*     İTÜ Makina Fakültesi
·           ^* 3-6 Ekim 2001 tarihlerinde İzmir’de gerçekleştirilen “V. Ulusal Tesisat Mühendisliği Kongresi”nde bildiri olarak sunulmuştur.

GİRİŞ

Türkiye sıkça depremlerin yaşandığı, önemli bir bölümü 1. Dereceden deprem kuşağında olan bir ülkedir. Bu durum göz önünde bulundurularak, yapının statiğinde olduğu gibi, mekanik tesisatın kurulmasında da bir takım önlemler alınması gerekir. Bugüne kadar mekanik tesisat tasarımında ve uygulamasında sismik koruma Türkiye’de dikkate alınmayan bir konuydu. Ancak dış kaynaklı bazı projelerde belirli ölçülerde önlem alınması öngörülüyordu. Son depremlerden sonra bu konunun daha önem kazanarak, uygulamanın yaygınlaşacağını ümit etmek mümkündür.

Deprem doğrudan insanları öldürmez . Esas öldürücü olan insan eliyle yapılan yapıların çökmesidir. Bu nedenle burada esas olarak insan eliyle yapılan yapılar ve özellikle mekanik ekipman ve tesisat üzerine depremin etkileri üzerinde durulacak ve alınabilecek önlemler tartışılacaktır.

Bu çerçevede önemli bir nokta, mekanik tesisatın sürekli çalışmakta olmasıdır. Deprem ise bina ömrü içinde birkaç kere olabilecek bir olaydır. Hiç olmayabilir de. Dolayısıyla çok uzun aralıklarla olması muhtemel bir olay için alınacak önlemler ekipmanların normal çalışmasını etkilememeli, ancak deprem olduğunda devreye girmelidir.

Mekanik tesisatın sismik tasarımında ve sismik korunmasında amaç, bina tahrip olmadığı halde mekanik sistemin göçmesinin veya tahrip olmasının önlenmesidir.

TEMEL DEPREM BİLGİSİ

Bir deprem basitçe yerin sarsılması olarak tanımlanabilir. Üç tip doğal deprem vardır. 1. Yer altındaki mağara, maden veya boşlukların tavanlarının çökmesiyle oluşan depremler, 2. Volkanik faaliyetler sonucu oluşan depremler, 3. Tektonik depremler.

Tektonik Depremler

En genel deprem biçimi tektonik depremlerdir. Tektonik levha kenarlarının bir diğer levhaya göre kaymasıyla veya hareketiyle oluşurlar. Dünya dış kabuğu katı kaya levhalardan oluşur. Bu levhalar dünyanın dış yüzeyini oluşturur. Bu levhalar kendi içlerinde göreceli olarak kararlıdır. Ancak birbirlerine temas ettikleri kenarlarda kararsızdırlar. Levhalar sürekli hareket içindedir ve birbirlerine göre bir kayma hareketi yaparlar veya biri diğerinin altına doğru hareket eder. Şiddetli depremleri ancak, levhaların bu izafi hareketleri yaratabilirler. Depremlerin büyük çoğunluğu bu levhalar boyunca yer alan fay hatlarında meydana gelir.

Faylar jeolojik yapıda oluşmuş kırıklardır. Fayların bazıları aktif değildir ve binlerce yıldır bir hareket görülmemiştir. Diğer taraftan aktif faylar sürekli hareket eder ve stres (gerilme) oluştururlar ki bu stres sonunda depreme yol açar.

Şekil 1’de görüldüğü gibi üç ana tip fay söz konusudur. Birincisi normal faydır ve düşey doğrultuda bir yer değiştirmedir. Bir kenar aşağı doğru 0 ile 90 derece arasında bir açı ile kayar. İkincisi ters faydır ki burada da düşey yer değiştirme vardır. Ancak hareket bir kenarın diğerine göre yükselmesi şeklindedir. Son tip ise, kayma tipi faydır. Bunlarda esas olarak yatay düzlemde kayma vardır. Yer değiştirme sağa doğru veya sola doğru olabilir. Gerçekte ise faylar genelde bu üç karakterin hepsine birden sahiptir.

                                 Şekil 1. Üç Temel Fay Tipi                                                                                                   Şekil 2. Sismik Dalga İlerlemesi

Deprem Dalgaları

Farklı deprem tiplerine karşılık, hepsinin ortak noktası şok veya sismik dalga yaymalarıdır. Depremle ilişkili olarak dört temel tip dalga vardır. En hızlıları primer dalga (P dalgası) adı verilen dalgadır. Bundan sonra sekonder dalga (S dalgası) gelir. Her iki dalga da kayalar içinde yüzeye doğru ilerler. Şekil 2’de sismik dalga ilerlemesi verilmiştir.

P dalgalarının sıkışma ve genişleme zonları vardır. Buna karşılık S dalgaları ilerleme yönlerine dik olarak, strataya (yatay tortu tabakalara) kesme uygular. İlk önce P dalgaları ulaşmasına karşılık, aşağı yukarı ve yandan yana hareketleriyle binalarda en büyük tahribatı S dalgaları yaparlar.

Son iki dalga yüzey dalgaları olarak bilinir, çünkü bunlar sadece yüzey yakınında görülürler. Love dalgası düşey bileşeni olmayan bir S dalgasını andırır ve binaların temelinden çıkmasına neden olan ana etkenlerden biridir. Sonuncusu Rayleigh dalgasıdır ki hareket yönünde eliptik olarak yuvarlanır.

P ve S dalgaları depremin odağından (merkezinden) kaynaklanırlar ve farklı tabakalardan geçerken yansıtılabilir veya kırılabilirler ve birçok yönde dalgalar gönderebilirler. Merkez yüzeyin altında derinde bulunur ve merkezin yüzeye projeksiyonu olan noktaya depremin episentrı adı verilir.

Şiddet ve Büyüklük

Şiddet ve büyüklük depremin tahrip düzeyini tanımlarlar. Farklı şiddet skalaları tanımlanmıştır. Günümüzde kullanılan değiştirilmiş Mercalli şiddet skalası, depremin şiddetini binalarda ve yeryüzünde meydana gelen tahribat ve hayvanların tepkilerinin gözle incelenmesiyle 12 seviyede değerlendirir. Bu yöntem çok hassas olmasına karşın, çok zaman alıcıdır ve haftalar veya aylar mertebesinde bir değerlendirme süresine gerek vardır.

Deprem büyüklük olarak da değerlendirilebilir. En bilinen deprem büyüklük ölçeği Richter ölçeğidir. Sismografik okumalara dayanır ve hemen deprem ertesinde hesaplanabilir. P ve S dalgaları arasındaki zaman farkından deprem merkezine uzaklık belirlenebilir. Bu zaman farkının S dalgasının amplitüdü ile birlikte ele alınmasıyla Richter ölçüsü belirlenir.

Büyüklükler, iki ilişkili fakat farklı referans ortaya koymaktadır. Bunlar yerin hareketi ve açığa çıkan enerjidir. 6 büyüklüğünde bir depremde, 5 büyüklüğündeki depreme göre 10 misli daha fazla büyüklükte yer hareketi söz konusudur. Buna karşılık fay boyunca iki deprem arasında 30 misli daha fazla açığa çıkan enerji farkı vardır. Bu demektir ki 7 büyüklüğünde bir depremde, 5 büyüklüğündeki depreme göre 100 misli daha fazla yer hareketi ve 900 misli daha fazla enerji bulunmaktadır. 5 büyüklüğündeki bir depremde bir atom bombasından 10 misli daha fazla enerji açığa çıkmaktadır.

CİHAZLARIN SİSMİK KORUMASI

Sismik koruma için öncelikle mühendisin karar vermesi gereken bir dizi konu vardır. Örneğin cihaza ne olursa olsun yerinde kalması yeterli mi? (Yani çalışmaya devam edip etmemesi ikinci planda mı?) Yoksa cihaz, küçük tahribatlarla bile olsa, yerinde kalabilsin ama çalışmaya devam edebilsin mi? Bu karar, dolayısıyla cihazın ne derecede hayati olduğuna bağlıdır. Ana taze hava besleme sistemi fanı ve tesisatı veya ana su besleme sistemi pompası ve tesisatı gibi birinci derecede önemli ekipmanlar ve tesisat, depremden sonra da çalışmaya devam edebilmelidir. Ama örneğin tuvalet egzoz aspiratörü çalışmasa da, sadece etrafa zarar vermeden yerinde kalabilse yeterlidir. Bu karar cihaz montajı için gerekli elemanların seçimi için esastır.

Döşemeye monte edilen cihazlar genellikle ya cıvata ile katı olarak veya titreşim izolatörleri üzerinde esnek olarak yapıya bağlanırlar. Katı olarak bağlanan ekipmanlarda sorun yoktur. Bunlar deprem anında yapıyla birlikte hareket ederler ve bağlantılarda bir sismik kuvvet artışı etkisi görülmez. Bağlantı yeteri kadar kuvvetliyse, cihaz deprem sırasında yerinde kalır. Bu nedenle elektrik jeneratörleri ve yangın pompaları gibi sadece emergency hallerinde, kısa sürelerle çalışan hayati öneme sahip ekipman mümkünse cıvatalar yardımı ile binaya katı bağlanmalı, titreşim izolasyonu yapılmamalıdır (ancak elektrik kesilmeleri nedeniyle jeneratörler Türkiye’de daha sık ve uzun çalışmaktadır). Sürekli çalışan ve titreşim kaynağı olan havalandırma fanları, pompalar, soğutma grupları gibi ekipman ise, mutlaka titreşim izolatörleri üzerine monte edilirler. Bu cihazlar yeteri kadar ağır ve rijitse (örneğin soğutma grubu), titreşim yalıtımı kabiliyeti olan yaylı veya lastik ayaklar üzerinde yapıya otururlar. Bu cihazların üzerine konulduğu beton kaideler doğrudan yapıya bağlıdır. Eğer cihazlar (pompalar gibi) yeterince ağır ve rijit değilse, atalet kütlesi oluşturacak bir beton kaideye doğrudan cıvata ile katı bağlanır, bu beton kaide, titreşim izolatörü malzeme (mantar, çelik yaylı ayaklar, özel lastik yastık vs.) üzerine oturtulmak suretiyle yapıya esnek olarak tespit edilir.

Normal çalışma sırasında cihaz bu esnek bağlantı üzerinde titreşirken, titreşimler yapıya geçmez. Yani yapıda bir hareket yokken, üzerindeki cihaz bir titreşim hareketi yapmaktadır. Deprem anında cihazla yapı arasındaki sınırlı izafi (titreşim) harekete, yapının salınımları ilave edilir. Bu salınımlar normal titreşimlere göre çok daha büyük genliklidirler. Öte yandan titreşim izolatörleri üzerine oturtularak yapıya bağlanan cihazlar, deprem sırasında yapı ile farklı fazda salınım hareketi içinde olabilirler. Titreşim izolatörünü taşıyan bina ana yapısı ekipmanla ters yönde bir hareket yapıyorsa, deprem kuvveti çok daha şiddetli olarak bağlantıya (ayaklara) etkiler veya sistem deprem salınımları dolayısıyla rezonansa girebilir. Buna sismik kuvvet artışı etkisi denir. Sonuçta cihaz yerinden koparak savrulur ve tahrip olur. Bu nedenle deprem sırasında cihazla yapı arasındaki izafi hareketleri sınırlandıracak ve cihazın yerinde kalmasını sağlayacak bağlantı elemanlarına gereksinim vardır. Bunlara sismik sınırlayıcılar denilir. Sismik sınırlayıcılar deprem sırasında ekipmanın sallanmasını sınırlar ama normal çalışma sırasındaki titreşimlere (titreşim izolasyonu sistemine) kesinlikle etkilemezler. Sadece sismik olay sırasında devreye girip etkili olurlar. Bu elemanlar içlerinde bırakılan boşluk nedeniyle sismik kuvvetleri artırma eğilimindedirler. Ancak buna dayanıklı olarak yapılırlar.

Binaların mekanik tesisatında ekipmanlar tek başlarına durmazlar. Bunların, boru veya kanal bağlantıları vardır. Cihazlara olan boru ve kanal bağlantıları, eğer cihaz titreşim yapıyorsa, esnek (fleksibıl) bağlantıdır. Esnek bağlantılar sayesinde cihaz titreşimleri boru ve kanallara geçmez. Daha sonra boru ve kanallar kendileri titreşmiyorlarsa, titreşim yalıtımı sağlayan sabit elemanlarla yapıya tespit edilirler. Tespit elemanları arasında sabit ve kayar mesnetler ve askılar sayılabilir. Bu tespitte metal-metal veya metal-beton temasının önlenmesi ve titreşim izolasyon kabiliyeti olan özel elemanların kullanılması konfor açısından çok önemlidir. Tespit elemanları cinslerine göre boru ve kanallara belirli yönlerde hareket serbestliği tanıyabilirler. Bu tespit elemanları sadece boru ve kanalları taşımakla görevlidir. Deprem göz önüne alındığında, boru ve kanalların da depremde yerinde kalması gereklidir. Bunun için sismik korumada boru ve kanalların yapıya ayrıca bağlanmaları esastır. Boru ve kanal depremde yapıyla birlikte hareket edecektir. Buna karşılık cihazla boru/kanal arasındaki bağlantılar esnek olacak ve cihazla boru (veya kanal) bağımsız hareket edebileceklerdir.

BİNA DEPREM YÖNETMELİKLERİ

Mekanik tesisatın depreme karşı korunmasıyla ilgili bir yönetmelik Türkiye’de bulunmamaktadır. Mekanik tesisatın deprem göz önüne alınarak tasarımı ve bununla ilgili kullanılacak elemanların seçimi uluslararası yönetmeliklere dayanmaktadır. Bu konuda referans alınabilecek bina yönetmelikleri Amerika (Kaliforniya) kaynaklıdır. Bunlar içinde esas olarak, BOCA National Code 1996, SBCCI 1997 Standard Building Code ve International Building Code (IBC) 2000 bu alana yön veren ana yönetmeliklerdir. Türkiye için de hesap yöntemi bu yönetmeliklere dayanmalıdır. Özellikle IBC 2000 mekanik tesisatın sismik tasarımı için temel standart kabul edilebilir.

Tesisatın ve ekipmanların deprem dayanım hesaplarında esas, bunlara gelen deprem kuvvetlerinin belirlenmesidir. Ekipman, tesisat ve bunları yapıya bağlayan elemanlar bu kuvvetlere göre hesaplanır veya seçilir. Cihazlara ve tesisata etkiyen deprem kuvvetlerinin hesabında, dinamik hesap ve statik hesap olmak üzere farklı iki yöntem vardır. Kritik cihazların hesabında dinamik hesap kullanılmalıdır. Dinamik hesap uzmanlık isteyen karmaşık bir hesabı gerektirir. Refere edilen bina kodlarında statik hesap verilmektedir. Sistemin tasarımı bu hesap yardımıyla gerçekleştirilmektedir. Genel tasarım bakış açısından, tekniğine uygun uygulama halinde, statik hesap yeterlidir.

1996 BOCA ve 1997 SBCCI Yapı Kodlarına

Göre Hesap

Statik hesapta bağlanacak cihazın ağırlık merkezine yatay ve düşey yönde etkileyecek deprem kuvvetleri hesaplanır. Cihaz ve bağlama elemanları bu kuvvetlere dayanacak şekilde seçilir. 1996 BOCA ve 1997 SBCCI yapı kodlarında bir cihazın ağırlık merkezine gelen yatay deprem tasarım kuvveti,

F_p= A_v.C_c.P.a_c.W_c                                             (1)

biçiminde tanımlanmıştır. Düşey yöndeki kuvvet ise bu yatay kuvvetin %33’üdür.

F_pv= 0,33.F_p                                                                                                                                                                                                           (2)

Burada geçen sembollerin anlamı aşağıda verilmiştir:

A_v =  Pik hız ilişkili ivmeyi temsil eden bir katsayı. Bu katsayı a) bölgenin deprem risk grubuna, b) uygulamanın sismik tehlikeye açıklık grubuna bağlı olarak ilgili tablolardan seçilir. Dört deprem risk bölgesi ve üç sismik tehlikeye açıklık grubu tanımlanmıştır. A_v sayısı 0.05 değerinden küçük ve 0.20 değerinden büyük olabilir.

C_c =  Mekanik ve elektrik komponentlerin ve sistemlerin sismik katsayısı. Bu katsayı sistemler ve komponentler için bir tablo halinde verilmiştir ve 0.67 ile 2 değeri arasında değişmektedir.

P =   performans kriteri faktörü. Bu faktör sismik tehlikeye açıklık grubuna bağlı olarak tablo halinde çeşitli sistem ve komponentler için C_c ile aynı tabloda verilmiştir. 0.5 ile 1.5 arasında değişmektedir.

a_c =   bağlantı amplifikasyon faktörü. Bu faktör deprem kuvvetlerinin cihaza geçmesi esnasındaki sönüm veya yükseltkenmesi ile ilgilidir ve bağlantının, cihazın ve binanın doğal frekanslarına bağlı olarak hesaplanır ve bir tablo halinde verilir. Değeri 1.0 veya 2.0 olabilir.

W_c = göz önüne alınan cihaz veya elemanın çalışma ağırlığıdır.

Örnek

Beton kaidesine katı olarak bağlanmış bir kazan, 61 m uzunlukta yüksek bir binada zeminde yer almaktadır. Ağırlığı 4336 kg değerindedir. Bölge deprem risk zonuna göre A_v katsayısı 0.3 değerindedir. Diğer katsayı ve faktörler ilgili tablolardan aşağıdaki gibi seçilmiştir:

A_v = 0.3

C_c = 2.0

P = 0.5

a_c = 1.0

W_c = 4536 kg

Buna göre değerler formülde yerine konularak,

F_p= 0,3 (2,0) (0,5) (1,0) (4536) (9,81)/1000= 13,4 kN

F_pv= 0,33 (13,4)= 4.4 kN

IBC 2000 Yapı Koduna Göre Hesap

Bu kodda yukarıda tanımlanan cihaza etkiyen yatay kuvvet

şeklinde ifade edilmiştir. Düşey yöndeki kuvvet, yine yatay kuvvetin %33’ü değerindedir. Formül genel yapısıyla aynı olmakla birlikte daha detaylıdır ve daha fazla parametreyi dikkate almaktadır. Bunların içinde en önemlisi cihazın bina içinde bulunduğu yükseklik konumunu dikkate almasıdır. Zeminde bulunan cihazlarla çatıda bulunan cihazlar arasında aynı depremden gelen kuvvetler bakımından fark vardır. Yatay kuvvet değeri F_p; 1,6.S_DSI_pW_p değerinden büyük ve 0,3.S_DSI_pW_p değerinden küçük olamaz. Bu formülde,

W_p = yine cihazın ağırlığıdır.

I_p    =   Komponent önem faktörüdür. Değeri 1.0 veya 1.5 olabilir. Yeni bir kavram olup, cihazın ne kadar hayati olmasıyla ilgilidir.

z  =   cihazın yerden itibaren bulunduğu seviyenin yüksekliğidir.

h  =  binanın yere göre yüksekliğidir.

a_p  =   cihaz yapısının yükseltme faktörüdür. Tablo halinde verilmiş olup, değeri 1.0 ile 2.5 arasında değişir.

R_p =   cihaz cevap modifikasyon faktörüdür. Değeri 1.25 ile 5 arasında değişir.

S_DS =   kısa süreli tasarım spektral cevap ivmesidir. Bu faktör göz önüne alınan maksimum depremin spektral cevap ivmesine ve binanın kurulduğu yerin zemin yapısına bağlı olarak hesaplanır. Gerekli data ve formülasyon kod tarafından verilmiştir.

Örnek

Daha önceki örnekte ele alınan aynı kazanın, bu yönetmeliğe göre değerlendirilmesi. Burada S_DS 0.73 hesaplanmıştır. Katsayılar aşağıdaki gibidir:

W_p   =  4536 kg.

I_p                    =  1.0

z      =    0.

h     =  61

a_p                   =  1.0

R_p                =  2.5

S_DS               = 0.73

Buna göre  F_p = 8.6 kN bulunur. F_p , 52 kN’den büyük, 9.8 kN’den küçük olamayacağından, F_p = 9.8 kN olarak alınır.

DÖŞEME TİPİ CİHAZLARIN YAPIYA

TESPİTİ ve SİSMİK KORUNMALARI

Genel Notlar:

1.Cihazların döşemeye katı olarak (titreşim yalıtımı yapılmaksızın) bağlanmasında cıvata ve somun kullanılır. Cihaz, beton kaidesi üzerinde bırakılan saplamalara, cıvatalar yardımıyla bağlanır. Kullanılan civatalar deprem yüklerine dayanıklı olmalıdır.

2.Cihazların kaideye cıvata ile sabit bağlanmasında cihaz şasesindeki delik cıvatadan çok büyükse, deprem anında cihazın yanal hareketi dolayısıyla oluşan sismik kuvvet cıvatayı keser ve cihaz yerinden kopar. Bunun için cıvata ile delik boşluğu arasını dolduracak neopren takoz kullanılmalıdır.

3.Cihaz kaideleri Şekil 3’deki gibi bitmiş döşeme içindeki çukura girmelidir. Eğer düz bitmiş döşeme üzerine kaide dökülecek olursa, iki beton arasında özel ankraj elemanlarıyla bağlantı gerçekleştirilmelidir (Şekil 4).

4.Ağır cihazlar döşemeye (veya beton kaideye) doğrudan titreşim yalıtımlı ayakları vasıtasıyla oturur (Şekil 5). Bu ayaklar kombine izolatör + sismik sınırlayıcı ayaklar olabileceği gibi (Şekil 6), titreşim izolatörlü ayakların yanına Şekil 7’de görülen sismik sınırlayıcı elemanlar ayrı olarak da monte edilebilir (Şekil 8). Cihaz bu ayakların kaideye cıvatalanmasıyla tespit edilir.

5.Atalet bloğu olarak kullanılan yüzer kaideye katı olarak monte edilen daha hafif cihazlar , bu kaidelerin döşemeye kombine ayaklarla oturtulması sayesinde dolaylı olarak döşemeye tespit edilirler. Yüzer beton kaidenin döşemeye titreşim yalıtımlı olarak bağlanmasında yukarıdaki gibi kombine ayakla veya ayrı ayrı izolatörlü ayak ve sismik sınırlayıcıyla bağlanırlar (Şekil 9).

    Şekil 3. Beton Kaide Detayı

Şekil 4. Kaidenin Yapı Döşemesine Bağlanması

Şekil 5. Sismik Sınırlayıcı Takoz

Şekil 6. Sismik Sınırlayıcılar

Şekil 7. Sismik Sınırlayıcılar

Şekil 8. Cihaz Altına Monte Edilmiş Sismik Sınırlayıcı

Şekil 9. Cihaza Yandan Monte Edilmiş Sismik Sınırlayıcı

Beton Kaideler

Beton kaideler iki farklı kavramı ifade etmek için de kullanılabilmektedir. Esas beton kaideler cihazların üzerine yerleştirildiği, yapının bir parçası olan kaidelerdir. Bu kaideler inşaat demiri konstrüksiyonla yapı zeminine bağlanır ve genelde BS-25 dozda beton dökülerek oluşturulurlar. Beton kaide detayı Şekil 3’de verilmiştir. Beton kaide 12 mm² yatay demir çubuklar ve 8 mm² etriyeler kullanılarak takviye edilmelidir. Beton kaidenin üst yüzeyi düz olmalı ve seramik vb. zayıf malzeme ile kaplanmamalıdır. Bu kaideler cihazları belirli ölçüde döşeme yüzeyinden yükseltmek ve sağlam bir bağlantı zemini oluşturmak amacıyla kullanılırlar. Yukarıda ifade edildiği gibi cihazın deprem güvenliği öncelikle bu kaidenin yeterli mukavemette olması ve cihazın bu kaideye yeterli mukavemette bağlanabilmesine bağlıdır. Tablo1’de beton kaideye saplanacak cıvataların çaplarına göre beton içine saplama miktarları ile taşıyabilecekleri müsaade edilen kesme ve uzama gerilmeleri ve gerekli minimum beton mukavemeti verilmiştir.

Tablo 1. Cıvataların Taşıyabilecekleri Gerilmeler

Cihazların kaideye katı bağlanmasında en az dört cıvata kullanılmalı ve cıvata ile delik arasında boşluk 3 mm değerini aşmamalıdır. Şekil 10’da görüldüğü gibi böyle bir boşluk, deprem sırasında cıvatanın kesilmesine neden olur. Bunun önlenmesi için en iyisi Şekil 11’de görülen neopren yastık parçalar kullanılmalıdır. Bağlama noktaları köşelere yakın olmalıdır. Bunun için 8 noktadan bağlama en iyi çözümdür.

Diğer bir beton kaide tipine ise, yüzer beton kaide denilmesi daha doğrudur. Örneği Şekil 12’de görülen bu beton kaideler hafif cihazların titreşim izolasyonunda kütle teşkil etmek ve rijit olmayan cihazlara istenilen rijitlikte bir taban sağlamak amacıyla oluşturulurlar. Aslında bu kaideler beton şase olarak da ifade edilebilirler. Bu bölümde bu elemanlar cihazın bir parçası olarak düşünülmüştür. Titreşim izolatörleri ve sismik sınırlayıcılar bu elemanların altına veya yanına bağlanır. Üzerinde cihaz olan kaide, bu izolatörlerle döşemeye veya sabit beton kaideye oturtulur. Yüzer beton kaidelerin daha çok Türkiye’de kullanılan montaj şekli, zeminde açılan bir yuva içine titreşim yalıtıcı mantar, lastik veya köpük tabaka üzerine yerleştirilmeleridir. Burada yuvanın derinliği beton bloğun dönme momentlerine dayanımı açısında çok önemlidir. Bu montaj biçiminde cihazın titreşim yalıtımı ve yatay deprem kuvvetlerine karşı belirli ölçüde korunması sağlanmışken, dikey deprem kuvvetlerine karşı tamamen korunmasızdır. Bu tip yüzer kaide montajından vazgeçilmeli, bunun yerine Şekil 12’de görülen döşeme üzerine titreşim izolatörleriyle oturan çelik kasalı beton atalet blokları kullanılmalıdır. Beton atalet bloğunun sismik hareket sınırlaması için de uygun bir sismik sınırlayıcı kullanılmalıdır.

Belirli bir büyüklük üzerindeki fan ve pompalar yüzer beton kaideler üzerine monte edilmelidir. Yaylı ayaklar üzerine oturan bloklarda döşemeden 50 mm yüksekte kalınmalıdır. Blok kalınlıkları fan ve pompa gücüne göre yandaki tabloda verilmiştir:

Kaide kalınlığı için bir başka ölçü, kaide açıklığının 1/10’u olarak ifade edilebilir. Ancak kalınlık hiçbir zaman 30 cm değerini aşmamalıdır. Yaylı ayakların yüklü durumda statik çökmesi en az 25 mm olmalıdır.

SİSMİK SINIRLAYICILAR

Titreşim yapan cihazlar doğrudan döşemeye katı olarak bağlanamaz. Aksi halde cihazın titreşimleri yapıya geçerek, burada yaşayanları ciddi biçimde rahatsız eder. Bunu önlemek için bu tip cihazlar yapıya titreşim izolatörleri üzerinde otururlar. Titreşim izolatörleri a) yaylı ayaklar veya b) lastik takoz ayaklar (veya yastıklar) olabilir. Bu ayaklar yapıya katı olarak bağlı olmadıklarından deprem anında cihaz rahatça savrulabilir.

Döşemeye titreşim izolatörleri ile oturan elemanların sismik korumasında sismik sınırlayıcılar kullanılır. Sismik sınırlayıcılar aktif ve pasif tipler olarak iki grupta toplanabilir. Aktif tip elemanlarda, bir veya birkaç sensör yardımıyla deprem hissedilerek, korunan cihazı anında otomatik olarak döşemeye katı bir biçimde tespit edecek bir kilit mekanizması tetiklenir. Normal çalışmada (deprem dışında) kilit mekanizması açıktır ve cihaz döşemeye yüzer olarak bağlıdır. Yani aktif elemanlar bir titreşim izolatörü görevi yapmaktadır. Deprem algılandığı anda bu yüzer bağlantı, katı bağlantıya döner. Duyar eleman elektronik veya mekanik olabilir. Kilitleme mekanizması da elektrik, pnömatik veya mekanik aktivatörlü olabilir. Ancak bu aktif elemanlar hem pahalıdır. Hem de daha önemlisi bakım ve servis gerektirir. Normal şartlarda hiç çalışmayan bir mekanizmanın belirli periyotlarda bakımının yapılması ve test edilmesi genellikle ihmal edilir ve bu elemanlar çoğu kez deprem anında çalışmazlar.

Sismik sınırlayıcı olarak en yaygın kullanılan elemanlar pasif tiplerdir. Bunlar bakım gerektirmezler. Pasif sınırlayıcılar genellikle elastik yastıklar ve bunları çevreleyen çelik bir yuvadan oluşurlar. Bu içi elastik tampon kaplı çelik yuva içinde serbestçe hareket edebilen çelik bir mil bulunur. Çelik mil ve çelik yuva biri cihaza, diğeri yapıya sabitlenmiştir. Cihazın normal titreşim genlikleri içinde, yuva içindeki milin hareketi sınırlanmaz. Ancak deprem halinde olduğu gibi bu genlik aşılırsa, çelik mil esnek tampona çarparak cihaz salınımını sınırlar. Böylece cihaz yerinde kalır. Herhangi bir kopma olmaz ve cihaz fonksiyonuna devam eder.

Cihazın doğrudan oturtulmasında, sismik sınırlayıcıları cihaz şasesinin altına veya yanına monte etmek mümkündür. Şekil 8 ve 9’da bu örnekler görülmektedir. Şekil 9’da cihaz çelik konstrüksiyon şasesinin bir köşesi görülmektedir. Yaylı titreşim izolatörü ve sismik sınırlayıcı birlikte şasenin yan tarafına bağlanmışlardır. Her iki eleman da alttan beton kaideye bağlıdırlar. Şekil 8’de her iki eleman cihaz ayağının altına monte edilmiştir. Her iki durumda da cihazın normal çalışması sırasında yaylar üzerinde yaptığı titreşime, sismik sınırlayıcı etki etmeyecek, bu titreşim sınırlayıcının açıklığı içinde kalacak şekilde elemanların montajı ve ayarı yapılır. Bu amaçla (1) sismik sınırlayıcının yapıya (beton kaidesine) bağlantısı, (2) gelebilecek kuvvete sınırlayıcının dayanabilme gücü, (3) sınırlayıcının cihaza veya cihazın beton veya çelik konstrüksiyon şasesine bağlantısı ve (4) cihazın kendisinin şasesine bağlantısı mukavemet açısından tek tek sağlanmalıdır. Bunlardan birinin yeterli mukavemette olmaması bütün korumayı etkisiz kılar ve cihaz yerinden kopar.

Bir başka önemli husus da cihazın kendi iç mukavemetidir. Cihaz yerinde kalsa bile, içinden parçalanabilir veya tahrip olabilir. Fanlar, pompalar, klima santralleri yüksek iç mukavemete sahiptir. 4 veya 5g kuvvetlere dayanabilirler. Halbuki transformatör, dimmer gibi elektrikli cihazlar, dişli kutuları çok zayıftır ve ancak 0.25-0.5g kuvvetlere dayanabilirler. Soğutma kulesi, havalı kondenserler ve paket tipi cihaz gibi cihazlar ise ancak 3g kadar kuvvetlere dayanabilirler.

Pasif Tip Sismik Sınırlayıcılar ve Bağlama

Elemanları

Şekil 6 ve 7’de cihazları bağlamakta kullanılan çeşitli tip sismik sınırlayıcılar ve bağlama elemanları örnekleri verilmiştir. Farklı fonksiyonları ve özellikleri olan bu elemanlar bu şekildekilerle sınırlı değildir. Sadece örnek olarak verilmişlerdir.

Sadece Sınırlayıcılar

Bu tip elemanlar sadece deprem sırasında devreye giren ve cihazın yerinde kalmasını sağlayan elemanlardır. Bu elemanlarla birlikte ayrıca cihazın titreşim yalıtımını sağlayan yaylı ayak gibi elemanlar kullanılmalıdır. Cihaz normal çalışmasında bu titreşim izolatörleri üzerinde durur.

A Tipi : Şekil 7’de görülen bu eleman bütün yönlerde sınırlama yapar, değiştirilebilir dökme neopren takozu vardır ve sınırlayıcı çelik rondela kalınlığı 5 mm’den az olamaz. Normal çalışma sırasında her yönde temas olmaksızın 2,5 mm boşluk bulunmalıdır.

B Tipi: Aynı şekilde görülen bu örnek eleman da bütün yönlerde sınırlama yapar, değiştirilebilir dökme neopren takozu vardır ve çelik yuva kalınlığı 15 mm’den az olamaz.

Hem Titreşim İzolatörü Hem de Sismik Sınırlama

Görevi Yapan Ayaklar

Bu tip elemanlar yukarıda tanımlanan her iki fonksiyonu birden üstlenirler. Yani hem titreşim izolasyonu fonksiyonu vardır, hem de deprem halinde sınırlayıcı görevi yerine getirir. Bununla ilgili elemanlar Şekil 6’da örnek olarak gösterilmiştir.

C Tipi: Yuvalı yaylı ayakta, cihazın normal çalışmada yay üzerinde serbest titreşim hareketi yapabileceği açıklıklar bırakılmıştır. Ama ayak içindeki sınırlandırıcı, depremde olduğu gibi, normal dışı genliklerde salınıma izin vermez. Düşey doğrultuda sınırlayıcı pozisyonu ayarlanabilir ve maksimum boşluk her yönde 5 mm değerindedir.

D Tipi: İçine bütün yönlerde pozitif sınırlayıcı monte edilmiş minimum çökme derinliği 4 mm olan neopren ayak. Duktil demir içinde ters yönde çalışan iki bağımsız dökme neopren elemandan oluşur. Çelik veya beton bloklara cıvatalanmaya uygun.

Sismik Sınırlayıcı Seçimi

Sismik sınırlayıcılar statik veya dinamik analiz (hesap) sonucu seçilmelidir. Burada seçime rehber olması gayesiyle hazırlanmış örnek bir seçim tablosu verilmiştir. Bu tablo sadece rehber olmak amacıyla verilmiştir. Esas eleman seçimi hesaplara dayanılarak yapılmalıdır. Bu tablolar orijinal kaynakta çeşitli deprem zonları ve bina tiplerine göre çok sayıdadır. Burada örnek olarak sadece en büyük risk zonunda yüksek yapılar için hazırlanan tablo verilmiştir. Tablo 2’de eleman tipi yanında, kullanılması gerekli analiz yöntemi de işaretlenmiştir. Burada sınırlayıcı tipi yanındaki I harfi dinamik sınırlayıcıları, J harfi ise statik sınırlayıcıları gösterir.

Sadece yerinde kalması istenen önemsiz cihazlar yönetmeliklerde verilen tablolardan yararlanılarak statik analizle belirlenebilir. Bu tip bağlantı elemanlarının ve bağlandıkları yapısal kaidenin 1g mertebesinde kuvvetlere dayanabilir olmaları beklenir. Sınırlayıcı, dolayısıyla cihaz üzerine etki eden kuvvet darbe karakteri taşıdığından, cihaz yerinde kalmakla birlikte bozulabilir ve çalışmayabilir ( Aslında ortaya çıkan dinamik kuvvetlerin, statik olarak seçilmiş sınırlayıcıları kopartmaları da mümkündür). Cihazın yerinde kalıp, çalışmaya devam edip etmemesi, darbenin cihazın kırılma mukavemetini aşıp aşmamasına bağlıdır.

Özellikle yerinde kalması ve çalışmaya devam etmesi istenen ekipman ise dinamik analizle seçilen sismik sınırlayıcılarla donatılmalıdır. Dinamik sınırlayıcılar hesaplarının karmaşık olması yanında, montajında da, çok daha küçük açıklıklara sahip olmaları nedeniyle, hassas olunmasını gerektirirler ve bunların tesisi çok daha zordur.

Zamanla oluşan tecrübe, içinde tercihen 15 mm kalınlıkta neopren yastık içeren sınırlayıcıların çok daha iyi sonuç verdiğini göstermiştir.

YAPIYA MESNETLENEN KOLON ve YATAY BORULARIN SİSMİK KORUMASI

Döşemeye (zemine veya beton kanal içine) mesnetlenen yatay borularda özel sismik koruyuculu ayaklar kullanılabilir. Mesnete gelen yüklerde sismik yükler de dikkate alınmalıdır. Yatay boruların mesnetlenmesinde, cihazların katı olarak yapıya tespitlerindeki önlemler alındığında, deprem için özel ayrı bir önleme gerek yoktur. Düşey borularda ise, kolon mesnetlerinin hem boru ağırlığını taşıması ve hem de ısıl genleşmelere izin vermesi beklenir. Bu mesnetler aynı zamanda ilave deprem yüklerine dayanabilmelidir.

Kolon borularını mesnetlemek için özel tip elemanlar geliştirilmiştir. Deprem yüklerine dayanıklı sabit ve kayar mesnet tipleri vardır. Şekil 13’de sabit tip görülmektedir. Özel olarak kolon sabitlemek veya titreşim yalıtımını yapmak için tasarlanmıştır. En az 10 mm kalınlıkta neopren perde ile ayrılmış içiçe iki çelik borudan oluşur. Düşey yönde hareket yine bir neopren yapı ile engellenmiştir. Normal olarak çelik konstrüksiyon destekler üzerine monte edilir, boruya ve çelik profile kaynatılır. Şekil 14’de kayar mesnet tipi verilmiştir. Burada düşey doğrultuda hareket serbestliği vardır. Montaj biçimleri sabit mesnet ile aynıdır.

1.  Kolon boruları ve dikey kanallar her kat geçişinde sıkıca mesnetlenmişse , 5 kata kadar yapılarda sismik bağlanmaya gerek yoktur.

2.  Açık şafttaki kolon boruları yatay sismik yükleri alacak şekilde mesnetlenmelidir. Mesnet aralıkları :

     0,25 g kuvvete kadar 12,2 m

     1 g kuvvete kadar 9,1 m

     2 g kuvvete kadar 6,1 m olmalıdır.

3.