AI Summary & Key Takeaways
AI InsightThe FPS496 isolator yielded the best overall performance among the tested configurations.
📌 3 Key Takeaways
Abstract
Seismic isolators are increasingly being used in earthquake resistance of buildings. This study evaluated the seismic performance of a five-story reinforced concrete building using single concave friction pendulum system base isolators. Five different isolator configurations were considered, varying in radius of curvature (2 m, 3 m, and 4 m) and coefficient of friction (0.03, 0.055, and 0.096). Structural models were developed and subjected to nonlinear time history analyses. The models were designed following the Turkish Building Earthquake Code (TBDY, 2019) and were analyzed under two real earthquake records: the 1994 Northridge earthquake (Mw 6.7) and the 2023 Kahramanmaraş-Pazarcık earthquake (Mw 7.7). The structural response was assessed through key performance parameters, including base shear force, maximum peak displacement, peak floor acceleration, force-displacement hysteresis behavior, and natural vibration periods. Compared to fixed-base systems, friction pendulum system isolated structures demonstrated significant reductions—up to about 55% in base shear, 69% in peak displacement, and 35% in floor acceleration. Moreover, the fundamental period of the structure increased by approximately 40% with the use of isolators. Results revealed that while the effect of curvature radius was negligible at low friction levels, increasing the coefficient of friction led to significant improvements in displacement and acceleration reduction. The FPS496 isolator yielded the best overall performance among the tested configurations. The results show that friction pendulum system type isolators, especially those with high friction coefficient and large radius of curvature, are effective in improving seismic performance and are a preferred base isolation method for the studied building under earthquake scenarios involving high acceleration.
Özet
Yapıların depreme karşı dayanımında sismik izolatörler gün geçtikçe daha fazla kullanım alanı bulmaktadır. Bu çalışmada, beş katlı betonarme bir yapının sismik performansı, tek eğrilikli Sürtünmeli Sarkaç Sistemi tipi izolatörler kullanılarak değerlendirilmiştir. Farklı yarıçap (2, 3 ve 4 m) ve sürtünme katsayısına (0.03, 0.055 ve 0.096) sahip toplam beş farklı izolatör konfigürasyonu ile oluşturulan modeller, zaman tanım alanında doğrusal olmayan analiz yöntemiyle simüle edilmiştir. Yapılar, Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği (TBDY 2019) esas alınarak tasarlanmış ve 1994 Northridge (Mw 6.7) ile 2023 Kahramanmaraş-Pazarcık (Mw 7.7) depremleri etkisi altında incelenmiştir. Yapının sismik tepkileri; taban kesme kuvveti, maksimum tepe yer değiştirmesi, maksimum tepe ivmesi, kuvvet-yer değiştirme histeretik eğrileri ve modal periyotlar üzerinden değerlendirilmiştir. Sürtünmeli sarkaç sistemi izolatörlerin kullanımı ile rijit mesnetli sisteme kıyasla taban kesme kuvvetinde yaklaşık %55’e; tepe yer değiştirmesinde %69’a ve tepe ivmesinde %35’e varan azalmalar elde edilmiştir. Modal analizde bina periyodu ortalama %40 oranında artmıştır. Elde edilen bulgular, düşük sürtünme katsayısı durumunda izolatör yarıçapının performans üzerindeki etkisinin sınırlı olduğunu; buna karşın sürtünme katsayısındaki artışın, özellikle tepe ivmesi ve yer değiştirme üzerinde anlamlı iyileşmeler sağladığını ortaya koymuştur. En iyi performans, yüksek sürtünme katsayısı ve büyük yarıçapa sahip FPS496 izolatöründe elde edilmiştir. Sonuçlar, özellikle yüksek sürtünme katsayılı ve büyük eğrilik yarıçapına sahip sürtünmeli sarkaç tipi izolatörlerin sismik performansı iyileştirme açısından etkili olduğunu ve yüksek ivme içeren deprem senaryoları altında incelenen bina için tercih edilen bir taban izolasyon yöntemi olduğunu göstermektedir.