MEVCUT KÖPRÜLERİN DEPREME KARŞI DEĞERLENDİRME VE GÜÇLENDİRME UYGULAMALARI. M. Cem Dönmez, Mehmet Erinçer Şefika Caculi, Necdet Çilingir

Transkript

1 MEVCUT KÖPRÜLERİN DEPREME KARŞI DEĞERLENDİRME VE GÜÇLENDİRME UYGULAMALARI M. Cem Dönmez, Mehmet Erinçer Şefika Caculi, Necdet Çilingir

2 İÇERİK 1. GİRİŞ 2. SAHA VE LABORATUVAR ÇALIŞMALARI 3. SAYISAL YÖNTEMLER KULLANILARAK DEPREM GÜVENLİĞİNİN BELİRLENMESİ 4. DAYANIM VE ŞEKİLDEĞİŞTİRMEYE GÖRE DEĞERLENDİRME YÖNTEMLERİ 5. GERÇEKLEŞTİRİLEN ONARIM VE GÜÇLENDİRME ÇALIŞMALARI 6. SONUÇ 2 /26

3 1. GİRİŞ KAPSAM Bu çalışma ile, onarım ve güçlendirme çalışmaları yapılmakta olan Yeşilköy Demiryolu Caddesi Üstgeçit Köprüsü ile ilgili bilgi verilerek köprülerin deprem etkileri altında incelenmesinde takip edilecek yöntemler ve kullanılacak analiz yöntemleri hakkında bilgi verilmesi amaçlanmıştır. Köprü genel görünüşü. 3 /26

4 1. GİRİŞ KAPSAM Köprü Konumu 4 /26

5 1. GİRİŞ KÖPRÜ HAKKINDA BİLGİLER İşveren Toplam Uzunluk Üstyapı Açıklık : İstanbul Büyükşehir Belediyesi : 71.5 m : Sürekli ortotropik çelik kutu kesit : 3 açıklık 5 /26

6 İÇERİK 1. GİRİŞ 2. SAHA VE LABORATUVAR ÇALIŞMALARI 3. SAYISAL YÖNTEMLER KULLANILARAK DEPREM GÜVENLİĞİNİN BELİRLENMESİ 4. DAYANIM VE ŞEKİLDEĞİŞTİRMEYE GÖRE DEĞERLENDİRME YÖNTEMLERİ 5. GERÇEKLEŞTİRİLEN ONARIM VE GÜÇLENDİRME ÇALIŞMALARI 6. SONUÇ 6 /26

7 2. SAHA VE LABORATUVAR ÇALIŞMALARI Söz konusu köprüye ait yapım uygulama projeleri bulunamadığından köprünün yerinde rölövesi çıkarılmış, ayrıca köprü yeri plankotesi de çıkarılarak, yapılması düşünülen köprü temel zemin sondaj çalışmaları yerleri ile inceleme amacı ile kazılarak açılması planlanan belirli köprü temellerinin yerleri bunun üzerine işlenmiş ve sonunda İdare ilgili birimlerden sondaj ve kazı ruhsatı çıkarılmış ve zemin araştırma çalışmaları, jeofizik yöntemlerden de yararlanılarak tamamlanmıştır. Rölöve ve Plankote Çalışmaları 7 /26

8 2. SAHA VE LABORATUVAR ÇALIŞMALARI Köprüde malzeme dayanımlarının belirlenmesi amacıyla beton ve çelik elemanlardan numuneler alınarak İTÜ Yapı Malzemesi Laboratuarında teste tabi tutulmuş ve dayanım değerleri elde edilmiştir. Deneyler sonucunda, ortalama beton basınç dayanımının 22.2 MPa, ortalama yapısal çelik çekme dayanımının MPa olduğu belirlenmiştir. Yapıdan test numunelerinin alınması 8 /26

9 İÇERİK 1. GİRİŞ 2. SAHA VE LABORATUVAR ÇALIŞMALARI 3. SAYISAL YÖNTEMLER KULLANILARAK DEPREM GÜVENLİĞİNİN BELİRLENMESİ 4. DAYANIM VE ŞEKİLDEĞİŞTİRMEYE GÖRE DEĞERLENDİRME YÖNTEMLERİ 5. GERÇEKLEŞTİRİLEN ONARIM VE GÜÇLENDİRME ÇALIŞMALARI 6. SONUÇ 9 /26

10 3. SAYISAL YÖNTEMLER KULLANILARAK DEPREM GÜVENLİĞİNİN BELİRLENMESİ o Analiz ve değerlendirmede; Kıyı ve Liman Yapıları, Demiryolları, Hava Meydanları İnşaatlarına İlişkin Deprem Teknik Yönetmeliği, 2008 FHWA Seismic Retrofit Manual for Highway Structures: Part1-Bridges, FHWA-HRT , 2006 Code of Practice. o Sismik analizin hangi deprem seviyesi kullanılarak yapılacağının belirlenmesi için öncelikle köprü sınıfının belirlenmesi gerekmektedir Özel köprüler Normal köprüler Basit köprüler o Özel Köprüler yönetmelikte, stratejik güzergah üzerinde bulunan köprüler ve deprem sonrası hemen hizmet vermesi beklenen kritik köprüler olarak açıklanmaktadır. o Yeşilköy Demiryolu Caddesi Üstgeçit Köprüsü, altından geçen yolun deprem sonrasında trafiğe kapanmaması amacıyla, İdare tarafından Özel Köprü olarak belirlenmiştir. 10 /26

11 3. SAYISAL YÖNTEMLER KULLANILARAK DEPREM GÜVENLİĞİNİN BELİRLENMESİ o Özel Köprülerin değerlendirilmesinde iki farklı deprem seviyesi için farklı performans hedefleriyle analiz yapılması gerekmektedir: 1) D2: 50 yılda aşılma olasılığı %10, buna karşılık gelen dönüş periyodu 475 yıl Dayanıma Göre Değerlendirme (DGD) yöntemi kullanılmaktadır Minimum Hasar (MH) Performans limiti 2) D3: 50 yılda aşılma olasılığı %2, buna karşılık gelen dönüş periyodu 2475 yıl Şekildeğiştirmeye Göre Değerlendirme (ŞGD) yöntemi kullanılmakta Kontrollü Hasar (KH) Performans limiti Spektrum Grafiği [DLH & ] 11 /26

12 İÇERİK 1. GİRİŞ 2. SAHA VE LABORATUVAR ÇALIŞMALARI 3. SAYISAL YÖNTEMLER KULLANILARAK DEPREM GÜVENLİĞİNİN BELİRLENMESİ 4. DAYANIM VE ŞEKİLDEĞİŞTİRMEYE GÖRE DEĞERLENDİRME YÖNTEMLERİ 5. GERÇEKLEŞTİRİLEN ONARIM VE GÜÇLENDİRME ÇALIŞMALARI 6. SONUÇ 12 /26

13 o Hesap Modeli 4. DEĞERLENDİRME YÖNTEMLERİ SAP2000 yazılımı kullanıldı Köprü taşıyıcı elemanları frame elemanlar kullanılarak modellendi Kenarayaklar için shell elemanlar kullanılarak bağımsız modeller oluşturuldu 13 /26

14 4. DEĞERLENDİRME YÖNTEMLERİ o Dayanıma Göre Değerlendirme (DGD) Doğrusal elastik davranış dikkate alınır Kapasite/Etki Oranı (K/E) kullanılarak değerlendirme yapılır Artık kapasite kullanılarak; r = C D D EQ g where, r :kapasite/etki oranı, C :kesit kapasitesi, D g :düşey (veya deprem harici diğer) yük etkileri, :deprem yükü etkisi D EQ M y Moment Etkileşim Diyagramı (XTRACT, Düşey Yük P için) Artık yük kapasitesi = (M nx,m ny ) (M gx,m gy ) M EQy r = Artık Kapasite M EQ M y M EQ Artık Kapasite M EQx M x P M x 14 /26

15 4. DEĞERLENDİRME YÖNTEMLERİ o Şekildeğiştirmeye Göre Değerlendirme (ŞGD) Plastik mafsal tanımı FEMA Köprü planda kurpta Zaman tanım alanında hesap yöntemi 7 deprem kaydı 15 /26

16 4. DEĞERLENDİRME YÖNTEMLERİ o Şekildeğiştirmeye Göre Değerlendirme (ŞGD) Pacific Earthquake Engineering Research (PEER) Center, PEER Strong Motion Database Earthquake Name Date M Record/Component HP (Hz) LP (Hz) PGA (g) PGV (cm/s) PGD (cm) KOCAELI KOCAELI/IZT DUZCE DUZCE/BOL null ERZINCAN ERZINCAN/ERZ-EW 0.1 null NORTHRIDGE NORTHRIDGE/SYL IMPERIAL VALLEY IMPVALL/H-BRA KOBE KOBE/TAK090 null null EL CENTRO IMPVALL/I-ELC İvme-zaman kayıtları Seismomatch yazılımı kullanılarak D3 hedef spekturumuna benzeştirilmiştir. 16 /26

17 4. DEĞERLENDİRME YÖNTEMLERİ o Elemanlarda Deprem Yükü Şekildeğiştirmelerinin Değerlendirilmesi İstenilen performans düzeyine göre birim şekildeğiştirme limitleri DLH da verilen değerler olarak alınmıştır. Burada verilen birim şekildeğiştirmeler kesitlerin moment-eğrilik (M-K) analizi kullanılarak performans düzeylerine denk gelen eğrilik ve/veya dönme değerlerine dönüştürülmüştür. Birim şekildeğiştirme MH Performans düzeyi KH Beton basınç birim şekildeğiştirmesi, ε c Donatı çeliği birim şekildeğiştirmesi, ε s /26

18 4. DEĞERLENDİRME YÖNTEMLERİ o Sonuçların Değerlendirilmesi DGD Özet Sonuçlar DEĞERLENDİRİLEN ELEMAN r SONUÇ EĞİLME TAHKİKİ Pier YETERLİ Abutment YETERLİ KESME TAHKİKİ Pier YETERLİ Abutment YETERLİ YÜZEYSEL TEMEL TAHKİKİ Abutment YETERLİ TABLİYE YERDEĞİŞTİRMESİ TAHKİKİ YETERLİ KİRİŞ OTURMA PAYI TAHKİKİ YETERLİ DEPREM TAKOZU TAHKİKİ 0 < 1.00 YETERLİ DEĞİL ŞEKİLDEĞİŞTİRME DEĞERLENDİRMESİ ŞGD Özet Sonuçlar BETON DONATI ANALİZ KH SONUÇ PLASTİK MAFSAL OLUŞMAMIŞTIR. YETERLİ PLASTİK MAFSAL OLUŞMAMIŞTIR. YETERLİ Kenarayaklarda kullanılan sabit mesnetlerin dışında, yapısal eleman kapasitelerinin gerekenin üzerinde olduğu tespit edilmiştir. 18 /26

19 İÇERİK 1. GİRİŞ 2. SAHA VE LABORATUVAR ÇALIŞMALARI 3. SAYISAL YÖNTEMLER KULLANILARAK DEPREM GÜVENLİĞİNİN BELİRLENMESİ 4. DAYANIM VE ŞEKİLDEĞİŞTİRMEYE GÖRE DEĞERLENDİRME YÖNTEMLERİ 5. GERÇEKLEŞTİRİLEN ONARIM VE GÜÇLENDİRME ÇALIŞMALARI 6. SONUÇ 19 /26

20 5. ONARIM VE GÜÇLENDİRME ÇALIŞMALARI Ortaayak üzerinde kullanılmış olan elastomer mesnetler yenilenmiştir Kolon üst bölümlerine kriko yerleştirebilmek amacıyla geçici çelik guseler tasarlanmıştır. 20 /26

21 5. ONARIM VE GÜÇLENDİRME ÇALIŞMALARI Kenarayak mesnetlerindeki yetersizliğin giderilmesi için alternatifler üretilmiş olsa da trafik akışını aksatmayacak bir çözüm olduğu için ilave deprem takozu imal edilmesine karar verilmiştir. Deprem takozları, üstyapıdan gelen bütün etkiyi karşılayacak şekilde tasarlanmıştır. 21 /26

22 5. ONARIM VE GÜÇLENDİRME ÇALIŞMALARI Köprüde yer alan lokal ve yapısal olmayan hasarlar için geleneksel onarım yöntemlerinin kullanılması önerilmiştir. 22 /26

23 İÇERİK 1. GİRİŞ 2. SAHA VE LABORATUVAR ÇALIŞMALARI 3. SAYISAL YÖNTEMLER KULLANILARAK DEPREM GÜVENLİĞİNİN BELİRLENMESİ 4. DAYANIM VE ŞEKİLDEĞİŞTİRMEYE GÖRE DEĞERLENDİRME YÖNTEMLERİ 5. GERÇEKLEŞTİRİLEN ONARIM VE GÜÇLENDİRME ÇALILMALARI 6. SONUÇ 23 /26

24 6. SONUÇ Bu çalışmada mevcut bir köprünün deprem etkileri altındaki davranışı incelenmiş, incelemede başvurulan şartnamelerle ilgili özet bilgiler verilerek uygulanması gereken değerlendirme yaklaşımları ve analiz yöntemlerine ilişkin akış şemaları verilmiştir. Yapılan hesaplar sonucunda köprüde bulunan yetersiz elemanlar tespit edilmiş ve bu elemanların güçlendirilmesi için gereken önlemler açıklanmıştır. Ülkemizin sismik koşulları düşünüldüğünde, mevcut yapıların güncel deprem yönetmeliklerine göre değerlendirilmesi ve gerekli durumlarda onarım-güçlendirme önlemlerinin alınması gerektiği açıktır. Bunun için ise periyodik bakımların ve değerlendirmelerin aksatılmadan yapılması ve riskli yapıların doğru olarak belirlenmesi gerekmektedir.. 24 /26

25 7. REFERANSLAR AASHTO (2002), Standard Specifications For Highway Bridges, American Association of State Highway and Transportation Officials, AASHTO, 17th Edition. DBYYHY (2007) Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik, T.C. Bayındırlık ve İskan Bakanlığı, Ankara. DLH (2008) Kıyı ve Liman Yapıları, Demiryolları, Hava Meydanları naatlarına İlişkin Deprem Teknik Yönetmeliği, Demiryolları, Limanlar ve Hava Meydanları İnşaatı Genel Müdürlüğü. FEMA356 (2000), Prestandard and Commentary For the Seismic Rehabilitation of Buildings, American Society of Civil Engineers. FHWA-HRT (2006), Seismic Retrofit Manual for Highway Structures: Part 1 Bridges, U.S. Department of Transportation Federal Highway Administration. 25 /26

26 DİNLEDİĞİNİZ İÇİN TEŞEKKÜRLER 26 /26