Effects of lead core heating on the superstructure response of seismic isolated buildings

Abstract

Kurşun çekirdekli kauçuk izolatörlerde (KÇKİ) bulunan kurşun çekirdek kısmı izolatörün tersinir tekrarlanır yükler altında harekete geçmesi ile ısınır ve buna bağlı olarak izolatör dayanım kaybı yaşar. Fakat günümüzde yaygın olarak kullanılan analizlerde (limit analizleri) KÇKİ'ye ait kuvvet yerdeğiştirme ilişkisi gerçek davranışın aksine azalım göstermemektedir. Son zamanlarda KÇKİ'nin gerçek davranışına çok yakın sonuçlar veren bir hesap yönteminin (ısınma anlizi) teorik esasları ortaya koyulmuştur. Bu hesap yönteminde izolatöre ait kuvvet yerdeğiştirme ilişkisi kurşun çekirdeğin ısınması ile kendini anlık olarak güncellemektedir. Bu çalışmanın amacı analizlerde yaklaşık bir hesap yöntemi kullanan limit analizleri yöntemi ile gerçek davranışa çok yakın sonuçlar veren ısınma analizi yöntemini üst yapı istem parametreleri (maksimum kat ivmeleri ve maksimum rölatif yer değiştirme oranı) açısından karşılaştırmaktır. Bir başka deyişle günümüzde yaygın olarak kullanılan limit analizleri yönteminin ne derece güvenilir olduğu ısınma analizleri ile kontrol edilmiştir. Ayrıca kurşun çekirdeğin ısınmasında etkin rol oynadığı düşünülen izolasyon periyodu (T), izolatörün Q/W oranı ve yer hareketinin maksimum hızının (PGV) değişimi ile üst yapı istem parametrelerinin nasıl etkilendiği araştırılmıştır. Bu bağlamda 23-katlı betonarme üst yapı modeli ve 3-katlı çelik yapı modeli üzerinden gerçekleştirilen 5760 adet zaman tanım alanında doğrusal olmayan analizler OpenSees programı ile gerçekleştirilmiştir. Sonuç olarak limit analizleri yönteminin her iki üst yapı modeli için güvenli yönde kaldığı fakat özellikle 3 katlı çelik yapı için ısınma analizleri yöntemine göre ekonomik olmayan sonuçlar doğurduğu tespit edilmiştir. Özellikle bazı tip izolatörlü binalarda, ısınma analizi sonucu elde edilen kat ivmeleri alt limit analiz değerlerinden daha az hesaplanmıştır. Bu durum kattaki ekipmanların, olması gerekenden daha büyük istem değerleri ile tasarlanmasına neden olmaktadır. Isınma analizlerinden elde edilen sonuçların alt limit analizlerinden elde edilen sonuçlara ya çok yakın ya da alt limit değerlerinden daha az olması limit analizleri yönteminin ısınma analizleri yöntemi ile desteklenmesi gerektiği sonucunu doğurmuştur.