PERFORMANSA DAYALI TASARIM VE İSTANBUL ÇEVRE YOLU VİYADÜKLERİ İLE İLGİLİ BİR UYGULAMA

Transkript

1 PERFORMASA DAYALI TASARIM VE İSTABUL ÇEVRE YOLU VİYADÜKLERİ İLE İLGİLİ BİR UYGULAMA Serhat YALÇI EMAY ULUSLARARASI MÜHEDİSLİK MÜHEDİSLİK MÜŞAVİRLİK ve TİC. LTD. ŞTİ., Yen Toptaşı caddes o:6 Kat: Üsküdar, İSTABUL Telefon: (06) A. ecmettn GÜDÜZ İTÜ İnşaat Fakültes, Yapı Anablm Dalı, Maslak, 34469, İSTABUL Telefon: (0) Grş Son yıllarda yapıların deprem hesabı hakkında yen teknklern gelştrlmes le yapı yönetmelkler de güncelleştrlmektedr. Dolayısı le mevcut vyadüklern deprem davranışının değerlendrlmesnde yen yönetmelkler daha gerçekç tasarımların yapılması çn fırsatlar yaratmıştır. 999 yılında lk kez yayınlanan ve 00 de gözden geçrlp değştrlen CALTRAS Ssmk Tasarım Kıstasları-00 Amerka da ve Japonya da son yıllarda gelştrlen Performansa Dayalı Analz kullanan en güncel yönetmelklerden brsdr. Ssmk Tasarım Kıstasları tasarım çn mnmum gerekllkler belrtr. Kendne özgü durum ve koşullara göre mühends deneym ve brkmlern kullanmalıdır. Ayrıca mühends yönetmelğn kapsamadığı durumlarda dğer kaynaklardan da (ATC-40, ATC-3, EHRP 997, FEMA 356 vs.) yararlanmalıdır.

2 Performansa dayalı analzde, performans noktasını veya hedef deplasmanını kullanarak yapının genel cevabının ve eleman deformasyonlarının, vyadüğün özel performans amaçları doğrultusunda sınır durumlar çn karşılaştırılmasını sağlamaktır. Bu hesap yaklaşımında amaç tasarım deprem sevyesnde yapının belrl br deplasman kapastesne ulaşmasını sağlayacak şeklde elemanların detaylandırılmasıdır. Çalışma yöntem Performansa dayalı analzde lk adım olarak köprünün kapaste eğrler elde edlr. Köprü boyuna yöndek kapaste eğrsn elde edeblmek çn. mod (köprü boyuna yöndek hakm ttreşm modu) şekln brm yükleme (statk) olarak yapıya etktlr ve adım adım arttırılarak kapaste eğrs (pushover curve) elde edlr. Enne yön çnse aynı prosedür. mod çn (köprü enne yöndek hakm ttreşm modu) uygulanılarak kapaste eğrs elde edlr. Elde edlen kapaste eğrler aşağıdak formüller kullanılarak kapaste dyagramlarına çevrlr. a V =, W α d = tepe ( PF ) Φ, tepe PF = = = w w g g α = = w = g w w g = g CALTRAS SDC 00 ve ATC-3 şartnamelernn deprem tasarımı olarak benzer fkrlere sahptr. Bu şartnameler k kademel br deprem tasarım krter öngörmektedr. S deprem sevyes (determnstk) 50 yılda aşılma olasılığı %50 ve S deprem sevyes (probablstk) 50 yıl çnde aşılma olasılığı % olan emnyet değerlendrlmes deprem yer hareket olarak belrlenr. Davranış spektrumları

3 T S d = Π formülü le vme-deplasman spektrumlarına çevrlr. S ve S S a deprem sevyelerne göre sargılı beton çn brm deformasyon sınırları aşağıdak tablo da verlmştr. Deprem sevyes ormal köprü Performans sevyeler Öneml köprü Sargılı beton çn brm deformasyon sınırları Servs Hasar Servs Hasar Beton Çelk S Devamlı Tamr edleblr Devamlı Mnmum (basınç) 0.05 (çekme) S Sınırlı Öneml Devamlı Tamr edleblr 0.08 (basınç) (çekme) Yukarıdak tablo [4] nolu kaynaktan alınmıştır. Daha önce hesaplanan köprünün boyuna ve enne yöndek peryotları kullanılarak Kapaste dyagramının eğm bulunur. Bu eğm kullanılarak dmax değer bulunur. Daha sonra d max tepe = formülü kullanılarak tepe değer elde edlr. Köprü PF, tepe tepe değerne kadar yenden tlerek pushover yapılır 9 a - Sa ( m/ sn ) Kapaste dyagramı vme- deplasman spektrumu Performans noktası 0 d max d - Sd (m) Eşt deplasman kuralı le performans noktasının bulunması R: Elastk dayanım talep oranı Te: Yapının etkn peryodu Ts: Davranış spektrumunun karakterstk peryodu 3

4 C : Maksmum nelastk deplasmanla hesaplanan lneer elastk deplasmanlar arasında düzeltme faktörü T e T s se C = T e <T s se Ts C = + ( R ) / R Te Eğer T e <T s durumu gerçekleşrse bulunan hedef deplasman değer C değer le arttırılır Bu analzn son adımında elde edlen plastk mafsal dönme değerler her eleman çn plastk mafsal boyuna (L p ) bölünür ve elemanın plastk eğrlk değer (κ p ) bulunur. Bu plastk eğrlk değerne elastk eğrlk değer (κ e ) eklenerek toplam eğrlk değer bulunur. Bu toplam eğrlğe karşı gelen betondak ve çelktek brm deformasyon değerler hesaplanır. Bu değer her br deprem sevyes çn yukarıdak tabloda verlen lmt brm deformasyon değerleryle karşılaştırılır. Hesaplar çn öncelkle vyadüğün matematk model kurulur. Köprünün tüm üstyapı elamanları (kolon, başlık krş, döşeme, tablye) üç boyutlu çubuk elemanlar olarak tanımlanmıştır. Elemanlar 3 deplasman ve 3 dönme olmak üzere 6 serbestlk derecesne sahptr. Genleşme derz olan ayaklarda döşeme elemanları kaldırılarak üstyapı sürekllğ kesntye uğratılır. Tablye modelde çubuk olarak tanımlanır. Vyadük kenar ayakları modele katılmaz ve kenarayak elastomerler alt uçlarından ankastre kabul edlr. Orta ayak kolonları alt uçları ankastre olarak modellenr. Kolonların üstündek başlık krşler le tablyenn bağlantısını sağlayan elastomer mesnetler SAP000 programında LLIK elemanları olarak tanımlanır. Elastomer mesnetler sadece kesme kuvvet aktaran elemanlar olduğu çn kayma rjtlkler her k doğrultuda aşağıdak formül le hesaplanır. G A K = L K: Kayma rjtlğ (k/m) G: Kayma modülü (k/m ) A: Mesnet alanı (m ) L: Mesnet yükseklğ (m) Elastomer mesnetlern tablyeyle ve başlık krş le bağlantıları düşeyde-yatayda fktf elemanlarla sağlanır. Köprü üstyapısının (tablye) kütles her br çubuk 4

5 elemanının baş ve sonunda toplandığı kabul edlerek her k global eksende (X,Y) o noktalara etktlr. Kolon elemanlarında çatlamış kestn atalet moment kullanılır. Kolonlarda plastk mafsal oluşması beklenen kestlere plastk mafsallar tanımlanır. Plastk mafsalları tanımlayablmek çn kolon kestlernn moment-eğrlk dyagramları çzlmş ve blneer hale getrlr. Elde edlen moment-eğrlk dyagramları moment-dönme eğrsne çevrlr ve kolon kestlerndek mafsallara tanımlanır. Φ p : Plastk dönme κ p : Eğrlk L p : Plastk mafsal boyu Φ p= κ p* L p Moment-eğrlk dyagramları çzlrken paspaylarının olduğu bölgelerde sargısız beton dğer bölgelerde se sargılı betonun davranışı gözönüne alınır. Sargılı beton davranışı çn Mandern model kullanılır. Çelk model çn Caltrans SDC 3..3 maddesne bakılmıştır. İncelenecek olan Mahmutbey Vyadüğü İstanbul. Çevreyolu (O-) üzernde Km arasında bulunmaktadır.vyadük 0 açıklıklı, L=399.8 m uzunluğunda olup her br 6.50 m genşlğnde adet köprüden oluşmaktadır. Üstyapı öngerlmel önçekm trapez kestl krşlerden oluşmaktadır. Krşlern üstünde 5 cm kalınlığında döşeme betonu bulunmaktadır. Bast oturan öngerlmel krşlern altında değşk ebatlardak elastomerler bulunmaktadır. Orta ayaklar maksmum yükseklğ 40m olan H kestl kolonlardan ve üstündek başlık krşlernden oluşmaktadır. Yukarıda anlatılan performansa dayalı analz yöntem Mahmutbey Vyadüğüne uygulanılmış ve elde edlen sonuçlar Bulgular bölümünde anlatılmıştır. Bulgular Elde edlen sonuçlarda kolonlarda oluşan brm deformasyon değerlernn lmtler (S ve S deprem sevyeler çn) çersnde kaldığı ve orta ayaklarda herhang br güçlendrme çalışmasına gerek olmadığı sonucuna varılmıştır. 5

6 Üstyapı le altyapı arasındak bağlantıyı sağlayan elemanlar olan elastomer mesnetlern yapılan hesaplar sonucunda (Hesaplar lk aşamada deprem takozları düşünülmeden yapılmıştır) deformasyon sınırlarını aştıkları görülmüştür. Dolayısı le üstyapı deprem takozlarına çarpmaktadır. Yapılan hesaplar sonucunda mevcut deprem takozlarının zayıf olduğu görülmüş ve köprünün enne, boyuna yöndek deplasmanlarını kısıtlayablmek çn yen deprem takozları düşünülmüştür. İknc aşamada yen deprem takozlarına göre hesaplar yapılmış ve köprü elemanları tahkk edlmştr. 6

7 KAYAKLAR. Yalçın, S., 003. Vyadüklern Deprem Durumunda AASHTO, CALTRAS Standartlarına Göre Tahkk ve Br Uygulama, İTU Fen Blmler Ensttüsü Yüksek Lsans Tez, Türkye, 8 s.. FEMA 356, Prestandardand Commentary for the Sesmc Rehabltaton of Buldngs, Federal Emergency Management Agency, Washngton, A.B.D., ovember 000, 40 s 3. ATC-40 Sesmc Evaluaton and Retroft of Concrete Buldngs, Appled Technology Councl, SSC 96-0,, Calforna, A.B.D., ovember 996, 3 s. 4. Prestley,. ve Kowalsky, J., Aspects of Drft and Ductlty Capacty of Rectangular Cantlever Structural Walls, Calforna Unvercty, A.B.D.,s 5. Prestley,. ve Calv, M., Sesmc Desgn and Retroft of Brdges, ew York, John Wley and Sons, A.B.D., Ekm 995, 686 s. 6. CSD Ver.., 00. Sesmc Desgn Crtera Verson., Calforna Transportaton, Calforna, A.B.D., December 00, 0 s. 7. Aydınoğlu,., An Incremental Response Spectrum Analyss Procedure Based on Inelastc spectral dsplacement for Mult-Mode Sesmc Performance Evaluaton, Bulletn of Earthquake Engneerng, 3-36, etherland, Ocak 003, 34s 7