TARİHİ YIĞMA KÖPRÜLERİN FARKLI SÖNÜM ORANLARI ALTINDA SİSMİK TEPKİSİNİN DEĞERLENDİRİLMESİ

Abstract

Tarihi köprüler, kültürel mirasımızın önemli yapı eserlerindendir. Dünyada farklı dönemlerde inşa edilmiş, yapıldığı kültür ve medeniyetten izler taşıyan, birçok tarihi yığma köprü mevcuttur. Bu köprülerin bir kısmı, beşeri faktörlerden ve tabiat olaylarından (deprem, sel, rüzgâr vb.) etkilenerek zamanla mukavemetlerini kaybetmiş ve yok olmuştur. Deprem kuşağı üzerinde bulunan köprüler sürekli olarak sismik etkiye maruz kalırlar. Bu yüzden günümüze kadar gelmeyi başarmış tarihi yığma kemer köprülerin korunması ve restorasyonlarının uygun bir şekilde yapılabilmesi için deprem karşısındaki tepkilerinin doğru bir şekilde değerlendirilmesi gerekir. Bu tez çalışmasında, deprem ivme kayıtlarının faklı sönüm oranları kullanılarak tarihi köprülerin davranışına olan etkisinin belirlenmesi ve tarihi köprülerin deprem karşısındaki davranışlarına daha güvenilir sonuçlarla karar verebilmek amaçlanmıştır. Sayısal uygulama için Tunceli ilinin Çemişgezek ilçesinde bulunan tarihi yığma Tağar Köprüsü seçilmiştir. Köprünün sonlu elemanlar yöntemiyle üç boyutlu modeli oluşturulmuştur. SAP2000 sonlu eleman paket programı yardımıyla modal analizleri yapılıp, köprünün dinamik karakteristikleri elde edilmiştir. Daha sonra %2, %5, %7 ve %10 sönüm oranları için zaman tanım alanında dinamik analizleri yapılmıştır. Bu analizlerde sismik etki olarak 15.03.1992 Tunceli depreminin ivme kayıtları dikkate alınmıştır. Analizler sonucunda köprüde meydana gelen yer değiştirme ve gerilme grafikleri tespit edilerek farklı sönüm oranlarının tarihi yığma köprülerin sismik tepkilerine olan etkisi incelenerek değerlendirilmiştir. Yapılan analizler sonucunda tarihi köprüde meydana gelen maksimum yerdeğiştirmeler ve gerilmeler sırasıyla Rayleigh, kütle orantılı ve rijitlik orantılı sönüm tipi için elde edilmiştir. Bütün sönüm tipleri için sönüm oranı arttıkça köprüde oluşan yerdeğiştirme ve gerilme değerlerinin azaldığı gözlemlenmiştir. Ayrıca en büyük yer değiştirme değeri rijitlik orantılı sönüm tipinde en küçük yer değiştirme değeri ise Rayleigh sönüm tipinde elde edilmiştir. Dinamik analizler sonucunda köprüde meydana gelen gerilme değerleri her üç sönüm tipi için birbirlerine yakın olmakla beraber en düşük gerilme değerleri Rayleigh tipi sönümde, en yüksek gerilme değerleri ise rijitlik orantılı sönüm tipinde elde edilmiştir.Historical bridges are important structures of our cultural heritage. There are many historical masonry bridges built in different periods in the World, bearing traces from culture and civilization in which they were built. Some of these bridges lost their strength and destroyed over time due to the effect of human factor and natural events (earthquakes, floods, winds, etc.). The bridges over the earthquake region are constantly exposed to seismic effects. Therefore, earthquake responses of the historical masonry arch bridges that have survived to present-day need to evaluate correctly to restore and protect them properly. In this thesis, earthquake acceleration record which has different damping ratio is investigated on behavior of historical masonry bridges. It is also aimed to obtain more reliable results for the earthquake responses of historical bridges. For numerical analysis, historical masonry Tağar Bridge which located in Çemişgezek town of Tunceli is selected. Three dimensional finite element model of the bridge is generated with finite element method. Dynamic properties of the bridge are obtained by the modal analysis which performed in SAP2000 finite element software. Time-history analyses are performed for %2, %5, %7 and %10 damping ratios. In these analyses, acceleration records of 1992 Tunceli earthquake is used as a seismic effect. As a result of the analyses, the effect of different damping ratios on seismic responses of historical masonry bridges is investigated by using time-history graphs of displacement and stress observed on the bridge. According to the analyses, the maximum displacements and stresses occurring in the historical bridge are obtained for Rayleigh, mass proportional and stiffness proportional damping type, respectively. For all damping types, it is observed that the displacement and stress values acquired in the bridge decrease while the damping ratio increases. Maximum and minimum displacement values are obtained at the stiffness proportional damping type and the Rayleigh damping type, respectively. The stress values occurring on the bridge are close to each other for all three damping types. However, the minimum stress values are obtained in Rayleigh type damping and the maximum stress values are obtained in stiffness proportional damping type.