Deprem mühendisliğinde sismik meta-malzemeler ile izolasyonlu betonarme yapıların sismik davranışlarının araştırılması

Türkiye, aktif fay hatlarının çevrelediği ve düzenli aralıklarla yıkıcı depremlerin yaşandığı bir deprem kuşağında yer almaktadır. Son yıllarda, belirli frekans aralıklarında sismik dalga yayılımını engelleyebilen sismik meta-malzeme sistemleri, deprem mühendisliğinde yenilikçi bir sismik izolasyon yaklaşımı olarak değerlendirilmektedir. Bu çalışmada, meta-malzeme katkılı periyodik temellerin sismik enerjiyi sönümleme performansı deneysel olarak araştırılmıştır. Deneysel sistemde, yatay doğrultuda 7.5 cm deplasman yapabilen, 0.75 kW gücünde servo motorla çalışan ve Arduino IDE yazılımı üzerinden programlanabilen bir sarsma masası kullanılmıştır. Titreşim hareketleri üç farklı adım sayısında (3000, 4000, 5000) oluşturulmuş ve her biri 20,667 saniye süresince test numunelerine uygulanmıştır. Üç farklı temel tipi oluşturulmuştur: (i) yalnızca betonarme plakalardan oluşan geleneksel temel, (ii) betonarme ve kauçuk plakalardan oluşan bir boyutlu periyodik temel ve (iii) piezoelektrik sensörlerle donatılmış bir boyutlu periyodik temel. Test numunelerinin üst yüzeylerine yerleştirilen ivmeölçerlerle 80 ms aralıklarla ivme verileri kaydedilmiştir. Kaydedilen veriler hem zaman (ivme-zaman) hem de frekans (Fourier dönüşümü) düzleminde analiz edilmiştir. Deneysel bulgular, meta-malzeme içeren periyodik temellerin geleneksel temellere kıyasla titreşim enerjisini daha etkili bir şekilde sönümlediğini ortaya koymuştur. Ayrıca piezo destekli sistemde titreşim etkisiyle 1.64 V düzeyine ulaşan elektriksel çıktı elde edilmiş, bu sayede enerji dönüşüm potansiyeli gösterilmiştir. Elde edilen sonuçlar, bu tür yapıların çok işlevli sismik izolasyon sistemlerine dönüştürülebileceğini ve düşük frekanslı titreşimlere karşı yüksek performans sunabileceğini göstermektedir. Anahtar Kelimeler: Deprem mühendisliği, Dinamik analiz, Meta-malzeme, Sarsma masası, Titreşim sönümleme