Betonarme yapılarda sismik çarpışma etkisinin azaltılması

Abstract

Geçmişte yaşanan depremler, farklı dinamik karakteristiklere sahip komşu betonarme yapıların çarpışma etkisi altında ağır hasar aldıklarını göstermiştir. Bu hasarların azaltılması için mevcut yönetmeliklerde komşu iki yapının arasında bırakılması gereken deprem derz mesafeleri tanımlanmıştır. Yönetmeliklerce öngörülen deprem derz mesafeleri büyük cepheli yapılarda arsa maliyeti kapsamında düşünüldüğünde daha düşük deprem derzleri ile çalışılması arzu edilmektedir. Bunun ötesinde yapı sistemlerinin malzeme kalitesindeki ve kat sayılarındaki farklılıklar yapıların dinamik özelliklerinin farklılaşmasına ve potansiyel çarpışma riskini açığa çıkarmaktadır. Bu kapsamda kısıtlı derz aralıklarında çarpışma etkisiyle oluşacak ek deprem kuvvetlerinin azaltılması önem taşımaktadır. Bu çalışma kapsamında farklı dinamik özelliklere sahip yapılar ikili gruplar halinde ele alınan betonarme yapıların lineer olmayan analitik modelleri kurulmuş ve çarpışma etkileri görülmek üzere lineer olmayan dinamik analizler ile simülasyon çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Yapılan sayısal çalışmalarda kullanılan temel değişkenler; kat sayısı, malzeme kalitesi, kat seviyeleridir. Bu değişkenler çerçevesinde gerçekleştirilen analizlerde farklı kat seviyelerindeki çarpışma etkileri aynı kat seviyelerindeki çarpışma etkilerine göre daha fazla olduğu sonucuna varılmıştır. İkili gruplar halinde iyi malzeme kalitesinin tercih edildiği yapı çiftinde, birinde iyi diğerinde yetersiz malzeme kalitesinin kullanıldığı duruma göre modellere göre daha düşük çarpma etkilerinin ortaya çıktığı görülmüştür. Bu sonuçlar öngörülen deprem derz mesafelerinin yeterli olmadığını göstermektedir. Bu etkilerin azaltılması amacıyla çalışma kapsamında iki bina arasına neopren kauçuk yerleştirilmesi düşünülmüştür. Neopren kauçuk malzemenin düşey eksenel rijitliiği literatürde tanımlanan bir ampirik bağıntı ile hesaplanmıştır. İki yapı arasına tanımlanan bir yay modeli, çarpışma etkilerinin simülasyonunda kullanılmıştır. Neoprenli durumlarda aynı analiz serisi gerçekleştirilmiş ve neopren malzemenin yapı derz boşluğunda kullanılmasıyla çarpışma etkilerinin önemli derecede azaltılabileceği sonucuna varılmıştır.

Past earthquakes showed that pounding effects is a highly serious problem in damaging colliding adjacent reinforced concrete (RC) structures which are seperated insufficiently. Exact distance limits are given in current codes to prevent these kinds of pounding effects. However due to dissimilarities in dynamic characteristics of two structures, the collision is inevitable. The dissimilarity could be due to the differences in material qualities and/or the number of stories of the buildings. The pounding forces could be more destructive when the slabs of the RC structures are not at the same level. The shear capacity of the column could be exceeded due to colliding one structure's slab to the other's column. Inorder to understand these pounding effects, nonlinear analytical models are created and a simulation study is performed under the effetcs of several selected earthquake records. The analysis results showed that great amount of pounding forces could be produced due to the collision of two adjacent RC structures having insufficient gaps. The pounding forces could be reduced and the damaging effects could be eliminated by filling this gap with the neopren material. The pounding energy could be absorbed by means of neopren pad. Analysis results showed that the shear capacity of the columns were not exceeded incase of neopren infill material.