Yapı-zemin dinamik etkileşimi

ÖZET Anahtar Kelimeler: Yapı-Zemin Dinamik Etkileşimi, Sonsuz Küçük Hücreli Sonlu Elemanlar Yöntemi, Serbest Zemin Hareketi, Dinamik Analiz Bu çalışmanın amacı; zemin-yapı dinamik etkileşimi probleminin deprem hesabını, zaman tanım alanında iki boyutlu uzayda sonlu elemanlar tekniğini, altsistem yaklaşımı içinde kullanarak yapmaktır. Bu amaçla zemin-yapı ortak sistemi, birbirlerini etkileşim arakesiti ile ayıran yakın bölge ve uzak bölge olmak üzere iki parçaya bölünmüştür. Yakın zemin bölgesi sonlu elemanlar tekniği ile modellenmiştir. Böylece; zeminle ilgili her türlü geometrik, mekanik ve bünyesel süreksizliklerin gözönüne alınabilmesi, yapı temelinin zemine bağlantısı ve rijitliği ile ilgili herhangi bir kısıtlamanın olmayışı, kurulan hareket denkleminin frekanstan bağımsız olması nedeniyle zaman tanım alanında adım adım integrasyon tekniğinin uygulanabilmesi, adım adım integrasyon işlemi içinde her türlü lineer olmayan ve elasto-plastik zemin ve üstyapı davranışının göz önüne alınabilmesi sağlanmıştır. Uzak zemin bölgesinin lineer elastik davranış gösterdiği varsayımından hareketle, bu ortam, etkileşim arakesitinde yer alan düğüm noktalan serbestlik derecelerinde, birim darbe yükü davranışı olarak modellenmiştir. Uzak zemin bölgesinin birim darbe yükü davranış matrisleri, sonsuz küçük hücreli sonlu elemanlar kullanılarak elde edilmiştir. Geliştirilen yöntemin yapı-zemin ortak sistemlerine uygulanmasını göstermek ve etkileşimin önemini vurgulamak amacıyla, sayısal çözümler yapılmıştır. Yapı-zemin dinamik etkileşimini içeren deprem hesaplarında elde edilen sonuçlar; (i) zemin ortamının ve üstyapının dinamik özelliklerine bağlı olmaları yanında, gözönüne alınan depremin gelişigüzel karakterine ve özellikle frekans içeriğine bağlı olarak da değişkenlik gösterdiği; (ii) yumuşak zeminler üzerinde inşa edilen kısa periyottu yapılarda rölatif yapı yerdeğiştirmesi ve toplam taban kesme kuvvetlerinin, rijit zemin varsayımına dayanan yöntemlerle hesaplanan değerlerin üstünde kaldığı; (iii) üstyapının temele göre basıklığım ifade eden geometrik narinlik oram düşük yapılarda etkileşim kuvvetleri kısa periyotlarda, sonsuz rijit zemin durumuna göre daha yüksek değerler aldığı; (iv) zemin kayma dalgası hızı arttıkça yapı-zemin etkileşiminin üstyapı için yararlı hale geldiği vurgulanmıştır. XXVII