
- V. Jeng, K. Kasai, B. F. Maison, “A spectral difference method to estimate building separations to avoid pounding”, Earthquake Spectra, 8(2), 201–223, 1992. https://doi.org/10.1193/1.1585679.
Ayrıntılar
Birincil Dil
Türkçe
Konular
Yapı Dinamiği
Bölüm
Araştırma Makalesi
Erken Görünüm Tarihi
26 Eylül 2026
Yayımlanma Tarihi
-
Gönderilme Tarihi
29 Mayıs 2026
Kabul Tarihi
3 Eylül 2026
Yayımlandığı Sayı
Yıl 2026 Sayı: Advanced Online Publication