Orta Doğu Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı
A new method to increase effectiveness of base isolation on torsionally unrestrained structures
Burulması önlenmemiş yapılarda sismik izolasyon verimliliğini artıracak yeni bir yöntem
Emren Can Alemdağ - 2016Teze Git (tez.yok.gov.tr)
Özet:
The torsional behavior of the seismically isolated structures is one of the subjects that has been studied least. Especially, in the structures with first mode as torsional mode. In these type of structures, using conventional design method does not increase the torsional stiffness of the system and makes system weak in torsion when compared to other directions. To get system more torsionally rigid, isolators standing at the outer axes must be strengthened, relatively. However, while doing this operation, targeted period of the structure decreases because the total lateral stiffness of the system is increased. Besides, in torsionally unrestrained systems, because displacement differences between the isolators and torsional amplifications are high, effectiveness of isolators decreases under different mass eccentricities. To overcome this issue, instead of conventional method, another design method developed in this study can be used. In developed design method, system is separated as inner and outer groups and then, isolators are designed with a stiffness ratio. To calculate the stiffness ratio, a formulation was improved including basic parameters related to system. Isolation system designed according to the stiffness ratio calculated from the formulation, provides system to get translational modes in first two modes by increasing the torsional rigidity. Same building was investigated with two design methods, comparatively. After that these systems were examined under different mass eccentricity cases. Results were examined in different seismic records and loading methods. According to results, developed method gives more effective systems when looked to the uniformity of displacements and shear forces of isolators.
Summary:
Sismik olarak izole edilmiş yapıların burulma davranışı, sismik izolasyon hakkında en az çalışılan konulardan biridir. Özellikle birinci modu burulma yönünde olan yapılarda. Bu tarz yapılarda geleneksel dizayn yöntemi kullanmak yapının burulma rijitliğini yeteri kadar artırmayıp, yapının yine burulma yönünde diğer yönlere göre zayıf kalmasına sebep olmaktadır. Yapıya burulma rijitliği kazandırmak için ise sistemin en dış akslarındaki izolatörlerin görece güçlendirilmesi gerekmektedir. Ancak bu yapılırken sistemin genel olarak rijitliği artırıldığından sistemin hedeflenen periyodu azalmaktadır. Ayrıca, burulması önlenmemiş, burulma yönünde zayıf olan sistemlerde, değişen kütle eksantrisitelerinde izolatörler arasındaki deplasman farkı ve burulma artışları da çok olacağından, izolatör verimliliği de düşmektedir. Sorunu aşmak için geleneksel yöntem yerine bu çalışmada geliştirilen bir dizayn yöntemi kullanılabilir. Geliştirilen yöntemde sistem iç ve dış izolatörler olarak ikiye ayrılıp, bu izolatörler belirli bir rijitlik oranında tasarlanmaktadır. Rijitlik oranını hesap etmek içinse, içerisinde sisteme ait belirli parametreler barındıran bir formül geliştirilmiştir. Bu formülden elde edilen rijitlik oranına göre tasarlanan izolatör sistemi, yapının burulma rijitliğini artırarak, ilk iki modu ötelenme yönlerine çekmektedir. Aynı yapı iki dizayn yöntemine göre çözülmüştür. Daha sonra farklı eksantrisite durumlarında bu sistemler incelenmiştir. Sonuçlar, değişik deprem kayıtları ve yöntemleri altında incelenmiştir. İzolatörlerin deplasmanları ve kesme kuvvetlerindeki eşit dağılıma bakıldığında, geliştirilen metodun daha verimli sonuçlar verdiği görülmektedir.