Experimental study on foundation isolation using geosynthetics

Abstract

Son yıllarda, binalarda deprem hasarlarını önleyebilmek için Geoteknik Sismik İzolasyon (GSI) sistemleri olarak bilinen düşük bütçeli alternatif sismik izolasyon sistemleri üzerine çalışmalar yapılmıştır. Bu sistemler, atık lastik-kum karışımı ve geosentetikler olarak bilinmektedirler. GSI sistemi, zemin izolasyonu ve temel izolasyonu olarak ikiye ayrılmaktadır. Bu çalışmanın amacı, geosentetiklerle temel izolasyonunun az ve orta katlı yapıların sismik performansına etkisinin sarsma masası deneyleriyle belirlenmesidir. Önerilen GSI sistemi, bina temeli altına yerleştirilmiş geomembran ve üzerine yerleştirilmiş geotekstil çiftinden oluşmaktadır. Daha da önemlisi bu çalışma, sismik yükler altında geosentetiklerin temel izolasyon malzemesi olarak kullanılarak farklı konfigürasyonlarda sarsma masasında incelenmesi açısından literatürde bir ilktir. İki farklı sarsma masası modeli, temel izolasyonsuz ve temel izolasyonlu, 1/10 ölçekli bina modeli olarak oluşturulmuştur. Bina kat sayısı, GSI tipleri, GSI konfigürasyonları ve deprem hareketi karakteristikleri açısından temel izolasyonunun bina modelinin sismik performansına etkileri değerlendirilmiştir. Temel izolasyonsuz ve izolasyonlu bina modelleri arasındaki kıyaslamanın sonuçlarına göre, önerilen GSI sistemi yatay ivme, yatay kat öteleme, Arias şiddeti, taban kesmesi ve taban momenti üzerinde farklı sismik yükler altında önemli ölçüde azalım sağlamıştır. Bu çalışmada önerilen GSI sistemi, gelişmekte olan ülkeler için deprem hasarlarını azaltmada alternatif sismik izolasyon sistemi olabilir.

In the last decades, alternative low cost seismic isolation techniques which are commonly known as Geotechnical Seismic Isolation (GSI) systems were developed to mitigate earthquake hazards. These are known as Rubber Soil Mixtures (RSM) and Geosynthetics. Soil isolation and foundation isolation are the types of GSI with geosynthetics which can easily be applicable for low-to-mid rise buildings. The aim of this study is to determine the effects of foundation isolation with geosynthetics on seismic performance of low-to-mid rise buildings by using shaking table experiments. The proposed GSI system is comprised of a geotextile overlying geomembrane placed underneath the foundation with three different configurations. More importantly, this study is the first study on foundation isolation with geosynthetics considering different configurations by using shaking table under seismic loadings. Two different shaking table models representing the fixed based and isolated based buildings were designed as a 1:10 scaled building models. The effects of foundation isolation in terms of the number of the story of the building, type of geosynthetic couples, GSI configuration and dynamic motion characteristics on the seismic performance of the model buildings were evaluated. The comparative results of the fixed based and isolated based building models revealed that the proposed GSI systems can substantially reduce the horizontal accelerations, horizontal story drifts, Arias intensity, base shear, and base moment of the buildings under different seismic motions. The proposed method in this study can be a good alternative method to mitigate earthquake hazards for developing countries.