Low-cost seismic base isolation using scrap tire pads (STP)
Araba lastiği yastıkları (ALY) kullanarak sismik zemin yalıtımı
- Tez No: 180982
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. AHMET TÜRER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Deprem, sismik zemin yalıtımı, elastomer yastık, atık lastikvii, Earthquake, seismic base isolation, elastomeric bearings, scrap tirev
- Yıl: 2006
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 110
Özet
Bu tez, otomobil lastiği kullanarak daha ucuz sismik izolatör üretmek amacıylaODTÜ laboratuarlarında yapılan deneysel çalışmaları içermektedir. Sismik yalıtım,üzerinde birçok çalışmanın yapıldığı, uluslararası literatürde geçerlilik kazanmış,depremden korunma yöntemlerinden biridir. Bu konuda yapılmakta olan çalışmalarınçoğu sismik yalıtım sistemlerinin performans artırımı üzerinde odaklanmıştır. Buçalışma, maliyet ve ağırlık azaltılması gibi kriterleri de göz önüne almayıamaçlamaktadır. Elastomer yastıklar, son çeyrek asırdır yoğun şekilde incelenmekteve uygulanmaktadır. Elastomer yastıkların içerisindeki çelik veya fiber donatı yüksekdüşey rijitlik sağlarken, donatı katmanlarının arasında bulunan kauçuk, yatay yöndegerekli esnekliği sağlayarak, sismik yalıtım açısından uygun bir yapıoluşturmaktadır. Otomobil lastikleri 1960'lardan beri içindeki çelik hasırın kauçukile çeşitli şekillerde pişirilmesi yoluyla üretilmektedir. Lastiklerin içerisindeki çelikhasır, elastomer-menşeli sismik yalıtıcılardaki donatıya benzer bir etkiye sahipolmaktadır. Bu nedenle, atık araba lastiklerinin yere temas eden kısımlarından (lastiktabanı) kesilmiş parçaların üst üste konması ile elde edilecek Atık Lastik Yastıkları(ALY) sismik yalıtıcı olarak kullanılabilirler. Araba lastikleri yol tutma kabiliyetleriesas alınarak tasarlandığından, üst üste konulmuş lastik katmanları arasındakisürtünme kuvveti, katmanların devamlı temasını sağlayacak yeterlilikte olacak veyüksek yatay deformasyonlarda katmanlar arasında gözlenen minimal kayma, dahavifazla enerji tüketimine olanak sağlayacaktır. Bu çalışmada ALY'ler üzerinde, çeşitlimarka, katman sayısı ve konumda, eksenel basınç, serbest salınım, statik kesme vesarsma tablası deneyleri gerçekleştirilmiştir. Deneylerin sonucunda ALY'lerin kesmemodülleri 0.9MPa ile 1.85MPa arasında çıkmıştır. Dinamik deneyler sonucundaALY'lerin yatay rijitlik değerlerinin üst üste konan lastik tabanı katman sayılarınıdeğiştirerek istenilen değerlere ayarlanabildiği görülmüştür. Lastik tabanlarındakiçelik hasır oranı elastomer yastıkların içerisindeki çelik plakalara oranla daha azdır.Basınç deneyleri sonucunda ALY'lerin basınç kapasiteleri 8MPa civarındabelirlenmiştir. Yüksek deformasyonlu statik kesme deneyleri sonucunda yatay rijitlikve kesme modülü değerleri elde edilmiştir. Kauçuk ve çelik plakalar ayrı ayrıüretildikten sonra yapıştırıcı kullanılmadan sadece üst üste konarak oluşturulan ¼ölçekli ALY örnekleri, ODTÜ Yapı Laboratuarı'nda bulunan sarsma tablası üzerinde¼ ölçekli bir yığma yapıyı izole etmek için kullanılmıştır. Sarsma tablası deneyleri,çelik ve kauçuk plakaların birbirlerine vulkanize edilmeden, sadece üst üstekonulması ile elde edilen yastıkların yapıları izole edebileceklerini göstermiştir. Busonuçlar ışığında, ALY'lerin elastomer sismik yalıtıcılara nazaran daha ekonomik biralternatif olarak kullanılabileceği düşünülmektedir. ALY'lerin kullanım alanlarıdüşük yoğunluklu trafik akımı taşıyacak kırsal alandaki köprü mesnetlerinin veyığma yapıların sismik yalıtımı olarak öngörülmektedir.
Özet (Çeviri)
This thesis focuses on the experimental studies conducted on the development oflow-cost seismic base isolation pads using scrap automobile tires. Seismic baseisolation is a well-defined building protection system against earthquakes, on whichnumerous studies have been conducted. The majority of the previous studies focus onthe performance improvement of the base isolation systems. However, this studyaims at cost and weight reduction of seismic base isolation pads by recyclingotherwise useless material: scrap tires. Elastomer-based isolators have been heavilystudied and used for the last 25 years. Steel or fiber reinforcement inside theelastomer isolators provides high vertical stiffness, whereas rubber segmentsbetween reinforcement layers provide low horizontal stiffness for the seismic baseisolation. Since 1960?s, automobile tires have been produced by means ofvulcanizing rubber with steel mesh in different forms which have a similar effect asthe steel plates or fibers inside the conventional elastomer-based isolators. Therefore,rectangular shaped layers cut from tread sections of used tires and then piled on topof each other can function as an elastomeric bearing. Since the tires are beingdesigned for friction, load transfer between scrap tire layers would be large enoughto keep all layers intact. A minimal slip generated between the piled layers at highstrain rates may even help to dissipate some extra energy. Axial compression,ivdynamic free vibration, static shear and shaking table tests have been conducted onScrap Tire Pads (STP) prepared by using different tire brands for different number oflayers and orientations. The results have shown that the average shear modulus ofSTPs change between 0.9MPa and 1.85MPa. At the end of the dynamic tests it hasbeen noticed that the lateral stiffness of STPs can be simply adjusted by changing thenumber of tread layers placed on top of each other. The amount of wire mesh insidethe tire tread layers is relatively low compared to the steel plates in regularelastomeric pads; consequently, axial load capacity of STPs has been found to bearound 8.0MPa. Static large deformation shear experiments have been performed toobtain the horizontal stiffness and shear modulus values at high strains and theresults are tabulated in the manuscript. Steel and rubber layers are producedseparately and just put on top of each other without any adhesive to form the ¼scaled versions of STPs which were used to isolate a ¼ scaled masonry house on theshaking table available in METU Structural Laboratory. The experiment showed thatnon-vulcanized rubber-steel layers put on top of each other can also be used toisolate structures. In conclusion, STPs may be used as a low-cost alternative toconventional elastomer-based pads for seismic isolation of massive structures (e.g.stone wall rural masonry) or for temperature induced deformation compensation ofrural bridges. STP usage is demonstrated using three hypothetical design examples inthe manuscript.
Benzer Tezler
- Experimental study on foundation isolation using geosynthetics
Geosentetik kullanılarak temel izolasyonu üzerine deneysel çalışma
MURAT ÇALIKOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Deprem MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiDeprem Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞE EDİNÇLİLER BAYKAL
- Yüksek gerilim porselen izolatörlerinin deprem güvenliğinin artırılması için bir sismik yalıtım cihazı geliştirilmesi
Development of a seismic isolaton device for high voltage porcelain isolators to enhance their seismic safety
TANSU GÖKÇE
Doktora
Türkçe
2019
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ENGİN ORAKDÖĞEN
PROF. DR. ERCAN YÜKSEL
- Taban ve orta kat sismik izolasyonu uygulanmış yapılarda yapı-zemin etkileşiminin incelenmesi
Soil-structure interaction in base and mid-storey seismically isolated buildings
HAKAN TOPALOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Deprem Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiDeprem Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ARCAN YANIK
- Çapraz yay gruplarını kullanan yeni bir sismik yalıtım sistemi
A new seismic isolation system made of spring tube braces
VAROL KARAYEL
Doktora
Türkçe
2016
Deprem Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERCAN YÜKSEL
- Yapısal kontrol sistemleri ve sıvı sönümleyicilerin yapılarda kullanımı
Structural control systems and the use of liquid dampers on the structures
ERSAN SANSARCI
Yüksek Lisans
Türkçe
2002
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiYapı Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. A. NECMETTİN GÜNDÜZ