Kurşun çekirdekli sismik izolatör tasarımı ve parametrelerin irdelenmesi

Abstract

Bu çalışmanın amacı, kurşun çekirdekli sismik izolatörlerin tasarım parametrelerinin deprem performansı üzerindeki etkisini ZB ve ZD zemin sınıfları üzerinde 5 ve 8 katlı iki farklı binada değerlendirmektir. Kurşun çekirdekli sismik izolatörler, elastomerik mesnetin çekirdeğine kurşun saplanan ve histerik sönüm sağlayan mesnet tipleridir. Bu izolatörler, binanın periyodunu artırarak depremden gelen kuvvetleri azaltmakta ve yapının tabanında esnek ve enerji sönümleyici elemanlar yerleştirerek yapının zeminden etkin şekilde izole edilmesini sağlamaktadır. Bu yöntem, yapının depreme karşı dayanımını artırmakta ve hasar riskini azaltmaktadır. Çalışmada, PRISM uygulaması üzerinden zaman tanım alanında analiz yöntemi kullanılarak farklı deprem yer hareketi kayıtları ile dinamik analizler yapılmıştır. Analiz sırasında kullanılan deprem yer hareketi kayıtları uzaklıklarına göre 0-5 km, 5-10 km ve 10-15 km şeklinde sınıflandırılmış ve bu uzaklıklar dikkate alınarak değerlendirilmiştir. Bu sınıflandırmanın amacı ise yakın fay yer hareketi etkisinin ve tasarım parametrelerinin sismik izolatörlerin deplasmanları üzerindeki etkisini incelemektir. Veri analizinde kurşun çekirdek çapı, kauçuk kesme modülü ve kurşun çekirdek kesme dayanımı gibi parametreler incelenmiştir. Bulgulara göre kurşun çekirdekli sismik izolatörlerin tasarım parametrelerinin binanın dinamik davranışını önemli ölçüde etkilediği görülmüştür. Özellikle, kurşun çekirdek çapının artması, izolatörün yatay yer değiştirmesini ve enerji sönümlemesini artırmakta, kauçuk kesme modülünün artması ise izolatörün rijitliğini ve yatay kuvvet kapasitesini artırmaktadır. Kurşun çekirdek kesme dayanımının ise izolatörün akma davranışı üzerinde belirleyici bir rolü vardır. Bu çalışma, kurşun çekirdekli sismik izolatörlerin tasarım parametrelerinin optimizasyonu için bir yöntem sunmakta ve tasarlanan kurşun çekirdekli kauçuk izolatörün deprem performansını artırmak için bu tasarım parametrelerinin zemin sınıfı, kat sayısı ve deprem yer hareketi kaydının uzaklığı gibi parametrelere göre düzenlenmesi gerektiğini göstermektedir. Bu çalışma, sismik yalıtım uygulamaları için faydalı bilgiler sağlamakta ve gelecekteki araştırmalara yön vereceği düşünülmektedir.The aim of this study is to evaluate the effect of design parameters of lead core seismic isolators on earthquake performance on ZB and ZD soil classes in two different buildings with 5 and 8 floors. Lead core seismic isolators are types of bearings that provide hysteretic damping by inserting lead into the core of the elastomeric bearing. These isolators reduce the forces coming from the earthquake by increasing the period of the building and provide effective isolation of the structure from the ground by placing flexible and energy dissipating elements at the base of the structure. In the study, dynamic analyses were performed with different earthquake records using the time definition domain analysis method on the PRISM application. The earthquake ground motion records used during the analysis were classified as 0-5 km, 5-10 km and 10-15 km according to their distances and evaluated by taking these distances into account. The purpose of this classification is to examine the effect of near-fault ground motion and design parameters on the displacements of seismic isolators. Parameters such as lead core diameter, rubber shear modulus and lead core shear strength were examined in data analysis. According to the findings, it was seen that the design parameters of lead core seismic isolators significantly affect the dynamic behavior of the building. This study presents a method for optimizing the design parameters of lead core seismic isolators and shows that these design parameters need to be adjusted according to parameters such as soil class, number of floors and distance of earthquake ground motion record in order to increase the earthquake performance of the designed lead core rubber isolator. This study provides useful information for seismic isolation applications and is expected to guide future research.