Hafif yapı tasarımında pultruzyon metodu ile üretilen cam elyaf takviyeli plastiklerin kullanılması

Özet

Türkiye, dünyanın en etkin deprem kuşaklarından olan Kuzey Anadolu fay hattının üzerinde yer almaktadır. Bundan dolayı depreme dayanıklı yapı araştırmaları Türkiye ve başka yerlerde çok önem kazanmıştır. Binalara deprem kuvvetinin etkisi Newton’un ikinci kanunundan hareketle, F = m × a (kuvvet = kütle × ivme) kolayca hesaplanabilir. Bu durumda deprem hareketi olan ivmenin mevcut teknoloji ile %100 kontrol altına alınabilmesi mümkün değildir. Ancak; bina kütlelerinin hafifletilmesi ile doğru orantılı olarak yapıya etkiyen dinamik kuvvetinde azaltılması sağlanabilir. Bu durum dikkate alınarak, depreme dayanıklı konut ihtiyacını karşılamak için alternatif teknolojik ürünler sürekli araştırılmaktadır. Son teknoloji ürünlerinden biri de, geleneksel malzemelere göre daha hafif, korozyon dayanımı ve dayanım/yoğunluk oranı yüksek, pultruzyon metodu ile üretilen Cam Elyaf Takviyeli Plastik (CTP) malzemelerdir. Bu çalışmada; pultruzyon metodu ile üretilmiş CTP profillerden oluşturulan iki katlı yapı sistemi bilgisayar ortamında modellenerek dinamik ve statik yükler altındaki davranışları çelik yapı sistemi ile karşılaştırılmıştır. Modelde kullanılan CTP profillere ait mekanik özellikler uluslararası düzeyde kabul edilen test metotları kullanılarak belirlenmiştir. Çelik yapıya göre rijitliği daha az olan CTP profillerle oluşturulan modele, stabilite çaprazları eklenerek yapının yaklaşık birinci doğal titreşim periyodunun düşürülmesi ve rijitleştirilmesi sağlanmıştır. CTP profillerin özgül ağırlığının çeliğe göre düşük olmasından dolayı, en önemli taşıyıcı eleman olan kolonlara deprem esnasında gelen kesme kuvvetinin önemli ölçüde azalması sağlanmıştır. Böyle bir avantaja sahip CTP’nin deprem bölgelerinde, özellikle alüvyon zeminli bölgelerde, kullanımı önem kazanmaktadır.

Abstract

Turkey is located one of the very active earthquake zone named as North Anatolian fault. Therefore, earthquake resisting building investigations are very important subject for Turkey end elsewhere. The effect of earthquake force on the building may be easily obtained by Newton’s Second law as F = m × a (force = mass × acceleration). The earthquake acceleration cannot be controlled 100% with current Technology. Hence, the total mass of structure should be reduced to receive less earthquake force due to lateral force of earthquake. Research activities have been taking on place many ports of the world for new earthquake resistant construction materials in order to produce more mass less buildings. One of the new technological materials is Pultruded Glass Fibre Reinforced Plastic (GRP) materials. In this study, two stories pultruded GRP construction has been modeled and compared with the steel structure, which are under the effect of dynamic and static loads. Mechanical properties of the GRP sections have been determined according to the international standards to use in the numerical model. In the model that developed using the pultruded GRP profiles, which is less rigid when compared with steel, the truss sections have been mounted to solve the rigidity and first natural vibration period problems. Applied shear force during the earthquake to column which is the most important part of the structure can be reduced because of the less density of the GRP comparing with steel. Therefore; the GRP materials strongly recommended using in the earthquake region, especially alluvial soil region due to the situ amplification problems during the earthquake.