PERIYOT DEPREM KUVVETI ILISKISI

Dunyadaki hersey salinim halindedir.Yani titresim halindedir.Yapilarda da durum budur.Yapilarda  titresir.Ancak bu titresimler o kadar kucuktur ki insan duyu organlari bunlari algilayamaz.

Yapinin tam dik halinden titreserek tekrar dik haline gelmesine kadar gecen suredir.Periyot 0.1 saniye,1 saniye,10 saniye vb gibi  degerlerle ifade  edilir.Yapi periyodunu yapinin fiziksel ozellikleri ve yapi kutlesi belirler.Dis yatay yuklerin periyotla ilgisi yoktur.Yapinin fiziksel ozelliklerinden kastimiz tasiyici sistemimizin rijitligidir.Yapi rijitligi ne kadar  buyuk olursa salinim o kadar azalir dolayisiyle periyot o kadar duser.Bu bilgiyi verdikten sonra sanki yapi periyotunu muhendisinde kontrol edebilecegi gibi bir sonuc cikarabilir.Her ne kadar bu tam bir kontrol olmasada , muhendis yapi periyotuna mudahele edebilir.Yapi periyodunu tam olarak elle hesaplamak yazilim olmadan hemen hemen imkansizdir.Ancak birtakim kabullerle belki yapiyi tek serbestlik dereceli sistem olarak gormek ve yaklasik olarak hesaplamak mumkun olabilir.Ancak bunuda belki tek katli yapilarda kabul edebilirsiniz.Yapilarda kutleler kat seviyesinde topaklanmis kabul edilebilir.Bu tur bir idealize ile cok serbestlik dereceli bir sistem olarak cozumlenebilir.Gercege biraz daha yaklasmak icin kutle topaklanmalarinin her kolon kiris birlesiminde oldugu kabulude yapilabilir.Ancak bu durumda cozum iyice karmasik hale gelir.Muhendislik te kullanacagimiz degerleri dusundugumuzde.kutlelerin katlarda toplandigini dusunmek yeterlidir.Ileride belki bu sistemlerin cozumu ile ilgili  birseyler yazabiliriz.Ancak bu gazinin konusu tek serbestlik yada cok serbestlik dereceli sistemler olmadigindan bu kadar bir genel bilgi vermekle yetinecegim.Daha genis bilgi sahibi olmak isteyenler tek serbestlik dereceli siztemleri arastirabilirler.Onerim cok serbestlik dereceli sistemlere girmeden, oncelikle tek serbestlik dereceli sistemlere bakmalari ve konuyu pekistirmeleridir.

 

Yapilarin bir titresimi var dedik.Dolayisiyle bir periyoda sahip dedik.Bunun gibi yapilarin uzerinde durdugu zeminlerde titresmekte ve zeminlerinde bir periyodu bulunmaktadir.Yani belli periyoda sahip yapiyi belli periyoda sahip bir zemine yerlestirmekteyiz.Bu iki farkli madde( yapi ve zemin) birbirlerinden etkilenecektir.Zeminin periyodunun yapiya mutlaka bir etkisi olacaktir.Zemin titresimide tahmin edeceginiz gibi zemin cinsiyle ilgilidir.Yumusak zeminler,gevsek zeminler daha fazla titresirken, kaya gibi zeminlerde titresimin daha  kucuk olacagi asikardir.Proje dizayn eden Insaat muhendisleri icin bu etkilesim onem arzeder.Yapilari dizayn ederken kullandigimiz deprem kuvvetlerinin esasi yapi titresimi ile zemin titresiminin etkilesimi ile birebir ilgilidir.Yeri gelmisken sunu hatirlatalim.Deprem kuvveti dexigimiz kuvvet  disaridan yapiya etkiyen bir kuvvet degildir.Deprem kuvveti bizzat yapinin icinde olusur.Deprem kuvvetinin buyuklugude yapinin kutlesi ile dogru orantilidir.Ne kadar buyuk kutle o kadar buyuk deprem kuvveti, ne kadar kucuk kutle o kadar az deprem kuvveti.F=m x a  hatirlayiniz.Burada F deprem kuvvetini, m  yapi kutlezini temsil eder.       a    dedigimiz degerde   yer hareketinin yapimizda olusturdugu ivmedir.Dikkat edin yer hareketinin ivmesi demiyorum, yer hareketinin yapida olusturdugu  ivme diyorum.Hatta cok ince dusunurseniz yer hateketinin her kat seviyesinde bile ayri bir ivme olusturdugunu  soyleyebilirsiniz.

 

Zemin periyodunun yapida olusacak deprem kuvveti uzerindeki etkisini soyle aciklayalim.Yapi titresirken degisik yonlere salinim yapar.Zaten titresiyor demek kucuk degerlerde degisik yonlerde deplasman yapiyor demektir.Bu deplasmanlar cok kucuk degerlerde oldugundan insan algilayamaz.Bir yapinin periyodunun 1 saniye oldugunu dusunelim.Yani bu yapi dik eksenen ayriliyor saga sola deplasman yapip sonra tekrar ilk dik halini aliyor.Iste bu sure 1 saniyedir.Bu yapinin oturdugu zeminin periyodunuda 1 saniye olarak dusunun.Yani zemin saga deplasman yaparen siz ayrica parmaginizlada biraz ittiriyorsunuz.Burada parmaginiz zemin titresimini  yapiya etkisini yansitmakta.Dolayisiyle yapi sanki iki kat otelenmeye maruz kalmakta gibi bir durum ortaya cikiyor.Simdi yine periyodu 1 saniye olan yapinin daha sert bir zemine oturdugunu dusunun.Yani zeminin periyodu 0.20 saniye mertebelerinde olsun.Bu durumda zemin titresim aninda saga deplasman yaparken parmaginizle tam tersi yonde bir kuvvet uygulayin.Zemin titresimi yapi deplasmanini azaltici yonde etkiyecektir.Bu durumda parmaginizda  yspi deplasmanini engelleyici yonde olan zemini temsil eder.Zemin yapu deplasmanini azaltir.Bu durumda yapi daha kucuk kuvvetlere maruz kalir.Iste zemin yapi periyodu etkilesimindeki durum aynen budur.Zemin deprem kuvvetlerini artirabilirde axaltabilirde.Burada belirleyci olan zemin ve yapi periyotlarinin birbirleri uzerindeki etkisidir.Proje muhendisi deprem hesabi yaparken bu etkilesimi cozmek zorundadir.Zemin periyodu deprem ku vvetlerini artirici yonde ise deprem kuvvetlerini daha buyuk almali, zemin periyodu deprem kuvvetlerini azaltici yonde ise deprem kuvvetlerini azaltarak hesap yapmalidir.Diger ulke deprem yonetmelikleri gibi ulkemiz deprem yonetmligindede bu durum dikkate alinmistir.TDY2007 Deki sekil 2.5 ivme spektrumunu gostermektedir.Bu sekilde xx ekseninde yapinin bulundugu zeminin hakim periyotlari islenir.Yapinin periyotlarida bu periyoda gore sekilde yerine konarak deprem buyutme katsayisi dedigimiz S(T) bulunur.S(T) degerinin maksimum 2.5 oldugu gorulur.Yani yapi deprem kuvveti 2.5 kat buyuyebilmektedir.Bu 2.5 kat buyumede yukarida bahsettigimiz yspi periyodu ule zemin periyodunun ayni olmasi cakismasi durumuna tekabul etmektedir.Bu olaya yani zemin periyodu ile yapi periyodunun cakismasi olayina rezonans denir.Anlasilacagi  uzere rezonans hos olmayan, olmasi istenmeyen bir durumdur.TDY2007  deki sekil 2.5 incelendiginde , zemin peroyodu ile yapi periyodu birbirinden uzaklastikca deprem kuvveti artirma katsayisi S(T)  nin de 1  e dogru yaklastigi gorulmaktedir.Yani zemin deprem kuvvetini artirmamaktadir.

 

Bu bilgiler isiginda yapacagimiz yapinin tasiyici sisteminide zeminlere gore degerlendirmemizin gerektigi sonucuna varilabiljr.En azindan tasiyici sistem olustururken zeminede soyle bir bakmamiz gerekir.Sonucta yapinin olusturacagi deprem kuvvetinin miktarini belirlemekte muhendisin elindedir.Yapi projelendirirken , yapi periyodunun kat basina yaklasik 0.10 saniye oldugunu bilmeniz birtakim kolayliklar saglayabilir.Mesela 5 katli bir yapi yapacaksaniz 0.10 x 5= 0.50 saniye civarinda bir yapi hakim periyodunuz olacagini tahmin edebilirsiniz.Bu tur bir yapiyida zemin hakim periyodu 0.50 saniye olan bir zeminde yapmaktan kacinabilirsiniz.Tabi bu verdigimiz deger son derece yaklaxik bir degerdir.Tasiyci sisteminizi cok rijit yaparak mesela perdelerle donatarak bu degeri cok adagilarada cekebilirsiniz.

 

Bu yazida zemib periyodu yapi periyodu arasindaki iliskiden bahsedilmistir.Muhendis birtakim iliskileri kafasinda canlandirdiginda daha guvenli ve ekonomik yapilar uretebilir.Bilmedigimiz yada yetersiz bildigimiz konularda ise elimizde fazla secenek olmadigindan mudahil olamayiz.Fikir sahibi olmak icin bilgi sahibi olmaniz gerekir.

 

 

 

Ahmet CELIKKOLLU

Insaat Muhendisi

ESKISEHIR

05 4 1 973 0151?

 

CEVAP VER

Please enter your comment!
Please enter your name here

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.