Bu projenin amacı; ülkemiz yapı stoğu ve bunlara ait yönetmelik ve şartnameler dikkate alınarak, binaların deprem güvenilirliğini artırmak üzere yapı kontrolünü sağlayacak ekonomik ve etkili bir deprem önleyici sistemin optimal tasarımı, imalatı ve model uygulamasının yapılmasıdır. Bu amaçla yarı-aktif sönümleme elemanı olarak proje kapsamında üretilecek olan Manyeto-Reolojik (MR) damper kullanılacaktır. Damperlerin performansı Türkiye yapı stoğunu temsil eden 5-8 katlı yapıların ölçekli modeller ile deprem yükleri altında sarsma tablası üzerinde test edilecektir.
Yapılar, deprem ve yüksek hızlı rüzgârlara maruz kaldığında dış kuvvetlerin etkisi ile titreşime girer. Bu titreşim kimi zaman yapılarda kalıcı hasarlara yol açabilmekte, kimi zaman ise yapının tamamen yıkılması ile sonuçlanabilmektedir. 17 Ağustos 1999’da gerçekleşen Kocaeli depreminde birçok yapı, depremin yol açtığı bu ilk şok, titreşim ve ardından gelen artçı sarsıntıların etkisi altında yıkılmış ve birçok yapı da kalıcı hasar nedeniyle yıkılmak veya onarılmak zorunda kalmıştır. Deprem kuşağında yer alan ülkemizde ve özellikle Sakarya ve çevresinde yaşanan bu can ve mal kayıpları dikkate alındığında, depreme dayanıklı yapıların geliştirilmesinin ve bu alanda çalışmaların yoğunlaştırılmasının gerekliliği daha net bir şekilde ortaya çıkmaktadır. Ayrıca uygulanacak olan yarı-aktif sönümleme sistemi ile yapıların can güvenliği performans seviyesi, deprem sonrası hemen kullanım performans seviyesine yükseltilecektir.
Yapılara gelen dış etkilerin sönümlenebilmesi için çok farklı tipte sönümleyiciler vardır ve bu alandaki çalışmalar halen güncelliğini korumaktadır. Son yıllarda üzerinde araştırma yapılan ve potansiyel barındıran sönümleyicilerden bir tanesi de yarı-aktif sönümleyiciler olan MR damperlerdir. MR damperler, üzerine gelen manyetik alanın elektronik bir sistem ile kontrol edilmesiyle, istenilen cevabı çok hızlı (5-6 ms) verebilecek özellikte cihazlardır. Bu avantajları sayesinde bugün lüks otomobil ve askeri araç süspansiyonlarında, protez bacak ve el gibi çok hızlı cevap ihtiyacı duyan mekanizmalarda kullanılabilmektedir. Bu çalışma ile ülkemiz yapı stoğuna ve deprem karakteristiklerine uygun, MR damperli bir yarı-aktif sönümleme sisteminin optimum tasarımı, analizi, imalatı, model bina uygulaması ve testleri yapılacaktır. İmal edilecek olan MR damperlerde kullanılacak olan MR sıvılar, proje ekibi tarafından üretilecek ve karakterizasyonu yapılacaktır. Tasarımı ve imalatı yapılacak olan MR damperin dinamik karakterizasyonu bugüne kadar literatürde dikkate pek alınmayan sıcaklık etkileri göz önüne alınarak gerçekleştirilecektir. Ayrıca proje kapsamında geliştirilmesi planlanan dinamik model kullanılarak, literatürde mevcut olan kontrol algoritmaları karşılaştırılmalı olarak değerlendirip Türkiye yapı stoğuna en uygun olanı belirlenmeye çalışılacaktır. Bu yönüyle çalışma bir ilk olacaktır.
Proje, hem teorik (modelleme) hem de deneysel yöntemlerin kullanılması ile yürütülecektir. İlk olarak Türkiye’de en yaygın bina tipi olan 5 ila 8 katlı betonarme binaların dinamik karakterlerine sahip çelik yapı modelleri tasarlanıp, imal edilecektir. Dinamik analizler yapılarak istenen performans için gerekli olan frekans ve sönüm bandı belirlenecektir. Bu bilgilere göre tasarım parametre büyüklükleri belirlenen MR damperin üretilecek olan MR sıvıya da uygun olarak matematiksel modeli ile ön tasarımı yapılacaktır. Bu ön tasarımlardan yola çıkarak MR damperin etkileşimli (coupled) olarak, manyetik alan ve Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) analizleri gerçekleştirilecek ve elde edilecek sonuçlara göre sonlu eleman yöntemi (ANSYS Goal Driven Optimization) ve deneysel tasarım yöntemi (Taguchi Metodu) kullanılarak optimizasyonları gerçekleştirilecektir. Bunların sonucunda ortaya çıkan optimum MR damper modellerinin sıcaklık şartlandırma kabininde dinamik karakterizasyon testleri yapılarak MR damperin sıcaklık etkisi altındaki davranışını da içeren dinamik modeli oluşturulacak ve bina sarsıntılarını en uygun oranda sönümleyebilecek bir kontrol algoritması seçilerek, sıcaklık etkisi algoritmaya dahil edilecektir. Daha sonra, tek eksenli sarsma tablasına yerleştirilen model yapı ve MR damperler, dinamik yükler ve farklı sıcaklık şartlarında test edilecektir.
Önerilen proje tamamlandığında, farklı ortam sıcaklıklarında etkili bir şekilde çalışabilen MR damperli yarı-aktif bir sönümleme sistemi tümüyle yerli imkânlarla geliştirilmiş ve binalara uygulanmış olacaktır. Sosyo-ekonomik açıdan ise ülkemizdeki en yaygın yapı stoğuna uygun, ekonomik, uygulaması kolay ve depremin olumsuz etkilerini en aza indiren ve böylece önemli can ve mal kayıplarının önüne geçilmesini sağlayan bir sistemin oluşturulmasına öncülük edilmiş olacaktır.
Proje No: 115M363
Proje Bütçesi: 282.500 ₺
