Sismik İzolasyonlu Karayolu Köprülerinin Deprem Davranışlarının Tahribatsız Yöntemlerle Belirlenmesi
Arş. Gör. Ahmet Can ALTUNIŞIK / Prof. Dr. Alemdar BAYRAKTAR / Arş. Gör. Barış SEVİM / Yrd. Doç. Dr. Şevket ATEŞ
Karadeniz Teknik Üniversitesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü
Özet: Bu çalışmada, sismik izolasyonlu karayolu köprülerinin deprem davranışlarının tahribatsız yöntemlerle belirlenmesi amaçlanmaktadır. Örnek olarak, Giresun-Espiye karayolu üzerinde bulunan Gülburnu Köprüsü seçilmiştir. Çalışma kapsamında ilk olarak, seçilen karayolu köprüsünün üç boyutlu sonlu eleman modeli proje verileri dikkate alınarak SAP2000 programında oluşturulmuş ve köprünün dinamik karakteristikleri analitik olarak elde edilmiştir. İkinci adımda, köprü üzerinden tahribatsız ölçümler alınarak dinamik karakteristikler deneysel olarak belirlenmiştir. Deneysel ölçümlerde taşıt yükü ve rüzgar gibi çevresel etkilerin dikkate alındığı Operasyonel Modal Analiz yöntemi kullanılmıştır. Ölçüm süresi, frekans aralığı ve etkin mod sayısı daha önce yapılmış benzer ölçümlerden faydalanılarak belirlenmiştir. Ölçümlerin değerlendirilip dinamik karakteristiklerin elde edilmesinde, Geliştirilmiş Frekans Ortamında Ayrıştırma ve Stokastik Altalan Belirleme yöntemleri kullanılmıştır. Üçüncü adımda, analitik ve deneysel olarak elde edilen dinamik karakteristikler birbirleriyle karşılaştırılmış, malzeme özelliklerindeki değişimler dikkate alınarak köprünün sonlu eleman modeli iyileştirilmiştir. Son adımda ise, 1992 yılında meydana gelen Erzincan depremi ivme kaydı kullanılarak köprünün deprem davranışı iyileştirmeden önce ve sonraki durumlar için belirlenmiştir. Analizlerde, Erzincan depremine ait doğu-batı, kuzey-güney ve düşey ivme bileşenleri köprünün boyuna, enine ve düşey doğrultularına aynı anda etkileştirilmiştir. Çalışmadan, tahribatsız yöntemlerin karayolu köprülerinin dinamik karakteristiklerinin elde edilmesinde uygun bir yöntem olduğu görülmüştür. Analitik ve deneysel frekanslar arasındaki farklar, sonlu eleman model iyileştirmesi ile %9’dan %2’ye indirilmiştir. Köprü tabliyesi ve ayaklarında meydana gelen yer değiştirmer ve kesit tesirlerinin maksimum ve zamanla değişimleri iyileştirilmiş ve iyileştirilmemiş modeller için karşılaştırılmıştır. Köprü ayakları ve tabliye arasına yerleştirilen sürtünmeli sarkaç izolatörlerin, yerdeğiştirme ve kesit tesirlerini önemli derecede azalttığı belirlenmiştir.
Anahtar Kelimeler: Karayolu Köprüsü, Dengeli Konsol Yöntemi, Deprem davranışı, Dinamik karakteristik, Geliştirilmiş Frekans Ortamında Ayrıştırma Yöntemi, Stokastik Altalan Belirleme Yöntemi, Gülburnu Köprüsü, Operasyonel Modal Analiz, Sonlu Eleman Model İyileştirmesi
Determination of Seismic Behavior of Seismic Insulated Highway Bridges by Non-Destructive Methods
Abstract: In this study, it is aimed to determine the earthquake behavior of seismic isolated highway bridges by non-destructive methods. As an example, the Gülburnu Bridge on the Giresun-Espiye highway was chosen. Within the scope of the study, firstly, the three-dimensional finite element model of the selected highway bridge was created in the SAP2000 program, taking into account the project data, and the dynamic characteristics of the bridge were obtained analytically. In the second step, the dynamic characteristics were determined experimentally by taking non-destructive measurements on the bridge. In the experimental measurements, the Operational Modal Analysis method, which takes into account environmental effects such as vehicle load and wind, was used. The measurement time, frequency range and number of active modes were determined using similar measurements made before. In order to evaluate the measurements and obtain the dynamic characteristics, the Enhanced Frequency Environment Decomposition and Stochastic Subfield Detection methods were used. In the third step, the dynamic characteristics obtained analytically and experimentally were compared with each other, and the finite element model of the bridge was improved by considering the changes in material properties. In the last step, the earthquake behavior of the bridge was determined for the situations before and after the improvement by using the Erzincan earthquake acceleration record in 1992. In the analyses, east-west, north-south and vertical acceleration components of the Erzincan earthquake were simultaneously affected in the longitudinal, transverse and vertical directions of the bridge. From the study, it has been seen that non-destructive methods are a suitable method for obtaining the dynamic characteristics of road bridges. The differences between analytical and experimental frequencies were reduced from 9% to 2% by finite element model refinement. The maximum and time variations of the displacements and section effects on the bridge deck and piers are compared for the improved and unimproved models. It has been determined that the friction pendulum insulators placed between the bridge piers and the deck reduce the displacement and section effects significantly.
Keywords: Highway Bridge, Balanced Cantilever Method, Earthquake behavior, Dynamic characteristic, Enhanced Frequency Media Decomposition Method, Stochastic Bottom Area Determination Method, Gülburnu Bridge, Operational Modal Analysis, Finite Element Model Improvement
Makalenin tamamına ©Yapı Dünyası Dergisi 2011 Sayı: 180 den ulaşabilirsiniz.
