Zorluk Dağılımı
Konular (6)
Kuvvet ve Hareket
Enerji
Dalgalar
Elektrik
Elektrik Devreleri
Elektrik ve Manyetizma
Örnek Sorular
Farklı kat yüksekliklerine sahip iki bina (A ve B) aynı zemin üzerinde bulunmaktadır. A binası kısa ve rijit, B binası ise uzun ve esnektir. Bir deprem anında binaların tepkisi ile ilgili aşağıdaki çıkarımlardan hangisi doğrudur?
Sert ve kayalık zeminlerde kısa ve rijit binalar (A), yüksek frekanslı dalgalar nedeniyle rezonansa daha yakındır.
B binasının esnekliği, deprem dalgalarının enerjisinin yapı içinde sönümlenmeden katlar arasında büyümesine neden olur.
Deprem dalgasının sürati arttıkça her iki binanın da doğal periyodu buna bağlı olarak artış gösterir.
A binasına etki eden toplam deprem kuvveti, binanın kütlesinden bağımsız olarak sadece yer ivmesine bağlıdır.
Yumuşak (alüvyon) zeminlerde kısa binalar, uzun binalara göre her zaman daha fazla risk taşır.
Bir deprem sırasında açığa çıkan enerji, boyuna (P) ve enine (S) dalgalar şeklinde yayılır. Yapı tasarımında bu dalgaların binada oluşturacağı deformasyonlar farklılık gösterir. Aşağıdaki tabloda dalga türleri ve yapı üzerindeki temel etkileri verilmiştir. Verilen bilgilere dayanarak, depreme dayanıklı bir yapı tasarımında hangisinin yapılması beklenmez?
P dalgalarının oluşturduğu ani dikey ivmelenmelere karşı kolonlardaki sargı donatısının (etriye) sıklaştırılması.
S dalgalarının neden olduğu yatay kesme kuvvetlerini karşılamak için perde duvar miktarının artırılması.
Binanın kütle merkezinin, rijitlik merkezinden mümkün olduğunca uzaklaştırılarak burulma (torsion) etkisinin artırılması.
Yüzey dalgalarının (L ve R) yıkıcı etkisini azaltmak için esnek temel bağlantılarının tercih edilmesi.
Zemin sıvılaşması riskine karşı radye temel veya kazıklı temel sistemlerinin kullanılması.
Gökdelenlerin tepesine yerleştirilen 'Ayarlı Kütle Sönümleyiciler' (Tuned Mass Damper - TMD), devasa bir sarkaç gibi çalışarak binanın rüzgar veya deprem etkisiyle sallanmasını engeller. Bu sistemin çalışma mekanizmasıyla ilgili;
I. Sarkaç, binanın hareket yönüne zıt yönde hareket ederek atalet oluşturur. II. Sistemin amacı binanın doğal frekansını deprem frekansından uzaklaştırmaktır. III. Enerjinin bir kısmı sarkaç düzeneğindeki hidrolik sistemler tarafından ısıya dönüştürülür.
yargılarından hangileri doğrudur?
Yalnız I
I ve III
II ve III
I ve II
I, II ve III
Modern mühendislikte kullanılan 'Sismik İzolatörler', deprem dalgalarının binaya aktardığı enerjiyi sönümlemek yerine, binanın yerle olan bağını esneterek enerjinin yapıya girmesini engellemeyi amaçlar. Aşağıdaki tabloda geleneksel bir bina ile sismik izolatörlü bir binanın bazı parametreleri karşılaştırılmıştır. Tablodaki veriler dikkate alındığında sismik izolatörlerin çalışma prensibi hakkında hangisi söylenebilir?
İzolatörler binanın rijitliğini artırarak deprem dalgalarının hızını keser.
Sismik izolatörler binanın doğal periyodunu kısaltarak deprem dalgalarıyla uyumlu hale getirir.
İzolatör kullanımı, deprem sırasında oluşan kesme kuvvetlerini binanın üst katlarına daha fazla iletir.
Bu sistemler sayesinde binanın periyodu uzatılır ve yer ivmesinin bina üzerindeki etkisi (atalet kuvvetleri) azaltılır.
İzolatörler sadece dikey yönlü P dalgalarına karşı koruma sağlar, yatay S dalgalarına etkisi yoktur.
Bir inşaat mühendisi, sismik risk altındaki bir bölgede inşa edilecek iki farklı bina tasarımı için rezonans riskini analiz etmektedir. Deprem dalgalarının hakim periyodu (T_d) ile binaların doğal salınım periyotları (T_b) arasındaki ilişki binanın güvenliği için kritiktir. Aşağıdaki grafikte binanın tepe noktasının genliğinin, deprem dalgasının frekansına bağlı değişimi gösterilmiştir.
Binanın yüksekliği arttıkça doğal frekansı artacağından, yüksek frekanslı depremlerde rezonans riski artar.
Sönümleme katsayısı yüksek olan malzemeler kullanıldığında, rezonans anındaki genlik değeri değişmez ancak rezonans frekansı kayar.
Binanın doğal periyodu, deprem dalgasının periyoduna eşitlendiğinde (T_b = T_d) sistem rezonansa girer ve yapısal hasar riski maksimuma çıkar.
Binanın rijitliği (sertliği) artırılırsa binanın doğal periyodu artar, bu da binayı düşük frekanslı depremlere karşı daha hassas hale getirir.
Zemin yapısı yumuşak olan bölgelerde binanın doğal periyodu ile zemin periyodunun birbirinden uzak seçilmesi rezonansı engellemez.