Çok katlı yapıların sismik takviyesinde kullanılan metal sönümlendirici TADAS cihazlarının verimliliğinin araştırılması

Abstract

Yapılarda deprem kaynaklı titreşimlerin azaltılabilmesi için pasif ya da aktifkontrol elemanları kullanılabilmektedir. Metalik üçgensel elemanlardan meydanagelen pasif TADAS (Triangular Added Damping Added Stiffness) bağlantıelemanları, depremler sırasında aktive olabilmeleri için enerji gerektirmemeleri,düşük maliyetli olmaları ve deprem sonrasında kolayca yenilenebilmelerisebebiyle aktif elemanlara göre daha avantajlı olabilmektedirler. Bu elemanlar(cihazlar) kat kolonlarına paralel olarak bağlandıkları için yapıya düşük titreşimgenliklerinde ek rijitlik, yüksek genliklerde ise metalde oluşacak plastikdeformasyondan dolayı sisteme ek sönüm sağlamaktadır. Eleman yüksekliğininkat seviyesinin çok altında olması sebebiyle yanal yönde rijit olduğu varsayılançelik çaprazlarla desteklenmektedir. Bu sebeple yapının deprem performansıkullanılan metal adedi ve akma sınırına bağlı olarak değişebilmektedir.Bu çalışmada TADAS elemanlarla desteklenmiş olan 5 katlı bir yapınındeprem performansı sayısal analizler yapılarak araştırılmıştır. AnalizlerdeSAP2000 sonlu elemanlar yazılımı kullanılmış ve üç farklı yer hareketi altındaönerilen yöntemin konvansiyonel olana üstünlüğü araştırılmıştır. Kat kolonlarınınelastik sınırlarda kalacağı TADAS elemanlarının ise elasto-plastik davranışgöstereceği varsayılmıştır. TADAS'ların akma deplasmanının her katta sabit,sayılarının (rijitliğin) ise katlar arasında homojen göreli deplasmanınsağlanabilmesi için değişken olabileceği varsayılmıştır. Her bir durum içinmaksimum kat arası öteleme değerleri hesaplanmış, sabit ya da değişken sayıdakieleman kullanımında elde edilen değerlerle karşılaştırılmıştır.Sonuçlar, üst katlara doğru azalan rijitlikte TADAS bağlantı elemanıkullanımıyla bütün katlarda eş zamanlı olarak metal akmasına yol açıldığı vebunun da sabit dağılıma göre göreli yer değiştirmelerde azalıma yol açtığınıgöstermiştir. Gerek sabit, gerekse değişken ek kat rijitliğine sahip yapılarınkonvansiyonel olana oranla daha iyi performans gösterdiği görülmüştür.Active or passive control elements can be used for the vibration control ofstructures. The passive TADAS (Triangular Added Damping Added Stiffness)devices which are made of triangular metallic elements can be preferred to thoseof active ones because of; 1) Low cost, 2) Ease in replacement after theeartqhuake and 3) No requirement for extra power to activate themselves duringearthquakes. These elements are connected in parallel to the columns and thusprovide additional stiffness to the existing structure. Additionally they provideadded damping to the system when the plastic limit of the metal is exceeded.These elements are supported by two cross bracings which are assumed to be rigidin lateral direction. Thus the two parameters, the total number of metal elementsand the yield displacement are the main factors which affect the seismicperformance of the retrofitted structure.In this thesis, a number of numerical anaiyses have been performed toinvestigate the seismic performance of a shear beam type multistory building.Analyses have been carried out by utilizing the FE code SAP2000. Three differentinput ground accelerations have been used and the efficiency of the proposedmethod has been investigated. Columns were assumed to behave elastically andthe only nonlinearity in the system was assumed to be due to the elastoplasticbehavior of these connection elements. Yield displacements of these elementswere assumed to be constant whereas lateral stiffnesses vary along the height ofthe building. Maximum relative displacements for each case have been computedand the results were compared to those of the conventional (bare frame) and novarying (constant stiffness) cases.Results revealed that TADAS configuration with variable stiffness weremore effective in controlling maximum story drift values compared to those of theones with constant configuration or conventional (bare frame) cases.