Ölçekli Yığma Taş Kemer Köprü Modelinin Dinamik Davranışının Deneysel ve Analitik Olarak İncelenmesi

Benzer belgeler
DERİNER BETON KEMER BARAJI NIN DENEYSEL DİNAMİK ÖZELLİKLERİNİN BELİRLENMESİ

UZUN AÇIKLIKLI BETONARME KARAYOLU KÖPRÜLERİNİN DEPREM GÜVENLİKLERİNİN HASARSIZ DİNAMİK DENEYSEL YÖNTEMLERLE BELİRLENMESİ: BİRECİK KÖPRÜSÜ ÖRNEĞİ

Yapı Sağlığı İzleme Sistemlerinin Farklı Taşıyıcı Sistemli Uzun Açıklıklı Tarihi Köprülere Uygulanması

ANALİTİK MODEL GÜNCELLEME YÖNTEMİ KULLANILARAK KÖPRÜLERİN HASAR TESPİTİ

ÇEVRESEL TİTREŞİM VERİLERİ KULLANILARAK KEMER BARAJLARIN HASAR DEĞERLENDİRMESİ

KARAYOLU KÖPRÜLERİNİN SONLU ELEMAN MODELLERİNİN OPERASYONAL MODAL ANALİZ YÖNTEMİYLE İYİLEŞTİRİLMESİ

Posta Adresi: Karadeniz Teknik Üniversitesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, 61080, Trabzon, Turkey.

Düzlem Çelik Çerçeve Sistemlerin Operasyonel Modal Analizi

TARİHİ KÖPRÜLERİN DEPREM DAVRANIŞINA SONLU ELEMAN MODEL İYİLEŞTİRİLMESİNİN ETKİSİ

TARİHİ TAŞ KEMER KÖPRÜLERİN MODAL DAVRANIŞLARININ KÖPRÜ BOYUTLARINA BAĞLI OLARAK TAHMİN EDİLMESİ

Binaların Dinamik Parametrelerinin Operasyonal Modal Analiz Yöntemiyle Belirlenmesi *

Posta Adresi: Karadeniz Teknik Üniversitesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, 61080, Trabzon, Turkey.

Kömürhan Köprüsünün Sonlu Eleman Model İyileştirilmesi *

Betonarme Binalarda İnşa Aşamalarının Dinamik Karakteristiklere Etkisinin Operasyonal Modal Analiz Yöntemiyle Belirlenmesi

Yığma yapı elemanları ve bu elemanlardan temel taşıyıcı olan yığma duvarlar ve malzeme karakteristiklerinin araştırılması

YAPI MEKANİĞİ LABORATUVARI

DENEYSEL MODAL ANALİZ YÖNTEMİ İLE DÜZLEM ÇERÇEVELERİN DİNAMİK KARAKTERİSTİKLERİNİN BELİRLENMESİ

TARİHÎ KEMER KÖPRÜLERİN SONLU ELEMAN METODUYLA ANALİZİ. Ali URAL 1 aliural@ktu.edu.tr

Sıvı Depolarının Statik ve Dinamik Hesapları

DOKUZ KATLI TÜNEL KALIP BİNA SONLU ELEMAN MODELİNİN ZORLAMALI TİTREŞİM TEST VERİLERİ İLE GÜNCELLENMESİ

İnşaat Yüksek Mühendisi, Trabzon Bölge Müdürlüğü, Vakıflar Genel Müdürlüğü,61080, Trabzon,

SİMETRİK VE SİMETRİK OLMAYAN ÜÇ BOYUTLU ÇELİK YAPILARIN OPERASYONEL MODAL ANALİZİ

Karayolu Köprülerinin Modal Davranışına Kutu Kesitli Kiriş Şeklinin Etkisi Doç. Dr. Mehmet AKKÖSE

BETONARME BİR YAPIDA ÇEVRESEL VE KUVVET ETKİSİNDE TİTREŞİM ANALİZLERİ AMBIENT AND FORCED VIBRATION SURVEY IN A REINFORCED CONCRETE BUILDING

Prefabrik Yapıların Dinamik Davranışlarının. hasarsız deneysel yöntemlerle belirlenmesi

Musa DEMİRCİ. KTO Karatay Üniversitesi. Konya

SARILMIŞ VE GELENEKSEL TİP YIĞMA YAPILARIN DEPREM DAVRANIŞLARININ İNCELENMESİ. Ali URAL 1

SARSMA TABLASINA YERLEŞTİRİLMİŞ 3 KATLI HASARLI VE HASARSIZ ÇELİK YAPI MODELİNİN DİNAMİK KARAKTERİSTİKLERİNİN BELİRLENMESİ

ÇELİK BİNALARDA MODAL ÖZELLİKLERİN DEĞIŞİMİNİN YAPIM SÜRESİNCE İZLENMESİ

Karadeniz Teknik Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü

Fotoğraf Albümü. Zeliha Kuyumcu. Mesnetlerinden Farklı Yer Hareketlerine Maruz Kablolu Köprülerin Stokastik Analizi

Farklı Özeliklerdeki Betonarme Çerçevelerin Çevresel Titreşimler Altında Dinamik Karakteristiklerinin Deneysel Modal Analiz Yöntemiyle Belirlenmesi

DEPREM YÖNETMELİĞİNDEKİ FARKLI ZEMİN SINIFLARINA GÖRE YAPI DAVRANIŞLARININ İRDELENMESİ

TESTBOX Serisi Cihazlar ile Tarihi Bir Yapıda Kablosuz Yapısal Sağlık Takibi

restorasy n 53 Prof. Dr. Alemdar Bayraktar, İsmet Çalık, Yrd. Doç. Dr. Temel Türker

Güçlendirme Alternatiflerinin Doğrusal Olmayan Analitik Yöntemlerle İrdelenmesi

İTME ANALİZİ KULLANILARAK YÜKSEK RİSKLİ DEPREM BÖLGESİNDEKİ BİR PREFABRİK YAPININ SİSMİK KAPASİTESİNİN İNCELENMESİ

Yarıyıl Kodu Dersin Adı Sorumlusu Sınav Yeri

SÜLEYMANİYE CAMİİ NİN FARKLI DEPREM KAYITLARI ALTINDA DAVRANIŞININ İNCELENMESİ

Aktif Titreşim Kontrolü için Bir Yapının Sonlu Elemanlar Yöntemi ile Modelinin Elde Edilmesi ve PID, PPF Kontrolcü Tasarımları

Tarihi Tağar Köprüsünün Doğrusal Olmayan Sismik Analizi

Tarihi Niksar Kulak Kümbetinin Deprem Altındaki Sismik Davranışının Değerlendirilmesi

DEPREME KARŞI GÜÇLENDİRME ÖNCESİ VE SONRASINDA BİR BİNANIN DİNAMİK ÖZELLİKLERİNİN DENEYSEL MODAL ANALİZ YÖNTEMİYLE BELİRLENMESİ

ÜÇ AÇIKLIKLI TARİHİ YIĞMA KEMER KÖPRÜNÜN YAPISAL DAVRANIŞININ BELİRLENMESİ

KÖPRÜ SARSMA DENEYLERİYLE ARAÇLARIN KÖPRÜ DEPREM DAVRANIŞI ÜZERİNDEKİ ETKİSİNİN İNCELENMESİ

REZA SHIRZAD REZAEI 1

Hibrit ve Çelik Kablolu Köprülerin Dinamik Davranışlarının Karşılaştırılması

YIĞMA YAPILARDA HASAR TESPİTİ DENEY VE ÖLÇÜM YÖNTEMLERİ. Dr.Fevziye AKÖZ

Şekil 1. DEÜ Test Asansörü kuyusu.

... Alemdar BAYRAKTAR, Ahmet Can ALTUNIfiIK, Bar fl SEV M, Temel TÜRKER, Fatma B R NC Karadeniz Teknik Üniversitesi, nflaat Mühendisli i Bölümü

Posta Adresi: Sakarya Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü, Esentepe Kampüsü/Sakarya

Prof.Dr. BEYTULLAH TEMEL

BİNALARDA KISA KOLONA ETKİ EDEN PARAMETRELERİN İNCELENMESİ

YAPILARIN ZORLANMIŞ TİTREŞİM DURUMLARININ ARAŞTIRILMASI

Lif Takviyeli Kompozit Asma Yaya Köprüsünün Yapısal Davranışının İncelenmesi: Halgavor Asma Yaya Köprüsü

TAŞ KEMER KÖPRÜLERİN DEPREM DAVRANIŞLARININ DEĞERLENDİRİLMESİ: TİMİSVAT KÖPRÜSÜ ÖRNEĞİ

TAŞIYICI DUVARLARDA FARKLI BOŞLUK YAPILANDIRMASINA SAHİP SARILMIŞ YIĞMA YAPILARIN DEPREM DAVRANIŞLARININ İNCELENMESİ. Ali URAL 1

İtme Sürme Yöntemi İle İnşa Edilmiş Sürekli Ardgermeli Köprülerin Deprem Tasarımı. Özgür Özkul, Erdem Erdoğan, Hatice Karayiğit

KODU DERSİN ADI SORUMLUSU YER P.TESİ SALI ÇARŞ PERŞ CUMA Yüksek Lisans Tezi Doç. Dr. Tayfun DEDE

Tarihi Bir Köprünün Zemin-Yapı Etkileşiminin İrdelenmesi

TARİHİ BİR CAMİİNİN DİNAMİK KRAKTERİSTİKLERİNİN ANALİTİK VE DENEYSEL YÖNTEMLERLE BELİRLENMESİ

HARAKETLİ YÜK PROBLEMİNİN DENEYSEL OLARAK İNCELENMESİ

OPERASYONEL MODAL ANALİZ TEKNİĞİ İLE YIĞMA YAPILARIN DİNAMİK DAVRANIŞININ BELİRLENMESİ

PERDELERDEKİ BOŞLUKLARIN YATAY ÖTELENMEYE ETKİSİ. Ayşe Elif ÖZSOY 1, Kaya ÖZGEN 2 elifozsoy@hotmail.com

PERDE DUVARLI MODEL BİR BİNANIN DİNAMİK DAVRANIŞINA YÖNELİK PARAMETRİK ÇALIŞMA

MEVCUT BETONARME BİNALARIN DOĞRUSAL ELASTİK VE DOĞRUSAL ELASTİK OLMAYAN HESAP YÖNTEMLERİ İLE İNCELENMESİ ÜZERİNE BİR DEĞERLENDİRME

hir Osmangazi Üniversitesi, Mühendislik

Üzerinde birden fazla yay-kütle sistemi bulunan eksenel yük etkisi altındaki kirişlerin serbest titreşim analizi

YIĞMA YAPILARIN YAPISAL DAVRANIġININ ĠNCELENMESĠ

Yapı Sönüm Oranının Belirlenmesinde Kullanılan Yöntemlerin Sayısal ve Deneysel Olarak İncelenmesi

ÇOK KATLI BETONARME YAPILARIN DİNAMİK ANALİZİ

DENGELİ KONSOL BETONARME KÖPRÜLER İÇİN DENEYSEL YÖNTEMLERE DAYALI DOĞAL FREKANS FORMÜLÜ

2.3. Dinamik Benzeri Yöntemler ile Ölçekli Beton Barajda Deprem Simulasyonu

PİEZOELEKTRİK YAMALARIN AKILLI BİR KİRİŞİN TİTREŞİM ÖZELLİKLERİNİN BULUNMASINDA ALGILAYICI OLARAK KULLANILMASI ABSTRACT

Kirişli Döşemeli Betonarme Yapılarda Döşeme Boşluklarının Kat Deplasmanlarına Etkisi. Giriş

5/8/2018. Windsor Probe Penetrasyon Deneyi:

Erdal İRTEM-Kaan TÜRKER- Umut HASGÜL BALIKESİR ÜNİVERSİTESİ MÜH. MİM. FAKÜLTESİ İNŞAAT MÜH. BL.

İzmit Körfez Geçişi Asma Köprüsü nün Dinamik Analizi

Aktif Titreşim Kontrolü için Bir Yapının Sonlu Elemanlar Yöntemi ile Modelinin Elde Edilmesi ve PID, PPF Kontrolcü Tasarımları

Karayolu Üstyapıları (Rijit-Esnek) İçin Alternatif Prefabrik Plak Yönteminin Geliştirilmesi

KAYIT FORMU TEL : 0 (354) FAKS :. 0 (354) E-MAİL 1 : zbabayev@erciyes.edu.tr E-MAİL 2 :...

BURSA YEŞİL TÜRBE NİN SONLU ELEMANLAR YÖNTEMİ İLE DEPREM ANALİZİ. Aslı Er AKAN 1, Önder ÖZEN 2 erasli@arch.metu.edu.tr, gariponder@yahoo.

T.C. MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

Tarihi Ahşap Çatılı Yığma Taş Camilerin Deneysel Dinamik Karakteristikleri

Bir Otomatik Taşıma Sisteminin Eniyilenmesi Çalışması

Dr. Süleyman ADANUR. Karadeniz Teknik Üniversitesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü 61080, Trabzon, TÜRKİYE. Tel: , Faks:

L KESİTLİ KİRİŞTE KAYMA MERKEZİNİN ANSYS İLE VE DENEYSEL YOLLA BULUNMASI

TARİHİ YIĞMA YAPILARIN DİNAMİK DAVRANIŞLARININ HESABINDA GEREKLİ MALZEME ÖZELLİKLERİNİN TAYİNİ: LALA PAŞA CAMİ ÖRNEĞİ

BETONARME ÇERÇEVELERİN DEPREM HESABINDA TASARIM İVME SPEKTRUMU UYUMLU DİNAMİK YÖNTEMLERİN KARŞILAŞTIRILMASI

Eşdeğer Deprem Yüklerinin Dağılım Biçimleri

MURADİYE CAMİSİNİN YAPISAL VE DEPREM DAVRANIŞININ İNCELEMESİ

SENSÖR YOĞUNLUĞU VE GÜRÜLTÜ FAKTÖRLERİNİN MODEL BİR KÖPRÜNÜN DİNAMİK PARAMETRELERİNİN TAHMİNİNE ETKİSİ

DÜZLEM ÇUBUK ELEMAN RİJİTLİK MATRİSİNİN DENEYSEL OLARAK BELİRLENMESİ

AKTİF KAYNAKLI YÜZEY DALGASI (MASW) YÖNTEMINDE FARKLI DOĞRUSAL DIZILIMLERIN SPEKTRAL ÇÖZÜNÜRLÜLÜĞÜ

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

MEVCUT YAPILARIN DĠNAMĠK ÖZELLĠKLERĠNĠN MĠKROTREMOR ÖLÇÜMLERĠ ĠLE BELĠRLENMESĠ

ARTIMLI DİNAMİK ANALİZ YÖNTEMİ İLE BETON AĞIRLIK BARAJLARDAKİ HASAR BELİRLENMESİ

Elastisite Teorisi Hooke Yasası Normal Gerilme-Şekil değiştirme

ARAÇ KAPI SIZDIRMAZLIK PROFİLLERİNDE KULLANILAN MALZEMELERİN SES İLETİM KAYBININ MODELLENMESİ VE DENEYSEL OLARAK DOĞRULANMASI

Transkript:

Ölçekli Yığma Taş Kemer Köprü Modelinin Dinamik Davranışının Deneysel ve Analitik Olarak İncelenmesi Temel TÜRKER 1, Alemdar BAYRAKTAR 2, İrfan KOCAMAN 3, Berna ÇORUHLU 4 1 Karadeniz Teknik Üniversitesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, Trabzon temelturker@ktu.edu.tr 2 Karadeniz Teknik Üniversitesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, Trabzon alemdar@ktu.edu.tr 3 Erzurum Teknik Üniversitesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, Erzurum irfan.kocaman@erzurum.edu.tr 4 Karadeniz Teknik Üniversitesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, Trabzon bernacoruhlu@hotmail.com Özet Geçmişten günümüze tarihi miras değerinde olan taş köprüler, inşa edildiği dönemde aktif ulaşım güzergâhları üzerinde bulunmalarına karşın günümüzde daha çok tarihi değerleriyle ön plana çıkmaktadır. Bu köprülerin mevcut halleriyle korunabilmesi ve geleceğe güvenle aktarılabilmesi için gerekli bakım ve onarım işlemlerinin yapılması gereklidir. Farklı geometriye, malzemeye ve yükleme şartlarına maruz bu köprülerin davranışlarının en iyi şekilde ortaya konulmasının, yapılacak bakım ve onarım işlemlerinin etkinliğini arttıracağı açıktır. Bu çalışmada, uygulamada sıklıkla karşılaşılan bir taş kemer köprünün laboratuvar ortamında oluşturulmuş 1/10 ölçekli modelinin dinamik davranışı deneysel olarak incelenmiştir. Çevresel Titreşim Testi kullanılarak gerçekleştirilen modelin ilk altı frekansı, mod şekli ve modal sönüm oranı belirlenmiştir. Ölçüm sırasında modele zarar vermemek amacıyla ilave titreştirici kullanılmadan çevreden gelen titreşimler altında köprü davranışı tek eksenli sismik ivmeölçerler ile belirlenmiştir. SAP2000 programında üç boyutlu katı elemanlar kullanılarak oluşturulan model üzerinde modal analiz gerçekleştirilerek dinamik karakteristikler analitik olarak belirlenmiştir. Çalışmanın sonunda, deneysel olarak elde edilen dinamik karakteristikler ile analitik sonuçlar karşılaştırılmış ve farklılıklar ortaya konulmuştur. Anahtar Kelimeler: Deneysel Modal Analiz, Dinamik Karakteristikler, Sonlu Elemanlar, Taş Köprüler. Giriş Geçmişten günümüze tarihi miras değerinde olan taş köprülere ülkemizin birçok yerinde rastlamak mümkündür. İnşa edildiği dönemde aktif ulaşım güzergâhları üzerinde bulunan bu köprüler, günümüzde daha çok tarihi değerleriyle ön plana çıkmaktadır. Bu köprülerin orijinal özellikleriyle korunabilmesi ve geleceğe güvenle aktarılabilmesi ancak gerekli bakım ve onarım işlemlerinin yapılmasıyla mümkündür. Farklı geometriye, malzemeye ve yükleme şartlarına maruz bu köprülerin davranışlarının en 1131

iyi şekilde ortaya konulmasının, yapılacak bakım ve onarım işlemlerinin etkinliğini arttıracağı açıktır. Tarihi taş köprülerin hasar görmesinde, seller ve depremlerden oluşan aşırı yüklemeler en etkili olmaktadır (Toker ve Ünay, 2004; Halifeoğlu ve diğ. 2013). Taş köprüler ağırlıklarından dolayı depremlerden oldukça fazla etkilenmektedirler. Depremler ve sellerden dolayı taş köprülere çoğunlukla yatay yükler etkimekte ve yan duvarlarda düzlem dışı hareketler nedeniyle çatlaklar ve devrilmeler meydana gelebilmektedir. Sellerden dolayı oluşan önemli diğer bir etki de köprü ayaklarında meydana gelen oyulmalardır (Türker, 2014). Bu oyulmalar sonucunda çekme dayanımı oldukça düşük olan harçta çatlamalar meydana gelmekte ve köprü taşıyıcı elemanları arasındaki bütünlük bozulmaktadır. Taş köprülerin hasar görmelerinde, değişen yol güzergâhları nedeniyle köprü giriş ve çıkışlarında virajlar oluşması ve buna bağlı olarak araçların köprü üzerinde fren yapılması da etkili olmaktadır. Özellikle de ağır tonajlı araçların ulaşım hattı üzerinde bulunan taş köprülerde karşılaşılan bu durum kilit taşının dağılmasına neden olabilmektedir. Hasar gören taş köprülerin onarılmasında, yapısal davranışın belirlenmesi ve uygulanacak yöntemin köprünün dinamik özelliklerini nasıl etkilediğinin bilinmesi oldukça önemlidir. Farklı mekanik özelliklere sahip doğal ve kesme taşlardan inşa edilen farklı geometrik özelliklere sahip köprülerin her birinin yapısal davranışının farklı olacağı açıktır. Köprülerin yapısal özelliklerinin farklı olması, uygulanacak onarım ve güçlendirme yöntemlerinin de köprüye özgü olarak düzenlenmesini gerektirmektedir. Bu amaçla taş köprülerin analitik olarak modellenmesi ve onarım uygulamalarının etkileri bu modeller üzerinde irdelenmelidir. Fakat çoğu durumda oluşturulan analitik modellerin gerçek yapısal davranışı tam olarak yansıtmadığı ve yapılacak olan uygulamaların etkisinin yeterince tespit edilemediği bilinmektedir (Jaishi ve Ren, 2005; Bayraktar ve diğ, 2007; Bayraktar ve diğ, 2009; Bayraktar ve diğ. 2010). Bu nedenle oluşturulan başlangıç analitik modellerin sahadan elde edilen deneysel veriler kullanılarak kalibre edilmesi gerekmektedir. Deneysel veriler sağlamak amacıyla, Çevresel Titreşim Testi (Deneysel Modal Analiz) yöntemi günümüzde kullanılmaya başlanmış ve yöntemin oldukça etkin sonuçlar verdiği gözlemlenmiştir (Türker ve Bayraktar 2008; Bayraktar ve diğ, 2009; Bayraktar ve diğ. 2015). Çevresel Titreşim Testi yöntemiyle, köprülerin mevcut durumlarını yansıtan dinamik özellikleri (doğal frekans, mod şekli, modal sönüm oranı) tahribatsız yöntemle belirlenebilmektedir. Elde edilen sonuçlar oluşturulan başlangıç analitik modellerden elde edilen sonuçlarla karşılaştırılarak farklılıklar gözlenmektedir. Oluşan farklılıklar, modelleme aşamasındaki bazı belirsiz parametreler (malzeme özellikleri, sınır şartları, etkileşimler, vb.) değiştirilerek başlangıç analitik model kalibre edilmektedir. Bu şekilde kalibre edilen analitik modelin köprünün mevcut durumunu en iyi şekilde temsil ettiği kabul edilmektedir. Literatürde tarihi köprülerin deneysel ölçümlere ve teorik incelemelere dayalı dinamik karakteristiklerinin belirlenmesi birçok çalışmaya konu olmuştur (Fanning ve Boothby, 2001; Bayraktar ve diğ, 2007; Beconcini ve diğ, 2007; Brencich ve Sabia 2008; Bayraktar ve diğ, 2009; Bayraktar ve diğ. 2010; Sayın ve diğ., 2011). Fanning ve Boothby (2001) üç adet tarihi kemer köprünün sonlu eleman analizlerini ve çevresel etkilerin kullanıldığı Operasyonel Modal Analiz yöntemini kullanarak deneysel ölçümlerini gerçekleştirmişlerdir. Köprülerin üç boyutlu lineer olmayan sonlu eleman modelleri servis yükleri altında ANSYS programı kullanılarak oluşturulmuştur. Frunzio 114 2

vd. (2001) tarihi taş kemer bir köprünün üç boyutlu sonlu eleman analizlerini lineer olmayan malzemeye sahip dolgu duvar davranışını dikkate alarak gerçekleştirmişlerdir. Toker ve Ünay (2004) farklı yük durumları altında örnek bir tarihi kemer köprünün analitik modelleme teknikleri üzerinde çalışmışlardır. Brencich ve Sabia (2008) 1866 yılında inşa edilen tarihi Tanaro köprüsünü incelemişlerdir. Köprü üzerinde dinamik testler gerçekleştirilerek doğal frekanslar, mod şekilleri ve sönüm oranları belirlenmiştir. Beconcini vd. (2007) beş açıklıklı tarihi bir taş kemer köprünün dinamik karakteristiklerini analitik ve deneysel olarak belirmişler, elde edilen değerleri karşılaştırmalı olarak değerlendirmişlerdir. Bayraktar ve diğ. (2007) Operasyonel Modal Analiz yöntemini kullanarak tarihi bir köprünün dinamik karakteristiklerini deneysel olarak belirlemişlerdir. Köprünün sonlu eleman modeli sınır şartlarındaki değişimler göz önünde tutularak deneysel ölçüm sonuçları yardımıyla iyileştirilmiştir. Böylelikle tarihi köprünün mevcut durumunu yansıtan gerçek sonlu eleman modeli elde edilmiştir. Bu çalışmada, uygulamada sıklıkla karşılaşılan bir taş kemer köprünün laboratuvar ortamında oluşturulmuş 1/10 ölçekli modelinin dinamik davranışı deneysel olarak incelenmiştir. Çevresel Titreşim Testi kullanılarak gerçekleştirilen modelin ilk beş frekansı, mod şekli ve modal sönüm oranı belirlenmiştir. SAP2000 programında üç boyutlu katı elemanlar kullanılarak oluşturulan model üzerinde modal analiz gerçekleştirilerek dinamik karakteristikler analitik olarak belirlenmiştir. Çalışmanın sonunda, deneysel olarak elde edilen dinamik karakteristikler ile analitik sonuçlar karşılaştırılmış ve farklılıklar ortaya konulmuştur. Çevresel Titreşim Testi Yöntemi Operasyonal Modal Analiz yönteminde ölçümü gerçekleştirilen yapının sadece belirli noktalarından titreşimleri ölçüldüğünden dinamik karakteristikler bu veriler kullanılarak elde edilmektedir. Bu durumda, yapıların dinamik karakteristikleri frekans ve zaman tanım alanında algoritmalara sahip yöntemlerle belirlenmektedir (Brincker vd., 2000). Ölçüm verilerinden dinamik karakteristiklerin belirlenmesinde Geliştirilmiş Frekans Tanım Alanında Ayrıştırma (GFTAA) yöntemi kullanılmıştır. Geliştirilmiş Frekans Tanım Alanında Ayrıştırma Yöntemi Geliştirilmiş Frekans Tanım Alanında Ayrıştırma (GFTAA) yöntemi, kullanımı kolay olan Frekans Tanım Alanında Ayrıştırma yönteminin genişletilmiş halidir. Bu yöntemde, modlar sinyal işleme sonucunda elde edilen spektral yoğunluk fonksiyonlarında piklerin seçilmesiyle elde edilmektedir. Frekans Tanım Alanında Ayrıştırma yöntemi Hızlı Fourier Dönüşümü nden tek bir frekans hattının kullanımına dayalı olduğundan, belirlenen doğal frekansın kesinliği dönüşümün çözünürlüğüne bağlıdır. Geliştirilmiş Frekans Tanım Alanında Ayrıştırma yöntemiyle ise doğal frekanslar ve mod şekilleri ayrıca modal sönüm oranları elde edilebilmektedir (Jacobsen ve diğ., 2006). Geliştirilmiş Frekans Tanım Alanında Ayrıştırma yönteminde, bir titreşim pikinin etrafında tanımlanan tek serbestlik dereceli Güç Spektral Yoğunluk fonksiyonu Ters Ayrık Fourier Dönüşümü kullanılarak zaman tanım alanına geri dönüştürülebilmektedir. Doğal frekans zamana bağlı sıfır geçiş sayısının belirlenmesiyle, sönüm ise tek serbestlik dereceli normalize edilmiş oto-korelasyon fonksiyonunun logaritmik 115 3

azalışıyla elde edilmektedir. Geliştirilmiş Frekans Tanım Alanında Ayrıştırma yönteminde ölçülmeyen etki kuvveti ve ölçülen davranış fonksiyonu arasındaki bağıntı; G (j ) H(j ) * G (j )H(j ) yy xx T (1) G şeklinde ifade edilmektedir (Bendat ve Piersol, 2004). Burada xx (j ) etki sinyalinin G yy(j ) Güç Spektral Yoğunluk fonksiyonunu, tepki sinyalinin Güç Spektral Yoğunluk fonksiyonunu ve H(j ) frekans davranış fonksiyonunu göstermektedir. (1) denklemindeki * ve T sırasıyla ifadelerin kompleks eşleniğini ve transpozesini göstermektedir. Matematiksel düzenlemelerden sonra tepki sinyaline ait Güç Spektral Yoğunluk Fonksiyonu tek kutuplu artık değer fonksiyonu formunda, H(j ) R R n * k k * k 1 j - k j - k (2) şeklinde elde edilmektedir. Burada, n mod sayısını, k kutup fonksiyonunu ve R k artık değer fonksiyonunu göstermektedir. Gerekli düzenlemeler yapıldıktan sonra (1) denklemi, n n * * Rk R k Rs R s G yy(j ) * G xx (j ) * k 1 s 1 j k j k j s j s H (3) şeklinde elde edilmektedir (Brincker ve diğ., 2000). Burada s tekil değerleri, H kompleks eşleniği ve transpozeyi ifade etmektedir. Ölçekli Yığma Taş Köprü Modeli Uygulamada en çok karşılaşılan köprü formuna sahip bir köprünün 1/10 ölçekli modeli laboratuvar ortamında oluşturulmuştur. Seçilen köprü toplam 25m uzunluğunda olup tek kemer açıklığa sahiptir. Taş kemer dairesel kesitlidir ve açıklığı 7m dir. Köprü genişliği 4m dir. Köprü kesit özellikleri Şekil 1 de ayrıntılı olarak verilmiştir. Şekil 1. Köprü boyuna ve enine kesitleri. 116 4

Modelin oluşturulmasında kemer kısımlarda kesme taşlardan, diğer kısımlarda ise doğal moloz taşlardan yararlanılmıştır. Köprü modelin oluşturulmasında çimento harcı kullanılmıştır (Şekil 2). Şekil 2. Köprü modelin oluşturulmasında kullanılan malzemeler ve harç. Köprünün tabliyesi yaklaşık 2cm kalınlığında harç tabakası ile düzeltilmiştir. Doğal zemin üzerine inşa edilen köprüye ait görüntü Şekil 3 te verilmektedir. Şekil 3. Ölçekli köprüye ait görüntüler. Köprünün Çevresel Titreşim Testi Oluşturulan ölçekli köprü modelinin deneysel dinamik karakteristiklerini belirleyebilmek amacıyla model üzerinde Operasyonal modal analiz yöntemiyle ölçümler gerçekleştirilmiştir. Ölçümlerde, doğal zemin üzerine inşa edilen köprüyü titreştirebilmek amacıyla küçük yapay titreşimlerden yararlanılmıştır. Köprünün üç eksen boyunca hareketlerini ölçebilmek amacıyla her eksende ivmeölçerler yerleştirilmiştir. Köprünün ön ve arka taraflarının birbirine göre hareketini yakalayabilmek amacıyla her iki taraftan da ölçüm alınmıştır (Şekil 4). 117 5

a) Köprünün ön yüzeyinde enine, düşey ve boyuna doğrultularda ivmeölçer yerleşimi b) Köprünün arka yüzeyinde enine, düşey ve boyuna doğrultularda ivmeölçer yerleşimi c) Köprünün tümünde enine, düşey ve boyuna doğrultularda ivmeölçer yerleşimi Şekil 4. Model köprü üzerinde enine, düşey ve boyuna doğrultularda ivmeölçer yerleşimine ait görüntüler. 118 6

Ölçümlerde tek eksenli ivmeölçerler kullanılmıştır. Köprünün simetri ekseni üzerinde bir adet ve simetri eksenin sağında ve solunda üçer adet olmak üzere toplam yedi adet ivmeölçer ile köprünün hareketi takip edilmiştir. Ayrıca her bir eksen doğrultusunda alınan altı adet ölçüm verileri birleştirebilmek amacıyla simetri eksenine enine doğrultuda bir adet referans ivmeölçer yerleştirilmiştir (Şekil 5). Ölçüm için hazırlanan düzene göre ivmeölçerler model köprü üzerine yerleştirilmiş ve her bir yöndeki ölçüm için 10 ar dakikalık kayıtlar alınmıştır. Şekil 5. Köprü modelin ölçümünde kullanılan ivmeölçerler ve yerleşim düzeni. Ölçüm sonucunda GFTAA yöntemi kullanılarak köprüye ait frekans davranış fonksiyonu elde edilmiştir (Şekil 6). Bu grafik üzerinde köprünün doğal frekansları, modal sönüm oranları ve mod şekilleri elde edilmiştir (OMA, 2006; PULSE, 2006). Ölçüm sonucunda elde edilen ilk altı mod ve bu modlara ait frekans ve sönüm değerleri Şekil 7 de verilmektedir. Şekil 6. Köprü modelin GFTAA yöntemi kullanılarak elde edilen frekans davranış fonksiyonu. 119 7

1. Mod Boyuna doğrultuda hareket Doğal frekans 88.41Hz Modal sönüm oranı %4.638 2. Mod Enine doğrultuda hareket Doğal frekans 104.5Hz Modal sönüm oranı %5.781 3. Mod Düşey doğrultuda hareket Doğal frekans 194.6Hz Modal sönüm oranı %2.071 4. Mod Simetrik burulma hareketi Doğal frekans 429.7Hz Modal sönüm oranı %0.833 120 8

5. Mod Asimetrik burulma hareketi Doğal frekans 650.3Hz Modal sönüm oranı %1.847 6. Mod Düşey doğrultuda hareket Doğal frekans 802.8Hz Modal sönüm oranı %0.989 Şekil 7. Köprü modelin ölçümlerden elde edilen ilk altı dinamik karakteristiği. Köprünün Sonlu Elemanlar Analizi Laboratuvar ortamında inşa edilen taş kemer köprünün analitik modeli SAP2000 programında oluşturulmuştur. Analitik modelin oluşturulmasında geometrik özellikler model üzerinden, malzeme özellikleri literatürde kullanılan malzemeler için verilen ortalama değerlerden alınmıştır. Analitik modelin oluşturulmasında dört nodlu katı elamanlardan yararlanılmış ve toplam 736 adet katı eleman kullanılmıştır. SAP2000 programında oluşturulan analitik modelin cephe görünümü Şekil 8 de ve üç boyutlu hali Şekil 9 da verilmektedir (SAP2000, 2008). Şekil 8. Köprünün analitik modelinin cephe görünümü. 121 9

Şekil 9. Köprünün analitik modelinin üç boyutlu görünümü. Köprünün modellenmesinde kemer, tabliye ve dolgu duvar farklı malzemeler kullanılarak modellenmiştir. Analitik modelin oluşturulmasında kullanılan malzemelere ait mekanik özellikler Tablo 1 de verilmektedir. Tablo 1. Köprünün analitik modelinin oluşturulmasında kullanılan malzeme özellikleri. Malzeme Elastisite Modülü (N/m 2 ) Yoğunluk (kg/m 3 ) Poisson Oranı Kemer 3e10 2600 0.25 Dolgu 3e9 2100 0.20 Kaplama 1e9 2000 020 Analitik modelde sınır şartları olarak tabandaki bütün noktalara sabit mesnet atanmıştır. Bu model üzerinde gerçekleştirilen modal analiz sonucunda taş köprünün ilk altı doğal frekansı ve mod şekilleri hesaplanmış ve Şekil 10 da verilmiştir. 1. Mod Enine doğrultuda hareket Doğal frekans 144.21 Hz 2. Mod Boyuna doğrultuda hareket Doğal frekans 179.20Hz 122 10

3. Mod Burulma hareketi Doğal frekans 226.94Hz 4. Mod Düşey doğrultuda hareket Doğal frekans 254.53Hz 5. Mod Simetrik burulma hareketi Doğal frekans 264.26Hz 6. Mod Asimetrik burulma hareketi Doğal frekans 361.16Hz Şekil 10. Köprünün analitik modelinden elde edilen ilk altı doğal frekans ve mod şekli. Sonuçlar ve Öneriler İnşa edildiği dönemde aktif ulaşım güzergâhları üzerinde bulunan taş köprüler, geçmişten günümüze tarihi miras değerindedir. Farklı geometriye, malzemeye ve yükleme şartlarına maruz bu köprülerin, orijinal özellikleriyle korunabilmesi ve geleceğe güvenle aktarılabilmesi için yapısal davranışlarının en etkin şekilde ortaya konulması gerekmektedir. Uygulamada sıklıkla karşılaşılan forma sahip bir taş kemer köprünün laboratuvar ortamında oluşturulmuş 1/10 ölçekli modeli üzerinde deneysel ve teorik yöntemler kullanılarak yapısal davranışın incelendiği bu çalışmadan aşağıdaki sonuçlara varılmıştır. 123 11

Çevresel Titreşim Testi kullanılarak inşa edilen köprü modelinin ilk altı frekansı, mod şekli ve modal sönüm oranının deneysel olarak etkin bir şekilde belirlendiği, Deneysel olarak belirlenen ilk altı doğal frekansın 88.41-802.8Hz aralığında olduğu, Deneysel olarak belirlenen ilk altı sönüm oranının %0.833-5.781 aralığında olduğu, Deneysel olarak belirlenen ilk altı modal hareketin sırasıyla boyuna doğrultuda, enine doğrultuda, düşey doğrultuda, simetrik burulma, asimetrik burulma ve düşey doğrultuda hareket olduğu, Üç boyutlu katı elemanlar kullanılarak SAP2000 programında oluşturulan analitik modelin modal analizinden ilk altı doğal frekans ve mod şeklinin elde edildiği, Teorik olarak belirlenen ilk altı doğal frekansın 144.21-361.16Hz aralığında olduğu, Teorik olarak belirlenen ilk altı modal hareketin sırasıyla enine doğrultuda, boyuna doğrultuda, burulma, düşey doğrultuda, simetrik burulma ve asimetrik burulma hareketi olduğu belirlenmiştir. Elde edilen deneysel ve teorik sonuçlar arasında frekanslar ve modal hareketler açısından oldukça farklılıklar olduğu belirlenmiştir. Bu farklılıkların başlangıç analitik modelin oluşturulmasında kullanılan malzeme özelliklerinden ve sınır şartlarından kaynaklandığı düşünülmektedir. Özellikle de sınır şartları değiştirilerek hem frekansların hem de modal hareketin oldukça değiştiği bilinmektedir. Çalışmadan elde edilen veriler ışığında köprünün başlangıç analitik modelinin deneysel ve teorik sonuçlar arasındaki fark en az olacak şekilde kalibre edilmesi, farklı hasar etkileri sonucunda dinamik özelliklerdeki değişimlerin belirlenmesi ve uygulamada kullanılan onarım yöntemleriyle onarılmış köprülerin dinamik özelliklerinin belirlenmesi hedeflenmektedir. Teşekkür Bu çalışmada, TÜBİTAK ve KTÜ BAP tarafından desteklenen projelerden oluşturulan ölçüm sistemi kullanılmıştır. Kaynaklar Bayraktar A., Altunışık A.C., Türker T., Sevim B., (2007) Tarihi Köprülerin Deprem Davranışına Sonlu Eleman Model İyileştirilmesinin Etkisi, Altıncı Ulusal Deprem Mühendisliği Konferansı, 16-20 Ekim 2007, İstanbul. Bayraktar A., Türker T., Altunışık A.C. (2015) Yapı Sağlığı İzleme Sistemlerinin Farklı Taşıyıcı Sistemli Uzun Açıklıklı Tarihi Köprülere Uygulanması, 3. Köprüler Viyadükler Sempozyumu, 08-09-10 Mayıs 2015, TMMOB İnşaat Mühendisleri Odası Bursa Şubesi. 124

Bayraktar, A., Altunışık, A.C., Birinci, F., Sevim, B., Türker, T. (2010) Finite Element Analysis and Vibration Testing of a Two-Span Masonry Arch Bridge, Journal of Performance of Constructed Facilities ASCE, 24, 1, 46-52. Bayraktar, A., Birinci, F., Altunısık, A.C., Türker, T., Sevim, B. (2009) Finite Element Model Updating of Senyuva Historical Arch Bridge using Ambient Vibration Tests, The Baltic Journal of Road and Bridge Engineering, 4, 4, 177-185. Bayraktar, A., Türker, T., Sevim, B., Altunışık, A.C., Yıldırım, F. (2009) Modal Parameter Identification of Hagia Sophia Bell-Tower via Ambient Vibration Test, Journal of Nondestructive Evaluation, 28, 1, 37-47. Beconcini, M.L., Buratti, G., Mengozzi, M., Orsini, P. (2007) Dynamic Characterization of a Five Spans Historical Masonry Arch Bridge, 5th International Conference on Arch Bridges, 12-14 September, Madeira, Portugal, 399-407. Bendat, J.S., Piersol, A.G. (2004) Random data: Analysis and measurement procedures, John Wiley and Sons, USA. Brencich, A., Sabia, D. (2008) Experimental Identification of a Multi-Span Masonry Bridge: The Tanaro Bridge, Construction and Building Materials, 22, 2087-2099. Brincker, R., Zhang, L. ve Andersen, P. (2000) Modal Identification from Ambient Responses Using Frequency Domain Decomposition, 18th International Modal Analysis Conference, San Antonio, USA, Conference Book: 4062, 2, 625-630. Fanning, P.J., Boothby, T.E. (2001) Three-Dimensional Modelling and Full-Scale Testing of Stone Arch Bridges, Computers and Structures, 79, 2645-2662. Frunzio, G., Monaco, M., Gesualdo, A. (2001) 3D FEM Analysis of a Roman Arch Bridge, Historical Constructions, 591-598. Halifeoğlu, F.M., Sert, H., Yılmaz, S. (2013), Tarihi Kurt Köprüsü (Mihraplı Köprü, Vezirköprü) Restorasyonu Proje ve Uygulama Çalışmaları, METU JFA, 30, 2, 81-104. Jacobsen, N.J., Andersen, P., Brincker, R. (2006) Using Enhanced Frequency Domain Decomposition as a Robust Technique to Harmonic Excitation in Operational Modal Analysis. Proceedings of ISMA2006, International Conference on Noise & Vibration Engineering. Leuven, Belgium. Jaishi, B., Ren, W.X., (2005) Structural Finite Element Model Updating Using Ambient Vibration Test Results, Journal of Structural Engineering, ASCE, 131, 617-628. OMA. (2006). Operational Modal Analysis, Release 4.0. Structural Vibration Solution A/S, Denmark. PULSE. (2006). Analyzers And Solutions, Release 11.2. Bruel and Kjaer, Sound And Vibration Measurement A/S, Denmark. 125 13

SAP2000. (2008). Integrated Finite Element Analysis and Design of Structures, Computers and Structures Inc, Berkeley, California, USA. Sayın E., Karaton M., Yön B., Calayır Y (2011) Tarihi Uzunok Köprüsünün Yapı Zemin Etkileşimi Dikkate Alınarak Doğrusal Olmayan Dinamik Analizi, 1. Türkiye Deprem Mühendisliği ve Sismoloji Konferansı, 11-14 Ekim 2011, ODTÜ, Ankara. Toker S., Ünay A.İ. (2004) Mathemaiıcal Modeling and Finite Element Analysis of Masonry Arch Brıdges, G.Ü. Fen Bilimleri Dergisi, 17, 2, 129-139. Türker, T. (2014) Structural Evaluation of Aspendos (Belkıs) Masonry Bridge, Structural Engineering and Mechanics, 50, 4, 419-439. Türker, T., Bayraktar, A. (2008) Structural Parameter Identification of Fixed End Beams by Inverse Method Using Measured Natural Frequencies, Shock and Vibration, 15, 5, 505-515. 126 14