İzolatör kelime anlami olarak ayiran, tek bırakan anlamindadır. Genelde yapı tabanında kullanılan izolatorlerde, yapınin yer hareketinden etkilenmemesini saglayan ayıraclardir. Yeni Zellandali bir muhendis tarafindan bu teknik gelistirilmistir.
Deprem kuvveti bildiginiz üzere dişarıdan yapıya etkiyen bir kuvvet değildir.Deprem kuvveti dedigimiz kuvvet bizzat yapınin dogurdugu bir kuvvettir. Yer hareketlendiginde, yapi elemanlari yerinde kalmak ister yani tembellik yapmak ister , bu durum atalet kuvvetini dogurur. Iste muhendislerin deprem kuvveti dedigi bu kuvvet aslinda tembellik kuvvetidir,atalet kuvvetidir.Basitce düşünelim : yer hareketi oluyor, yer yapıyı ittiriyor , ama yapı gitmek istemiyor atalet kuvveti doguyor. O halde ben, yer hareketi olsada bu hareketten, yapıyi soyutlayabilirsem bu atalet kuvvetleri yapida olusmaz. Izolatorlerdeki mantikda budur,yer hareketindan yapiyı soyutlamak…
Izolasyon elemanlari genelde yapının tabanına yerleştirilir(istedogimiz kat seviyesinde kolon baslarinada yerleştirebiliriz).Genelde yapınin tabanına yerleştirilir.Bu elemanlar yer hareketi aşamasinda yapinin yer hareketine uygun hareketetmesini saglar. Yani yapinin periyodu afaki buyukluklere ulaşır.Bu sekilde de yapıda daha küçük atalet kuvvetlerinin olusmasi saglanır.
Olayin mantigini daha iyi anlayabilmek için TDY2007 deki meşhur şekil 2.5 i gözunüzün önüne getirin.Hatirlayamadıysanız acın bir bakın. Neydi o şekil : x ekseni vardi, y ekseni vardı. X ekseninde periyotlar vardi 0, 0.10 , 0.20 , 0.30…………..gidiyordu. Y eksenindede spektrum katsayisi S(T) vardi. Biz yapinın periyoduna gore S(T) yi bulup , yapida meydana gelen ivmeyi hesapliyorduk(A =Ao x I x S(T)). Daha sonrada Newton a gore F= mxa dan yapida oluşan deprem kuvvetini buluyorduk. Bu sekile bakın S(T) nin maksimum 2.5 degeri aldigini görürsunuz. Yani yapida oluşacak en büyuk deprem kuvveti S(T)=2.5 oldugunda gerceklesir. Yine sekili inceleyin yada hatirlayın , x eksenindeki periyot degeri büyüdükçe S(T) de azalmaktadir. Yani periyot buyudukce S(T)=2.4 , 2 , 1.5……gibi azalarak devam etmektedir. Buda daha az deprem kuvvetinin doğdugu anlamina gelir ki bunu isteriz zaten. Izolatorlerde işte bu mantikla yapı periyodunun büyümesini saglayarak , daha az deprem kuvvetinin doğmasina sebep olurlar. Kabaca mantık bu.
Taban izolatoru konmasi planlanan bir yapıda aslinda muhendis izolatoru planlamaktadir. Yoksa ust yapiyi zaten surekli dizayn etmekteyiz. Muhendis yatay kuvveti bildikten sonra ayni hesap teknigiyle her yapiyo yonetmelige uygun dizayn edebilir. Bu anlamda yapi tabani zeminden yalıtilmıs olsada hesap tarzi aynidir diyebiliriz. Farklı olan kısim ize izolatorun dizayni yada belirlenmesidir.Burada şunu hatırlatmakta fayda goruyorum, taban yalitımı yapılması düşunulen tüm binalarda I=1 dir ve farkli R katsayilari kullanılırki bunlar zaten yonetmelikde belirlenmis durumdadir(yönetmelikden kastimız TBDY2016 taslak yonetmeligi). Klasik dizayn da bina onem katsayilari biliyorsunuz bazi kuvvetlerin artirilmasina yonelik kullanilan bir katsayi idi.siz bu kuvvetleri sifirlarsanız yada kücuk hale getirirseniz pekde bir anlam ifade etmez. Yeni benzetmede hata olmaz cumlesine guvenerek soyluyorum ki siz taban yalıtimı yaparak Istanbul da en riskli bolgede bir yapiyi, Konyadaki yatay yukleri alarak tasarlayabiliyorsunuz.(Biliyorsunuz deprem riski en az olan bolge Konya bölgesi).
Aklımıza şu soru geliyor: yapı topyekun hareket ediyor, periyot oldukca buyuk dolayisiyle ust yapı elemanlarinın sünek olmasi gerekirmi ?. Bu sorunun cevabi zaten icinde bu nedenlerden dolayi izolatorlu yapılarin yuksek sünek yapilmasi gerekmez. Yüksek sünek yapılmasinda amac zaten sekil degistirmelerle eneji yutulmasıni saglamakti.Oysa zaten bu yalitim bolgesi enerji tuketimini saglar. Bu nedenle izolatorlu binalar sinırlı suneklik(normal sunek) duzeyine gore tasarlanabilir.Nerede yaparsaniz yapin farketmez. Yine buradan yola cıkarak izolatörlü yapılarin hesabinın dogrusal elastik yöntemle yapılabilecegı soylenebilir ki yonetmelik buna musade etmektedir. Ama yalitim elemaninda dogrusal olmayan hesap yonteminin kullanilması gerektiği aşikardır.
Yalıtim elemani yani izolatorler yatay hareketin saglanmasi amaclıdir. Dolayisiyle yalitim elemani yatayda cok esnek olmalı ama düseyde herhangi bir şekil degisikligine musade etmemelidir, yani rijit olmalıdır.
Izolatorlerin hesabinda,izolatorlerde sadece basınç kuvvetlerinin ortaya çikması esastır.Bunun yaninde izolatorlerin tasariminda ruzgar, sicaklık vb gibi etkilerde dikkate alinmalidir. Her ne kadar deprem anında yapinin hareket ederek atalet kuvveti oluşmamasinı istiyor olsakda sanırim hicbirimiz rüzgarda yapımizın sallanmasınıda istemeyiz.
Yönetmelikde, yalitim arayüzunde ve alttaki elemanların tasarimında kullanilacak yük birlesimler yani kombinasyonlar özel olarak verilmistir. Ust yapı kombinasyonları içinse extradan ozel bir kombinasyon yoktur.
Izolatorlu binalarda ,kullanilmasi düsunülen yalıtım elemanlarınin kuvvet_yer degistirme ozellikleri, sonüm oranlari vb ozelliklerin deneylerle teyidi zorunludur.Bu deneylerin tutanaga baglanmasıda zorunludur.Yine yonetmelikde bu deneylerin nasil ve kac adet yapılacagi ayrıntilı sekilde belirlenmiştir.
Ahmet CELIKKOLLU
Insaat Muhendisi
ESKISEHIR
