Sismik yalıtımlı yapılarda patlama etkilerinin incelenmesi

Abstract

Ülkemizde ve dünyada yapılar terör faaliyetleri sonucunda patlama etkilerine maruz kalabilmektedir. Bu tür faaliyetlerin yapının içerisinde ya da yapıya yakın mesafelerde gerçekleştirilmesi mümkündür. Ülkemizde, sismik yalıtım araçlarının kullanımı 2018 Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği'nde "Deprem Etkileri Altında Yalıtımlı Bina Taşıyıcı Sistemlerinin Tasarımı için Özel Kurallar" başlığı altında yerini almıştır. Taban yalıtımında kullanılan yalıtım birimleri, yapı periyodunu artırarak göreli kat ötelemelerinin azaltılmasını ve yapıya etki eden deprem kuvvetlerinin azaltılmasını sağlamaktadır. Patlama yükleri deprem yüklerinden farklı olarak ani bir darbe yükü şeklinde oluştuğundan sismik yalıtım araçlarının patlama yüklerine karşı etkili olup olmayacağı bilinmemektedir. Bu tez kapsamında sismik yalıtımlı yapılarda patlama etkileri incelenmiş ve sismik yalıtımsız yapı ile karşılaştırılmıştır. Betonarme bir bina modeli oluşturulmuş ve sismik yalıtım aracı olarak kurşun çekirdekli kauçuk sönümleyiciler kullanılmıştır. Patlayıcı tipine ve ağırlığına göre ölçeklenmiş patlama mesafeleri belirlenerek hedef binanın her bir katına gelen patlama yükleri zamana bağlı olarak elde edilmiştir. Sonlu elemanlar yöntemine dayalı analiz yapan SAP 2000 yazılımı kullanılarak Zaman Tanım Alanında Doğrusal Olmayan analiz yöntemi ile patlama yükü analizleri gerçekleştirilmiştir. Yapının farklı mesafelerde ve farklı ağırlıklardaki patlayıcılar etkisinde etki/kapasite oranları elde edilmiştir. Kanada'da tehlikeli madde taşımacılığında kullanılan patlayıcı ağırlıkları ve patlama mesafeleri bu çalışmanın temelini oluşturmaktadır. Bu verilere dayanarak, bir patlama senaryosu kurulmuş, bomba yüklü bir aracın hedef yapıya çeşitli mesafelerde patlatılması sonucunda patlama etkileri dikkate alınmıştır. Sismik yalıtımlı ve yalıtımsız binaların patlama yükleri etkisi altındaki dinamik davranışı karşılaştırılmıştır. Patlama yükleri etkisi altında yalıtımlı ve yalıtımsız binaların performans değerlendirmeleri yapılmıştır. Çalışma sonucunda, taban yalıtımında kullanılan kurşun çekirdekli kauçuk sönümleyicilerin patlama etkilerini sönümlemede etkili olduğu, katlar arası yer değiştirme oranlarını azaltarak yapıya etki eden darbe yüklerinin sönümlenmesini sağladığı ve yapıya gelen taban kesme kuvvetlerini azalttığı görülmüştür. Doğrusal olmayan yöntemlere göre değerlendirme yapıldığında taban yalıtımının yapının patlama etkilerine karşı vereceği tepkiyi azalttığı yapının mod şeklini değiştirdiği, yapıda plastik dönme oranlarını etkilediği görülmüştür.

Structures in our country and the world can be exposed to explosive effects as a result of terrorist activities. It is possible to carry out such activities within the building or at close distances to the building. In our country, the use of seismic isolators the Turkish Seismic Code 2018 "Special Rules for Design of Earthquake Impacts Under Isolated Building Structural Systems" took place under the title. The isolation units used in base isolation increase the period of the building and decrease the relative floor displacement and decrease the earthquake forces affecting the structure. It is not known whether seismic isolation devices will be effective against blast loads since the blast loads are formed as a sudden impact load different from earthquake loads. In the scope of this thesis, blast effects in seismic-isolated structures were investigated and compared with non-isolated structure. A reinforced concrete building model was created and lead core rubber bearings were used as seismic isolation tools. The explosion distances scaled according to the type of explosive and the weight of the explosive was obtained and the blast loads on each floor of the target building were obtained depending on the time. Using SAP 2000 software, which makes analysis based on the finite element method, blast load analysis was performed in the time history by nonlinear analysis method. Effect/capacity ratios were obtained under the effect of explosives at different distances and different weights of the building. Explosive weights and explosion distances used in dangerous goods transportation in Canada form the basis of this study. These distances are taken into account when estimating the blast loads. Based on this data, there is an explosion scenario, the bomb is for a loaded, it must be detonated at various distances to the target structure. The dynamic behavior of seismically isolated and non-isolated buildings under the effects of blast loads is compared. Performance evaluations of isolated and non-isolated buildings were conducted under the effects of blast loads. As a result of the study, it has been observed that the rubber core rubber bearings used in the base isolation are effective in absorbing the explosion effects, reducing the displacement rates between the floors, reducing the damping of impact loads affecting the structure and the floor shear forces coming to the structure. When evaluated according to non-linear methods, it was observed that the floor isolation reduces the reaction of the building against the blast effects, changes the mode of the building, and affects the plastic rotation rates in the building.