Deprem etkime açısının kütle dış merkezliliği olan sismik izolasyonlu yapı davranışı üzerindeki etkisi

Abstract

Sismik izolasyon tekniğinin kullanıldığı yapılarda üst yapı davranışının elastik olması ve doğrusal olmayan davranışın izolasyon seviyesinde yer alması sebebiyle, bu tür yapıların tasarımında dikkat edilmesi gereken en önemli yapısal tepki değeri maksimum izolatör deplasmanıdır (MİD). Dinamik analiz yöntemi ile gerçekçi olarak hesaplanabilen MİD için analiz sonuçlarını etkileyebilecek parametrelerin incelenmesi gerekmektedir. Bu parametrelerin başında; (i) deprem kayıtlarına uygulanacak ölçek katsayısının büyüklüğü, (ii) deprem etkime açısı ve (iii) üst yapı düzensizlikleri gelmektedir. Bu nedenle, yürütülen bu tezde öncelikle uygulanan ölçeklendirme yönteminde yer alan değişkenlerin ölçek katsayısına olan etkisi araştırılmış; daha sonra bu ölçek katsayıları ile yürütülen çift doğrultulu dinamik analizler aracılığıyla MİD'nın değişimi incelenmiştir. Ardından, deprem kayıtlarının farklı etkime açıları için ölçek katsayılarında oluşabilecek değişimler incelenerek, bu katsayıların doğrusal olmayan izolatör davranışına etkisi belirlenmiştir. Son olarak, üst yapı kütle dış merkezliği bulunan bir bina modeli için dış merkezlik oranındaki değişimin izolatör deplasmanına olan etkisi araştırılmıştır. Bunun için, farklı kütle dış merkezlik oranı, karakteristik dayanım oranı (Q/W) ve izolasyon periyoduna (Tiso) sahip üst yapı modelleri oluşturularak dinamik analiz yöntemi ile MİD'nın değişimi incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar, şartnamede tanımlanan eşdeğer deprem yükü yöntemi ile hesaplanan değerler ile kıyaslanarak basitleştirilmiş hesap yönteminin MİD için dış merkezlik oranına bağlı önerdiği artış miktarının uygunluğu test edilmiştir. Analizlerde sismik izolatör olarak kurşun çekirdekli kauçuk izolatör kullanılmış olup, histeretik davranışı için kurşun çekirdekte meydana gelen sıcaklığa bağlı olarak kuvvet-deplasman eğrisi azalım gösteren matematiksel model kullanılmıştır.

The superstructure of a seismically isolated structure behaves in an elastic manner and all nonlinearity takes places on seismic isolation level. Accordingly, for such structures, maximum isolator displacement (MID) turns out to be the most important demand parameter during the design stage. For this reason, MID needs to be calculated accurately by considering the factors that can be essential on structural response during the dynamic analyses such as amplitude of scale factor, ground motion direction and superstructure irregularities. Thus, this study focuses on the parameters that are involved in the applied scaling procedure of ground motions, in order to determine the variation in amplitude of scale factors. Then, sensitivity of MID to these parameters was examined by means of nonlinear dynamic analyses. Moreover, effect of ground motion incidence angle on the amplitude of scale factors was studied and variation of isolator displacement according to the ground motion rotation was discussed. Finally, amplification on MID due to mass eccentricity on superstructure was investigated systematically by considering a wide range of eccentricity ratio, lead rubber bearings (LRB) with different characteristic strength to weight ratio and isolation period. Amplification in MIDs due to mass eccentricity in the superstructure was also compared with the suggested values of simplified analysis method for eccentric seismically isolated structures. In all analyses, nonlinear modeling of LRBs was performed by means of deteriorating hysteretic behavior in which the lateral strength of isolator reduces due to temperature rise in the lead core during cyclic motion.