Tahribatsız Yöntemler Kullanılarak Karayolu Çelik Köprülerinin Yapısal Davranışlarının Belirlenmesi: Eynel Köprüsü
Prof. Dr. Alemdar BAYRAKTAR / Yrd. Doç. Dr. Ahmet Can ALTUNIŞIK,
Karadeniz Teknik Üniversitesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü
Yrd. Doç. Dr. Barış SEVİM, Gümüşhane Üniversitesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü
Hasan ÖZDEMİR, İnşaat Mühendisi, PROKON Mühendislik Müşavirlik A.Ş.
Özet: Bu çalışmada, tahribatsız yöntemler kullanılarak karayolu çelik köprülerinin yapısal davranışlarının belirlenmesi amaçlanmıştır. Örnek olarak, Samsun İli Ayvacık İlçesi’nde bulunan ve Suat Uğurlu Baraj gölünün ayırdığı köyleri birbirine bağlayan Eynel Köprüsü seçilmiştir. Eynel Köprüsü, çelik kemer taşıyıcı sisteme sahip olup, asma köprülerden sonra Ülkemizde bulunan ve tek açıklıkla en büyük mesafenin geçildiği çelik köprüdür. Köprünün toplam uzunluğu 216 m ve kemer açıklığı 186 m’dir. Çalışma kapsamında, Eynel Köprüsü’nün proje verileri dikkate alınarak sonlu eleman analizlerinin yapılması, tahribatsız yöntemlerle deneysel ölçümlerin alınması, elde edilen analitik ve deneysel verilerin karşılaştırılarak köprünün mevcut durumunu yansıtan sonlu eleman modelinin oluşturulması ve bu model üzerinden deprem analizlerinin yapılması gerçekleştirilmiştir. İlk olarak, köprünün proje verileri dikkate alınarak sonlu eleman modeli SAP2000 programında oluşturulmuş, analizler sonucunda dinamik karakteristikler belirlenmiştir. Daha sonra, çevresel titreşimler altında Operasyonel Modal Analiz yöntemi kullanılarak köprünün tahribatsız ölçümleri alınmış, deneysel ölçümler sonucunda dinamik karakteristikler belirlenmiştir. Ölçümler sırasında çevresel titreşim hareketi olarak rüzgar ve taşıt yükünden yararlanılmıştır. Deneysel ölçüm süresi, frekans aralığı ve etkin mod sayısı daha önce yapılmış benzer ölçümlerden ve köprünün analitik olarak belirlenen dinamik karakteristik değerlerinden faydalanılarak belirlenmiştir. Ölçümlerin değerlendirilip dinamik karakteristiklerin elde edilmesinde frekans ortamında Geliştirilmiş Frekans Tanım Alanında Ayrıştırma ve zaman ortamında Stokastik Altalan Belirleme yöntemleri kullanılmıştır. Analitik ve deneysel olarak elde edilen dinamik karakteristikler birbirleriyle karşılaştırılmalı olarak irdelenmiş, sonuçlar arasındaki farklılıklar sınır şartlarındaki değişimler dikkate alınarak minimum seviyeye indirilmiş ve köprünün sonlu eleman modeli iyileştirilmiştir. İyileştirilmiş ve başlangıç sonlu eleman modelleri kullanılarak köprünün deprem davranışı elde edilmiştir. Tahribatsız yöntemlerin köprülerin dinamik yapısal davranışlarının belirlenmesinde ve sağlık izlenmesinde çok uygun bir yöntem olduğu görülmüştür.
Anahtar Kelimeler: Çevresel Titreşimler, Eynel Köprüsü, Çelik Köprü, Deprem Analizi, Dinamik Karakteristik, Geliştirilmiş Frekans Tanım Alanında Ayrıştırma Yöntemi, Stokastik Altalan Belirleme Yöntemi, Operasyonel Modal Analiz, Tahribatsız Yöntemler
Determination of Structural Behavior of Highway Steel Bridges Using Nondestructive Methods: Eynel Bridge
Abstract: In this study, it is aimed to determine the structural behavior of highway steel bridges using non-destructive methods. As an example, Eynel Bridge, which connects the villages separated by the Suat Uğurlu Dam Lake in Ayvacık District of Samsun Province, was chosen. Eynel Bridge has a steel arch carrier system and is the steel bridge in our country where the longest distance is crossed with a single span after the suspension bridges. The total length of the bridge is 216 m and the arch span is 186 m. Within the scope of the study, finite element analysis of Eynel Bridge, taking into account the project data, experimental measurements with non-destructive methods, the creation of a finite element model reflecting the current state of the bridge by comparing the analytical and experimental data obtained, and earthquake analysis on this model were carried out. First, the finite element model of the bridge was created in the SAP2000 program, taking into account the project data, and dynamic characteristics were determined as a result of the analysis. Then, non-destructive measurements of the bridge were taken using the Operational Modal Analysis method under environmental vibrations, and dynamic characteristics were determined as a result of experimental measurements. During the measurements, wind and vehicle load were used as environmental vibration movements. Experimental measurement time, frequency range and effective mode number were determined by using similar measurements and analytically determined dynamic characteristic values of the bridge. In order to evaluate the measurements and obtain dynamic characteristics, Enhanced Frequency Domain Decomposition in the frequency domain and Stochastic Subfield Detection methods in the time domain are used. The dynamic characteristics obtained analytically and experimentally were examined in comparison with each other, the differences between the results were minimized by considering the changes in the boundary conditions and the finite element model of the bridge was improved. The seismic behavior of the bridge is obtained by using the improved and initial finite element models. It has been seen that non-destructive methods are a very suitable method for determining the dynamic structural behavior of bridges and monitoring their health.
Keywords: Environmental Vibrations, Eynel Bridge, Steel Bridge, Earthquake Analysis, Dynamic Characteristic, Enhanced Frequency Domain Decomposition Method, Stochastic Subfield Detection Method, Operational Modal Analysis, Non-Destructive Methods
Makalenin tamamına ©Yapı Dünyası Dergisi 2010 Sayı: – den ulaşabilirsiniz.
