Sürtünmeli Damperler

Sismik Sönümleyiciler, deprem sırasında yapı salınımlarının sönümlemesinde kullanılır. Sürtünmeli Sismik Sönümleyici, sürtünme ile kinetik enerjiyi ısı enerjisine çevirerek, coulomb sönümleyici veya sürtünmeli fren prensipleriyle benzer şekilde çalışır.

Sönümleyiciler, deprem enerjisini sönümlerken binanın elastik bir şekilde hareket etmesini sağlar. Böylece, yapısal elemanlar optimize edilirken önemli ölçüde mali tasarruf sağlanabilir.

Yapısal elemanlar akma noktasına gelmeden önce çalışmaya başlayacak şekilde tasarlanan sürtünmeli sönümleyiciler, eşzamanlı şekilde enerjiyi sönümleyen «yeniden kullanılabilir (deprem sonrasında değiştirilmesine gerek olmayan) bir sigorta» görevi görür. Böylelikle yapı önemli ölçüde zarar görmeden bir depremi atlatabilecektir.

QuakeTek bu iki parametre ile 12mm ile 300mm arasında hareket edebilen, sönümleyici başına kapasitesi 2kN ile 1500kN arasında değişebilen sürtünmeli sismik sönümleyiciler üretebilmektedir. Quaketek sürtünme damperlerinin tümü Montreal tesisinde üretilir ve test edilir.

Sürtünmeli damperler konusunda global lider olan QuakeTek Montreal Kanada’da yerleşik olup, Türkiye’de münhasır olarak Fuji Mühendislik ile işbirliğini tercih etmiştir.

Fuji Mühendislik, EPC yüklenicisi olarak, 35 yıllık garanti süresi kapsamında mevcut ve yeni çeşitli yapı türlerinin sismik kontrolü için Quaketek sürtünme damperleri tasarlar, teminini sağlar ve kurar.

Temsilcilik Fırsatları
Fırsatlar, belirli gereksinimleri karşılayan uygun firmalara açıktır.
Daha fazla bilgi için lütfen info@fujiengineering.com ile iletişime geçiniz.

Bu bölümde verilen teknik bilgilerin ve ilgili görsellerin fikri mülkiyet ve telif hakları Quaketek Inc. firmasına aittir.

Test

Her sürtünmeli damper, Yapı Mühendisi tarafından öngörülen yükleri ve deplasmanları karşıladığından emin olmak için ayrı ayrı ayarlanarak test edilir. Daha da önemlisi, gerçek kayma yükü değerinde mümkün olan en yüksek güven derecesine izin verir. Bu hassasiyet, bir akması sınırlandırılmış çapraz elemanda (YRB) olduğu gibi bir kuvvet sınırlayıcı olarak, sürtünme sönümleyicisi kullanıldığında özellikle kritiktir. %100 üretim testi çoğu zaman diğer birçok teknoloji sahibinin (Burkulması Önlenmiş Çapraz, Viskoelastik veya Rotasyonel Sürtünmeli Sönümleyiciler) üretim birimlerinde gerçekleştirilmez veya genellikle bir yönetmeliğe uyum aranmamaktadır. Quaketek tarafından üretilen sürtünmeli damperlerinin %100’ünün göz önüne alınan en büyük deprem yer hareketi (MCE, DD-1) etkisindeki tam yük ve deplasman testleri, seri üretimden çıkan tüm sönümleyicilerin performansına tam güven sağlamaktadır.

Sürtünme Damperleri için Test Metodları

  • Tam yükte ve strokta %100 test.
  • Örnek testi (bir üretim çalışmasının %10'u gibi) tamamlayıcı olarak kullanılabilir ancak %100 üretim testinin yerine geçemez.
  • Sönümleyici hareketinde kayma yükündeki herhangi bir değişikliğin yanı sıra statikten dinamik sürtünmeye geçişi yakalamak için test yarı statik olarak yapılmalıdır.

Sürtünmeli Damper Türleri

Sürtünme yoluyla sönümleme sismik enerjiyi azaltmanın en etkili yöntemlerinden biri olarak kabul edilmektedir. Sürtünmeli Sismik Sönümleyici, sürtünme ile kinetik enerjiyi ısı enerjisine çevirerek, coulomb sönümleyici veya sürtünmeli fren prensipleriyle benzer şekilde çalışır. Ellerin birbirine sürtülmesi neticesinde, bir mesafeden kuvvetin (enerji) ısıya dönüştürülmesi örnek olarak verilebilir.

Doğrusal Sürtünmeli Damperlerin Faydaları

  • Ekonomik çözüm ve düşük kurulum maliyeti sağlar
  • Yapısal kesitlerin boyutunun küçültülmesine izin verir
  • Hıza veya sıcaklığa bağlı kalmadan kolay tasarım imkanı verir
  • Dikdörtgen histeretik döngü başına en yüksek (maksimum) enerji sönümü sağlar
  • Bakım gerektirmez
  • Büyük yükleri karşılamak için paralel olarak kurulabilir
  • Yük sınırlayıcı bir cihaz görevi görür (kayma yükü burkulmayı, kolon ve temel yüklerini sınırlar)

Kurulum Konfigürasyonları

  • Tek diyagonal
  • Paralel (daha büyük yükler için)
  • Chevron (üstte veya köşegenlerde)
  • Kiriş / kolon bağlantılarında
  • Dirsek
  • Bulonlu, pimli veya kaynaklı

Sismik kuvvete dirençli sistemlerde kullanılmak üzere rotasyonel sürtünme damperleri, (özellikle gerilim destekleme) 30 yılı aşkın süredir kullanılmaktadır. Pek çok uygulamada yararlı ve ekonomik olduğu kanıtlanan bu teknoloji özellikle (endüstriyel binalarda veya su kulelerinde bulunanlar gibi) uzun çaprazlı açıklıklarda uygulanmıştır.

Quaketek Rotasyonel Sürtünmeli Damper ayrıca, histerez döngüsünü "eşitlemeye" ve genel sönümleyicinin verimliliğini artırmaya yardımcı olan merkez çevresinde kayan sürtünme unsurlarını da içerir.

Rotasyonel Sürtünme Sönümleyicisi, sabit torkla dönen bir sürtünme birleşimi yoluyla üretilen sürtünme ile sismik enerjiyi dağıtır. Bağlanan çaprazlardaki kuvvet, sürtünme birleşimindeki kayma kuvvetini yenme açısına bağlıdır. Bağ çaprazının uzunluğu ile çarpılan bağlantıya normal olan bağdaki kuvvet bileşeni, kayma için sabit torka eşit veya bundan daha büyük olmalıdır. Bu tip damper, küçük yer değiştirmeler için (damper bağlantıları arasındaki açı değişiklikleri) dikdörtgen bir histeretik döngü ile modellenebilir.

Rotasyonel Sürtünme Sönümleyicileri 1900'lerin başından beri araç süspansiyonlarında kullanılmaktadır ve yapılar için sismik kuvvete dirençli sistemlerde kullanıma dönük sağlam bir teknolojiyi temsil etmektedir. Bu kanıtlanmış bir teknoloji olmasına rağmen, üretim toleranslarına bağlı olarak açılardaki değişikliklerin yanı sıra ayrı damperlerdeki farklılıklar nedeniyle kuvvette daha fazla değişkenlik olabilmektedir. Bu nedenle, rotasyonel sürtünme damperlerinin sismik uygulamalarda kullanılmadan önce % 100 test edilmesi önemlidir.

Küçük yer değiştirmeler için, bir rotasyonel sürtünme sönümleyicisinin, (analizi ve tasarımı basit ve anlaşılır hale getiren) dikdörtgen bir histeretik döngüye sahip olduğu varsayılabilir. Daha büyük yer değiştirmeler için (damper bağlantılarındaki rotasyonlar), bağlantılarda daha fazla kuvvet gerekecektir ve histeretik döngü, doğrusal olmayan bir analizde açıkça «yamuk» olarak modellenmelidir. Bu etki, tek bir rotasyonel sürtünme sönümleyicisinin karakteristik trapezoidal döngüsünde (sol altta) veya rotasyonel sönümleyicinin paralelkenar şekilli döngüsünde (sağ altta) gösterilmektedir. En boy oranına ve belirli çerçevenin gereksinimlerine bağlı olarak varyasyonlar azaltılabilir. Kuvvet değişimlerinin en aza indirilmesi gereken durumlarda (örneğin, çoğu güçlendirmelerde) Doğrusal Sürtünme Sönümleyicilerine başvurulabilir.

Sık Sorulan Sorular

Bu Sıkça Sorulan Sorular bölümünde verilen teknik bilgilerin ve ilgili görsellerin fikri mülkiyet ve telif hakları Quaketek Inc. firmasına aittir.

Damperlerin yapıların maliyetini düşürme eğiliminde olması şaşırtıcı görünebilir. Sönümleyiciler kullanarak belirli bir sismik performans elde etmek, yalnızca konvansiyonel yöntemler (perde duvarlar, takviyeler vb.) kullanmanızdan daha ekonomik olabilir (damperlerin maliyetine bağlı olarak). Sürtünme damperleri, yüksek verimli dikdörtgen histeretik döngüleri (daha az sönümleyici gereklidir), yanal direnç sistemine tam entegrasyonları ve birim başına düşük maliyetleri nedeniyle diğer sönüm teknolojilerinden daha düşük maliyetli olma eğilimindedir. Kolonlardaki eksenel ve kesme kuvvetlerinin, diğer sismik koruma ve güçlendirme yöntemlerinde bulunanlara göre % 40 ila % 60 oranında azaldığı yaygın örnekler bulunmaktadır. (Vezina, S., Proulx, P., Pall, R. ve Pall , A., 1992 ve Balazic, J., Guruswamy, G., Elliot, J., Pall, R., Pall, A., 2000). Yapı eleman kuvvetlerinde bu tür bir azalma ile, taşıyıcı elemanlar daha iyi optimize edilebilir ve yapısal maliyetler önemli ölçüde azaltılma eğilimine girebilir. Güçlendirmede %60'a ve yeni yapılarda %10'a varan maliyet düşüşleri görmek alışılmadık bir durum değildir.

Yaşam döngüsü perspektifinden bakıldığında, düktil teknolojiler (akma bağlantıları, BRB'ler vb.), bir depremden sonra değiştirilmeleri gerektiğinden başka bir zorluk yaratma eğilimindedir. Bu, kuşkusuz kolonlar veya kirişler gibi diğer elemanların hasar görmesine tercih edilir, ancak sünek elemanın değiştirilmesi için ortaya çıkacak iş kesintisi mevcut bir yapıda çok maliyetlidir. Sürtünme damperlerinin bir depremden sonra değiştirilmesine gerek olmadığından, aynı zamanda önemli yaşam döngüsü maliyet tasarrufları da sağlamaktadır.

Konvansiyonel yöntemler, iyi tasarlandığında güvenli olsa da (büyük boyutlu kesitlere neden olan enerji sönümünün eksikliği veya bir depremden sonra kullanımı sınırlayan süneklik kullanımı nedeniyle) aslında daha pahalı olma eğilimindedir. Enerji sönümünün entegre edilmesi, elemanlar üzerindeki kuvvetleri azaltarak sonuçta daha ekonomik olan verimli yapılara izin verir.

Sadece deprem enerjisini depolamak ve onu sünümlemek için az miktarda entropiye güvenmek verimsizdir. Beklentileri aşan bir deprem meydana geldiğinde, çok az sönüm olduğunda binanın kapasitesini aşmak daha kolaydır.

Depremin tüm enerjisini alarak depolamak nihayetinde pratik değildir ve daha büyük ivmeli (yükler) aşırı rijit ve ağır yapılara yol açar. Sismik damperlerin kullanılması, daha yüksek ivmelenmele neden olmadan yatay yer değiştirmeleri azaltabilir. Bu da, daha verimli (daha hafif) bir yapı ile aynı sismik performansın elde edilmesine yardımcı olur ve nihai müşteriye maliyet faydaları sağlar. Birkaç örnekte (Vezina, S., Proulx, P., Pall, R., ve Pall, A., 1992, Chandra, R., Mas ve, M., Nandi, S., Tripathi, C., Pall , R., Pall, A., 2000), yapısal çelik ve betonarme geleneksel alternatiflerin yapıları nasıl rijitleştirdiğini, ancak aynı zamanda artan girdi enerjisi problemini (daha yüksek kütle, aynı zemin hareket) görebiliriz. Bu genellikle yapısal elemanların ve temellerin kaçınılmaz olarak güçlendirilmesi sorununu taşır.

Genel maliyet tasarrufu sağlayan ve kullanımı bugün olduğu kadar kolay olan sönüm teknolojileriyle, bunları entegre etmemek ve daha iyi performans sağlamamak için hiçbir neden yoktur.

Sürtünme damperlerinin bakım gerektirmemesi ve tasarım depremi veya daha büyük bir olayda enerji sönümlemesi amaçlanmıştır. Damperlerin her gün yer değiştirdiği (kaydığı) durumlar uygunsuz olacaktır.

Rüzgar enerjisinin sönümlenmesi uygunsuz bir kullanıma örnek olabilir. Damper etkinleştirilmeden önce rüzgar nedeniyle yer değiştirmeler binanın rijitlik aralığı içinde olmalıdır. Damperler genellikle kuvvetli rüzgar yükleri olduğunda kullanılır, ancak kayma yükünün beklenen rüzgar yükünün yaklaşık 1,3 katı olması önerilir. Yüksek yapılarda, damperin rüzgar nedeniyle yer değiştirmeyi azaltma ek faydası bina sakinlerinde rahatsızlığa neden olabilecektir.

Rüzgar enerjisini sönümlemek için sürtünme damperleri
Sürtünme damperleri, aşınmayı telafi etmek için yüksek aşınan kompozit sürtünme pedleri ve Belleville (yaylı) contalar kullanılarak rüzgar kuvvetleri altında kayacak şekilde tasarlanabilir. Bununla birlikte böyle bir tasarım, ara yüzün aşınması ve yayların yorulması nedeniyle amortisörlerin periyodik olarak değiştirilmesini veya yeniden işlenmesini gerektirecektir. Bu nedenle, uygulanması mümkün olmasına rağmen, periyodik bakım uygulaması bunu maliyetli hale getirecektir.

Bu nedenle, viskoz damperler rüzgar gibi küçük miktarlı enerjiyi sönümlemek için daha uygun bir teknoloji olma durumundadır.

Büyük veya küçük yer değiştirmeler kolayca üstesinden gelinebilir. Sürtünme damperleri, yaptıkları deplasman boyunca sabit enerji sönümü nedeniyle, özellikle enerjiyi sönümlemede en verimli yoludur. Dahası, Quaketek lineer sürtünme damperleri, enerji girişinin neredeyse% 100’ünü söndürdüğü için en büyük ve en güvenilir histeretik döngüyü sunar. Bu nedenle, mühendisin projesinden beklediği herhangi bir yanal deformasyon için, söndürülecek enerji miktarı her zaman yatay deplasman ve uygulanan kuvvet ile orantılıdır. Dikdörtgen histeretik döngü mevcut maksimum sönüm olduğundan, bu özellikle küçük deformasyonlarda yararlı olabilir.

Quaketek sürtünme damperleri, En Büyük Depremde (MCE) beklenen yer değiştirmenin % 130'unu veya daha fazlasını kolayca sağlayan en büyük yanal deformasyon kapasitesine sahiptir. 200 mm'yi aşan damper deplasmanında bile, doğrusal sürtünme sönümleyicileri mesafe boyunca neredeyse sabit kayma yükünü korur. Bu sabit performans damperler için tasarlanır ve %100 üretim testiyle doğrulanır.

Çubuk Kayması (Stick-slip), hidrolik silindirlerden, frenlere ve hatta arıza hatlarına kadar her yerde gözlemlenebilen (genellikle duyulabilen) yaygın bir olgudur! Stick-slip, frenlerin gıcırdamasından veya birçok müzik aletinin ürettiği ses ile alakalıdır. Stick-slip yaşayan bir damper oldukça yüksek ve gıcırtılı sesli olacaktır. Etki özellikle çift metalik sönümleyicilerde, çelik üzeri çelikte veya kötü kalitede üretilmiş arayüzlerde belirgindir.

Quaketek’in sürtünme damperleri, tam yükte tüm yer değitirme boyunca yapışma-kayma özellikleri göstermez ve sessizdir. Her damper, yükün sabit kaldığından ve stick-slip veya diğer istenmeyen özellik belirtilerinin olmadığından emin olmak için yükte ve tam strok mesafesi için ayrı ayrı test edilir. Damper, tüm yer değiştirme boyunca sessiz kalır ve damper tarafından üretilen gürültü 60db'den az olma durumundadır.

Sismik damperlerimizde kapsamlı bir şekilde çalışılmış ve belgelenmiş yüksek mukavemetli yapısal cıvatalar kullanılmaktadır. Davranışları iyi anlaşılmıştır ve 60 yıldan uzun süredir yapısal bağlantılarda kullanılmaktadır. AISC cıvata tasarım kılavuzlarını destekleyen çalışmalar, Tajima (1964), Chesson ve Munse (1965) ve Allan ve Fisher (1968), cıvata gevşemesinin cıvata ön gerilmesinden hemen sonra en yüksek oranda gerçekleştiğini ortaya koymuştur. Genellikle, toplam varyasyon 80-90 yıllık bir dönemde ortalama % 8'dir. Bu % 8'lik düşüşün yaklaşık % 80'i (% 6,5) ilk ön gerilmeden sonraki bir hafta içinde gerçekleşir. Bu nedenle, damperlerin ilk kalibrasyonunda bu cıvata gevşemesi hesaba katılmaktadır.

Çalışmalar, optimum kayma yükünden ±% 25'e varan değişikliklerin yapısal yanıtı önemli ölçüde etkilemediğini göstermiştir. Bu nedenle, gevşemeye bağlı kayma yükündeki küçük değişiklikler minimum etkiye sahip olacaktır.

Cıvata gevşemesine ilişkin ek hususlar
Yüksek aşınma veya yumuşak arayüzler bağlantıdaki cıvata gevşemesini kötüleştirir, bu sürünme Belleville (yaylı) contaları ile telafi edilebilir. Bununla birlikte, kalın Belleville contaları, kenarlardaki yüksek gerilime bağlı olarak zamanla sürtünme ve yorulma sorununa eğilimlidir (ASTM, Journal of Testing and Evaluation vol 42). Bu nedenle, Quaketek sürtünme damperlerinde sürtünme arayüzünde sünme / aşınmaya meyilli unsurlardan tamamen kaçınılır.

Esasen bir Coulomb damperi olan bir sürtünme damperi, enerjiyi doğrudan, ısıyı tüm damper boyunca çoğunlukla iletken ısı transferi yoluyla dağıtan yüzeylere aktarır. Sıcaklık değişiminin miktarı nihayetinde damperin termal kütlesine ve elemanlarının iletkenliğine bağlı olacaktır. Damper yetersiz ısıl kütleye veya zayıf iletime sahipse aşırı derecede ısınır.

Quaketek damperlerinde, iletken ısı transferi, minimum ısıl genleşme ve korozyon direnci sağlamak için sürtünme arayüzleri dikkatlice geliştirilmiştir. Bazı malzemeler ısındıkça hıza bağımlı hale geleceğinden bu durum önemlidir. Örneğin, sürtünmeli kayar izolasyon yatakları bazen kompozitler veya bir polimer (plastik) olan PTFE kullanır. Plastikler cam geçiş sıcaklıklarına yaklaştıkça sıvılara daha benzer şekilde davranırlar. Plastiklerin davranışındaki bu ani değişiklik, elemanların performansının modellenmesi ve öngörülebilirliğinde zorluklar yaratır. Sürtünme arayüzlerinde plastik kullanımını daha da karmaşık hale getiren zayıf ısı iletimidir. Sürtünme damperleri deprem enerjisini ısıya dönüştürdüğünden, ısının sürtünme arayüzünden hızlı bir şekilde iletilmesi önemlidir, bu durum özellikle yüksek hızlarda aşırı ısı oluşumuna neden olan plastikler ve diğer birçok malzeme için geçerli değildir.

Bu nedenle, sürtünmeli sismik damperler söz konusu olduğunda, daha büyük sürtünme yüzeylerine ve dolayısıyla daha büyük kütleye sahip olmak iyidir.

Quaketek, korozyona karşı korunan ve birçok döngüden sonra bile çok az miktarda aşınan sürtünme yüzeyleri geliştirmiştir. Sürtünme damperleri binanın ömrü boyunca kayma yükündeki değişiklikleri önlemek için dikkatlice tasarlanmalıdır.

Daha eski nesil sürtünme damperlerinde, düşük sürünme ile bir bağlantı sağlamak için çelik plakalara karşı pirinç plakalar kullanılmaktadır, ancak bu tür bağlantılar uzun vadede galvanik korozyona maruz kalabilir. Bu endişe, bazı yönetmeliklerde çift-metalik arayüzlerin yasaklanmasına yol açmaktadır (FEMA P-1050-1, 2015).

Başlangıçta havacılık için geliştirilen teknolojileri kullanan Quaketek sürtünme damperi, düşük aşınma ve çok az sürünme sağlarken galvanik ve diğer korozyon türlerine karşı korunmuş, aşınması düşük sert bir arayüz kullanır. Sonuç olarak, Quaketek ürünleri binanın ömrü boyunca sabit bir kayma kuvveti oluşturan sürtünme sönümleyicileridir.

Her Quaketek sürtünme damperi, tam kayma yükü ve tam strokta test edilmiştir. Üretim sürecimizin bir kısmı, her partinin %100 test edilmesidir. Müşterilerimiz damperin beklenen yükte kayacağından emin olabilir, çünkü her biri test edilmiştir. Bu test, yönetmeliklerin çoğu tarafından (sorumsuzca) gerekli görülmemektedir. (en son Şili kodu, NCH3411 gerektirse de). Quaketek'in kurucuları 1987'den beri sürtünme damperleri üretmektedir ve açıkça söylenebilir ki; üretim süreci, kupon testler veya numune kontrolleri ne kadar tutarlı olursa olsun, sadece %100 tam ölçekli üretim testi doğru kalibrasyon ve performansın tekrarlanabilirliğini sağlayacaktır.

% 100 üretim testimize ek olarak, müşterilerimizin mühendis ekipleri Kanada Quaketek üretim tesisinde sevkıyattan önce son muayene ve testlere davetlidirler. Damperlerimizin dayanıklılığına güveniyoruz ve müşterilerimize 10 yıllık aralıklarla periyodik testler planlama seçeneği sunmaktan mutluluk duyuyoruz.

Quaketek damperlerini seçen yapı mühendisleri, bir deprem olduğunda beklendiği gibi davranacak kaliteli bir damper aldıklarından %100 emin olabilirler. Garantimizle desteklenen ürünümüz %100 güvenlidir.

Bu, mühendisin hedeflediği performansa bağlı olacaktır. Sismik sürtünme damperleri, büyük depremlerden sonra bile yeniden merkezlenen binalara izin vererek bu performans hedefine ulaşmayı kolaylaştırır. Binanın tek başına sönümleme cihazının etkisiyle yeniden merkezleneceği yaygın bir yanılgıdır. Binayı orijinal konumuna geri döndürmek için yeniden merkezleme kuvvetlerini sağlayan aslında yapının elemanlarının esnekliğidir. Binalardaki kalıcı deformasyonların ana nedeni, yapısal elemanların esnemesine veya bozulmasına bağlı hasarlardır. Mühendisler, sürtünme damperleri gibi sönümleme cihazları kullanarak, bu enerjinin yapısal elemanlara zarar vermesine izin vermek yerine deprem enerjisini sönümleyebilir.

Bir yapıda tolere edilen hasar miktarı performans kriterine bağlı olacaktır. Operasyonel binalar için, binaya en az zarar vermek veya hiç zarar vermemek için yapısal elemanlar elastik tutulmalıdır. Performans hedefinin daha çok ömür boyu güvenlik olduğu durumlarda, bir miktar kalıcı deformasyon tolere edilir ve deprem enerjisinin bir kısmı yapısal elemanların plastifikasyonu ile emilir. Bu nedenle, bir binanın yeniden merkezleme yeteneği, bir depremin enerjisinin ne kadarının kendi yapısı içinde elastik olarak depolanabileceği ve enerjinin ne kadar hızlı dağıtılabileceği fonksiyonuna bağlıdır.

Herhangi bir sönümleme cihazının amacı, enerjiyi olabildiğince verimli bir şekilde azaltmak ve böylece yapıyı korumaktır. Sürtünme damperleri en verimli şekilde, enerji depolamasını ve biraz histeretik sönümlemeyi sağlayan elastik yapılarda kullanılırken, damper sadece enerji sönümünü sağlar.

Kendinden merkezlenen damperler
Sürtünme damperleri, yeniden merkezleme yetenekleri (enerji depolama) sağlamak için de tasarlanabilir. Sorun, damper içinde yeniden merkezleme görevinin gerçekleştirilmesinin enerji sönüm kapasitesini feda etmesidir (bunun yerine enerjiyi depolamak). Bu nedenle, histerik döngüleri sırf enerji azaltma tipi damperlerden çok daha küçük olduğundan onlarla tasarım yapmak o kadar verimli değildir.

Mühendisin kendisine sorması gereken diğer soru şudur: Yeniden merkezlemeye çalıştığım bina nedir? Bu, özellikle güçlendirmeler sırasında genellikle gözden kaçan bir husustur. Bina tasarım depreminden sonra önemli ölçüde plastik deformasyona uğrayacaksa, yeniden merkezlemenin amacı nedir? Diğer yapısal elemanlar, yeniden merkezlemeye değmeyecek kadar hasar görmüş olabilir. Mühendis, yeniden merkezleme kuvvetlerine dayanacağından emin mi? Yeniden merkezleme girişimiyle çökecek mi?

Bu nedenlerden dolayı, tasarımın başlangıcından itibaren mühendisin bina için performans kriterine karar vermesi ve bunun müşteri için açık olması çok önemlidir. Bu, müşteri kodun tasarım mühendisi ile aynı düzeyde anlayışa sahip olmayabileceğinden, genellikle Can Güvenliği (LS) ve Göçmeme Güvenliği (CP) arasında olan spesifikasyonda varsayılan olarak ayarlandığında bu da aynı derecede önemlidir.

Performans hedeflerinin bu şekilde anlaşılması, mühendisin damperlerin bina için hangi görevi başarmaya çalıştığını daha iyi anlamasına yardımcı olur. Genellikle bu yansıma yapıldığında mühendis, bir depremden sonra bir binayı yeniden merkezlemenin en uygun maliyetli yolunun deprem kuvvetinin bir kısmını sismik sürtünme damperlerine ve kalanını yapının geri kalanına vermek olduğunu fark eder.

Sönümleyicilerdeki optimal kayma kuvveti, en az miktarda enerjiyi (moment) çerçeveye aktarırken en yüksek enerji sönümünü sağlar. Parametrik çalışmalar, bu kuvvetin, belirli bir katta damperlerin sismik kaymanın % 50'sinden azını aldığında üretildiğini göstermiştir. Damperlere uygun gördüğünüz kadar düşük veya yüksek bir kuvvet atayabilmenize rağmen (özellikle büyük azaltma faktörleri kullanırken), bu optimum kayma yüküne ne kadar yakın olursanız tasarımınız o kadar verimli olacaktır. Örneğin yapısal sismik güçlendirmede, bu genellikle yapısal elemanların ve temellerin güçlendirilmesi ihtiyacını önler. Yeni yapılar olması durumunda, mühendislerin daha verimli ve ekonomik yapılar tasarlamasına olanak tanır.

Hızlı hesaplamalar için, belirli bir katın sismik kaymasının yaklaşık üçte biri veya küçük azaltma faktörleri kullanılıyorsa daha düşük bir değer kullanabilirsiniz. Çapraz ve döşemenin oluşturduğu açının kosinüsüne bölünen bu kuvvet, Optimum Kayma Yükünüz olacaktır.

Binadaki kesme kuvvetini hesaplarken, bunu başlangıçta damperler olmadan yapmanız gerekir. Ardından bunları modelde konumlandırıp tasarım bölümündeki parametreleri uygulayabilirsiniz. Projenizdeki kayma yükünü nasıl bulacağınız ve damperlerin nasıl entegre edileceği konusunda destek almak için bizimle iletişime geçebilirsiniz.

Bazen sismik tasarım kuvveti, azaltma faktörleri (süneklik) tarafından o kadar önemli ölçüde azaltılır ki, bazı kombinasyonlarda rüzgar yükünden daha küçük seviyede olur. Bu meydana geldiğinde, en kolay çözüm, Kayma Yükünü hafifçe artırmaktır, böylece etkin rüzgar durumundan en az %30 daha fazla olur. Bunu yaparak, binayı aşırı rijitleştirmekten kaçınır, böylece daha az ivme ve dolayısıyla sismik durumda kuvvet sağlarsınız.

Bu küçük değişiklikle yapı çok verimli bir çözüme kavuşur, çünkü artık ihtiyaç duyduğu rijitlik artışını tam olarak alabilmiştir. Bunun nedeni, damperlerin kayma yükünün altında ortak çapraz olarak çalışmasıdır. Bu nedenle bina, sismik kuvvetleri öncekinden sadece biraz daha yüksek bir kuvvetle sınırlamaya devam edecek ve binayı en büyük depreme (MCE) karşı daha da yüksek bir performans seviyesine getirecektir.

Sürtünme Damperleri ile Sismik Tasarım

Sürtünme sönümlü veya akması sınırlandırılmış çapraz (YRB) çoğu yazılım programında bir bağlantı elemanı olarak modellenmiştir. Başka bir deyişle, hayali bir akma elemanı olarak modellenmiştir. Ten-Co sismik fren (sürtünme damperi) ideal bir elastoplastik eleman olarak değerlendirilebildiğinden, bu Wen modelinin uygulanmasına izin verir. Sönümleyicinin davranışını basitleştirirken Wen modeli analizi basitleştirir.

Bir akma çaprazı veya Burkulması Önlenmiş Çaprazlar (BRB), binanın depremin enerjisini emmesine ve azaltmasına izin verecek şekilde şekil değştirecek ve deforme olmaya başlayacaktır. Ancak depremden sonra çaprazın değiştirilmesi gerekir ve çelik gerinim rijitleştikçe sigorta elemanının kapasitesi değişir. Aksine, Ten-Co sismik fren (sıralı sismik sürtünme damperi) hasarsız bir yaklaşımdır ve akmak yerine kayar ve birincil yapısal elemanların esnekliği sayesinde orijinal konumuna geri döner. Bu önemli bir ayrımdır, çünkü teknoloji enerji sönümü yoluyla yer değiştirmeleri azaltarak birincil elemanların elastik aralık içinde kalmasına izin verir (örneğin, bazı yapılarda kat yüksekliğinin %1'i veya daha azı). Çalışmalar, kayma yükünün sadece% 25'ini elastik olarak bile alabilen bir moment çerçevesinin, damperi yeniden ortalamak için yeterli olduğunu göstermiştir. Diğer çalışmalar, kayma elemanlarındaki (shear studs) moment direncinin de birçok durumda yeterli olabileceğini göstermiştir.

Doğrusal sürtünme sönümleyicinin kayma yükü, çekme ve basınçta simetrik kalır (bu nedenle Ten-Co adı verilir) ve yüksek bir başlangıç ​​rijitliğine sahiptir ve yer değiştirmeden bağımsızdır. Bu önemli özellik, modellemeyi basitleştirir ve önemli miktarda enerjiyi sönümlemek için büyük yer değiştirmeler gerekmediğinden enerji emilimini en üst düzeye çıkarır. Düşük yükler içeren çok büyük açıklıklar veya yalnızca çekme çaprazları için lütfen X-brace rotasyonel sürtünme damperimize bakınız.

Ten-co sismik frenin histeretik eğrisi, sönümleyicinin statik, dinamik ve doğrusal olmayan analizde bir bağlantı olarak modellenmesine izin verir. İhtiyaç duyulan tek bilgi, bu durumda kendi doğrusal ve doğrusal olmayan özelliklerine sahip hayali bir akma elemanı olan bağlantının özellikleridir. Bu, aşağıdaki parametreler kullanılarak ETABS veya SAP2000 gibi popüler yazılımlarda modellenebilir. Histeretik döngü karakteristik olarak dikdörtgen şeklindedir ve sismik enerjiyi hızla termal enerjiye dönüştürmeye dayanır: bu da enerji emilimini en üst düzeye çıkarır.

Kayma Yükü, gerçek desteğin akma dayanımının %75'ine ve servis yüklerinin (örneğin rüzgar kesmesi) %130'una eşit olmalıdır. Damperin kütlesi, gerekli kayma yüküne ve yola bağlı olarak değişecektir. Bu teknoloji, mimari ve müşteri kısıtlamalarına yanıt vermek için yeni yollar sağlar. Olası sorularınız için bizimle iletişime geçebilirsiniz.

Bazı yazılımlar, çevrimsel (histeretik) eğri noktalarının doğrudan tanımlanmasına izin verir. Mühendisin bu özellikleri kullanarak analizi yapmak istemesi durumunda, elastoplastik çevrimsel (histeretik) döngü kullanılabilir.

Sönümleyicinin kayma yükünü aşmadan önceki rijitliği, bağlı olduğu çapraz elemanın eksenel rijitliğine eşit olduğu için, efektif rijitlik ve çapraz rijitliği eşittir.

Sönümleyici, yaklaşık olarak sabit yükte kaymaktadır ve bu nedenle kayma sonrası rijitlik (post-yield stiffness) oranı sıfıra yakın (0.0001) kabul edilmektedir

Optimum sönümleyici kayma yükü, yatay kuvvet altındaki çerçeve sisteminin enerji sönümünü en üst düzeye çıkarır. Bu yükün, kat kesme kuvvetinin %50’sinin altında olduğu bulunmuştur, ancak genellikle kısıtlayıcı faktörler ve hedef performanslara bağlı olarak yapısal tasarımcı tarafından farklı sınır sürtünme yükleri seçilmektedir.

Sınır sürtünme yükü bir kez hesaplandıktan sonra yapılacak küçük değişiklikler (Ör. ± % 20) yapının davranışı üzerinde ihmal edilebilir etkilere sebep olmaktadır.

Kayma yükünün hızlı hesaplaması için, çapraz rijitliğinin toplam kat rijitliğine (çerçeve+çaprazlar) oranının bina yüksekliğince 0.5’ten büyük ve sabit olacak şekilde, kat kesme kuvvetinin 1/3’ü kullanılabilir. Sürtünmeli sismik sönümleyicileri projenize nasıl entegre edeceğiniz konusunda daha fazla bilgi için bizimle iletişim kurabilirsiniz.

Sürtünmeli sismik sönümleyiciler aşağıdaki taşıyıcı sistem tiplerine monte edilebilir.

  • Çelik çerçeve
  • Betonarme çerçeve
  • Beton veya Çelik Perde Duvar
  • Ahşap çerçeve
Bir sönümleme sistemi olarak ya da yapıları doğrusal olmayan deformasyondan ve hasardan korumak için, yeniden kullanılabilir bir “sigorta” olarak, herhangi bir taşıyıcı sistemde kullanılabilir.

Sürtünmeli sismik sönümleyicilerin montajı için birçok olası yöntem mevcut olsa da, tek diyagonal çaprazlı çekme-basınç konfigürasyonu yaygın olarak tercih edilmektedir. Bir sonraki en yaygın kullanım yöntemi, sönümleyicilerin çapraz uçlarına veya bazen kiriş ve çaprazlar arasındaki ara yüze monte edildiği ‘ters V tipi’ çapraz sistemleridir. Sürtünmeli Sismik Sönümleyiciler hemen hemen her binaya uyacak şekilde özelleştirilebilir. En sık kullanılan Kayma Yükü ve sönümleyici hareket limitleri aşağıda görülebilir.

Katalog standart damperler, boyutları ve kütlelerine ilişkin bazı örnekleri içermektedir. Küçük sönümleyici hareketleri küçük sönümleyicilerle gösterilmiş olsa da, tersi de yaygın şekilde kullanılmaktadır. Bununla birlikte küçük sönümleyicilerde büyük deplasman ve büyük sönümleyicilerde küçük deplasman sağlayabiliriz.

Analizinizi tamamladığınızda, gerekli Sınır Kayma Yükü ve sönümleyici hareket miktarını bize ilettiğiniz taktirde ihtiyaç duyduğunuz sönümleyiciyi size özel olarak tasarlayabiliriz.