Burkulması Önlenmiş Çelik Çapraz (BRB), çelik çaprazların performansını arttırmak için tasarlanan bir Çelik-Akma sönümleme sistemidir. Diğer sönümleyici çeşitlerinden farklı olarak BRB’deki ana unsur yapısal çeliktir. Diğer damper türlerine göre öngörülebilir bir davranışa ve çok daha uzun bir ömre sahiptir.

Döngüsel yüklemede BRB’nin basınç ve çekme performansı eşit ve stabildir. Bu esnekliği sayesinde sistem yapıda bir bakıma sigorta görevi görür, hasarları kendi içinde yoğunlaştırır ve deprem enerjisini dağıtır. Bu davranış, yapının güvenliğini önemli ölçüde arttırır ve binanın ağırlığını taşıyan kiriş ve kolon gibi ana elemanlarında meydana gelebilecek hasarları azaltır.

Minimum Gereksinimler ve Yapısal Performans Kriterleri

Pek çok kişi asgari şartlara göre tasarlanan yapıların deprem kaynaklı hasarlara karşı güvenli olduğunu düşünüyor; ancak aslında her ülkedeki deprem yönetmeliği, o ülkenin genel ekonomik durumuna göre her türlü yapıya uygulanması gereken minimum gereklilikleri belirlemektedir. Deprem durumunda bu kriterler sadece can güvenliğine yönelik olup, sermaye ve binaların kullanılabilirliği açısından garanti oluşturmaz. Yani yapıların yapımında geleneksel yöntemlerin kullanılması ve asgari gereksinimlerin uygulanması, binayı yalnızca çökmekten korur. Bu durumda binanın yapısında ve içeriğinde ciddi zararların meydana gelmesi kaçınılmazdır. 

BRB’nin iç çekirdeğinin yüksek sünekliği nedeniyle, depremin döngüsel yükleri sonucunda BRB’de oluşan akma davranışı ve histerik döngüler sayesinde sismik enerjinin önemli bir kısmı azaltılacaktır. Bu durum, binanın deprem etkilerinin hafifletilmesine katkıda bulunmaktadır.

BRB’nin Avantajları

BRB’lerin başlıca avantajları şunlardır:

– Yapının depreme karşı esnekliğini ve güvenilirliğini arttırır.

– Yapısal elemanların, bağlantıların ve temelin ağırlığını azaltır.

– Burkulmanın ortadan kalkması nedeniyle deprem sırasında yapısal olmayan duvarlarda hasar oluşmaz.

– Prefabrik, kolay ve hızlı kuruluma sahiptir. Böylece projenin inşa süresi azaltır.

– Her türlü betonarme ve çelik yapıya, çelik çapraz uzunluğunda herhangi bir kısıtlama olmaksızın montaj imkanının olması.

– Çelik çaprazın rijitliğinin ve mukavemetinin ayrı ayrı değiştirilebilir ve ayarlanabilir olması.

– Mühendislik yazılımlarında ve tasarımlarında doğrusal analizle modellenmesi kolaydır.

– Küçük ve orta şiddetteki depremlerden sonra değiştirilmesine gerek yoktur.

– Büyük depremlerden sonra düşük maliyet ile değiştirilebilir.

– Çevre koşullarına dayanıklıdır.

 
Birçok yapısal sistemde kullanılabilirlik

BRB’ler çok uyarlanabilirdir ve Çelik, beton, kompozit dahil her türlü yapıda ve ayrıca çerçeveler dahil yapısal sistemlerde, moment çerçeveleri dahil ikili sistemlerde vb. kullanılabilir.

Daha yüksek güvenlik seviyelerine geçiş.

Japonya gibi sismik ülkelerde yirmi yılı aşkın bir süredir sismik tasarım yaklaşımı, yapıların mukavemetini arttırmaktan, deprem titreşimlerini kontrol etmeye ve dağıtmaya doğru kaymıştır. Büyük depremlerde güvenilirliğini defalarca gösteren bu yeni yöntemler, yapıya yerleştirilerek deprem enerjisinin büyük bir kısmını dağıtan sönümleyicilerin kullanılmasını içermektedir ve bu sayede yapının ana elemanları olan kirişleri ve kolonları hasarlardan korumaktadır. Diğer bir deyişle bu unsurlar binada sigorta görevi görecektir. 

BRB, İki Ana Rolü Olan Bir Sistem

BRB’ler yapıda hem destek hem de sönümleyici rollerini iyi bir şekilde oynayabilir. Buna göre, bu teknolojinin kullanılmasına yönelik iki yaklaşım vardır: Örneğin Japonya’da bu eleman Metalik Sönümleyici olarak kabul edilir ve kullanılır; ancak Amerika Birleşik Devletleri’nde yapısal bir sistem ve modifiye edilmiş bir destek olarak kabul edilirler. Her iki yaklaşım da bu teknolojinin yaygın kullanımına yol açmıştır.

 
Çelik Çapraz

BRB’ler deprem gibi yanal kuvvetlere karşı iyi dayanıklılıkları nedeniyle yanal sistem olarak kullanılabilir. Bu avantaj, BRB’yi bir çerçevede tek başına kullanılabilen az sayıdaki damperlerden biri haline getirmektedir.

 
Uygulama

Çelik Çapraz montajının mümkün olduğu tüm yapılarda kullanılabilir. BRB’nin yapıya bağlanma şeklinin çeşitliliği nedeniyle yeni binalarda veya tüm endüstriyel yapıların güçlendirilmesinde, köprülerde ve çelik veya betonarme binalarda kullanılması mümkündür.

Yeni İnşaatlar

BRB’nin yüksek sünekliği ve güvenilirliği, uluslararası kodlarda tasarım ve uygulama için gerekli hükümler ve katsayıların tanımlanmasına yol açmıştır. Yeni yapıların inşasında BRB kullanımı, yapısal ağırlığın azalmasına ve yapıların depremlere karşı güvenliğinin artmasına neden olacaktır.

Güçlendirme

Güçlendirme projelerinde, çoğunlukla kullanımda olan bir bina söz konusu olduğu için, inşaat işlemleri en az olan ve verimliliği en fazla olan yöntemin uygulanması önceliklidir. Buna ek olarak BRB kullanımı, çalışmaları hızlandıracak ve diğer pek çok güçlendirme yönteminden daha ekonomik olacaktır. Şu ana kadar birçok proje BRB ile hizmet verilebilirlik açısından minimum düzeyde kesintiyle rehabilite edildi.

Sünek Sistem

Uluslararası kodlar BRB’yi esnek bir sistem olarak tanıtmaktadır. ASCE7-16, bunun için Taşıyıcı Sistem Davranış Katsayısını 8 olarak belirler. Bu yüksek Taşıyıcı Sistem Davranış Katsayısı taban kesmesini azaltır, daha az yapısal ağırlık ve malzeme kullanımıyla sonuçlanır ve maliyetten tasarruf sağlar.

 
Çelik Çaprazların Optimum Mukavemet ve Rijitlik Ayarı

BRB’nin benzersiz özelliklerinden biri, belirli aralıklarda mukavemetinin ve rijitliğinin ayrı ayrı ayarlanabilmesidir. Öyle ki çelik çaprazlar yapının ihtiyacına göre belirli açıklıklarda mukavemet yüksek, ancak rijitlik düşük, yüksek veya değişmeyecek veya tam tersi olacak şekilde tasarlanabilirler.