TARİHİ YIĞMA YAPILI CENDERE KÖPRÜSÜNÜN DEPREM ETKİSİNİN İNCELENMESİ

Bu çalışmada, tarihi yığma yapılı kemer formlu Cendere köprüsünün üç boyutlu sayısal modeli oluşturularak deprem etkisindeki davranışı incelenmiştir. Sonlu elemanlar modeli katı eleman kullanılarak, yapının genel davranışını modelleyen homojen tek bir malzeme kabulü ile oluşturulmuştur. Deprem etkisi, zaman-tanım analizi uygulanarak lineer elastik davranış modeline göre araştırılmıştır. Analizlerde, bölgesel sismisiteyi temsil eden değişik senaryo depremlerine ait kuvvetli yer hareketi kayıtları kullanılmış ve sismik değerlendirmeler için en olumsuz tepkilerin elde edildiği deprem kaydı dikkate alınmıştır. Araştırmada elde edilen bulgular, deprem etkisinde yığma yapının çekme dayanımının kemer bölgesinde aşılabileceğini, rezonans oluşabileceğini ve yüksek spektral büyütmelerin olabileceğini ortaya koymuştur. Sonuçlar, olası bir deprem durumunda köprünün hasar açısından risk taşıdığına dikkat çekmektedir.

Anahtar Kelimeler:

Tarihi yığma kemer köprü, sonlu elemanlar, deprem, zaman-tanım analizi, lineer elastik model

INVESTIGATION OF EARTHQUAKE EFFECT OF HISTORICAL MASONRY CENDERE BRIDGE

In this study, a historical masonry arch bridge called Cendere Bridge was investigated under earthquake effects by building 3D finite element model of bridge. The finite element model was constructed using solid element with the assumption of homogeneous material in the structure. The earthquake response was investigated for linear elastic behavior applying time-history analysis. Different earthquake scenarios of strong ground motion records that represent the regional seismicity of bridge were employed for the earthquake responses. The earthquake record resulting in the most adverse responses was taken into account for seismic evaluations. The results indicate to the possibility of the exceedance of tensile strength of masonry stone at the arch region, resonance occurrence and high spectral amplifications under earthquake. The results of the study notice a potential of damage risk for the bridge under a possible earthquake.

Keywords:

Historical masonry arch bridge, finite element, earthquake, time-history analysis, linear elastic model,

PDF

___

[1] TOKER, S., ÜNAY, A.İ., “Mathematical Modeling and Finite Element Analysis of Masonry Arch Bridges”, Gazi University Journal of Science, 17(2), 129-139, 2004.
[2] URAL, A., ORUÇ, S., DOĞANGÜN, A., TULUK, Ö.İ., “Turkish Historical Arch Bridges and Their Deteriorations and Failures”, Engineering Failure Analysis, 15, 43–53, 2008.
[3] GÜLLÜ, H., JAF, H.S., “Full 3D Nonlinear Time History Analysis of Dynamic Soil Structure Interaction For a Historical Masonry Arch Bridge”, Environmental Earth Sciences, 75(21), 1-17, 2016. Doi: 10.1007/s12665-016-6230-0.
[4] ÇULPAN, C., Turkish Stone Bridges; From Medieval to The End of Ottoman Period, [in Turkish], Turkish History Foundation, 2002.
[5] URAL, A., “Tarihi Kemer Köprülerin Sonlu Eleman Metoduyla Analizi”, Deprem Sempozyumu, 408-413. Kocaeli, Türkiye, 2005.
[6] CELEP, Z., KUMBASAR, N., Deprem Mühendisliğine Giriş ve Depreme Dayanıklı Yapı Tasarımı, Sema Matbaacılık, ISBN: 975-95405- 2-5, İstanbul, Türkiye, 1993.
[7] ÇIRAK, I.F., “Yığma Yapılarda Oluşan Hasarlar, Nedenleri ve Öneriler”, SDU International Technologic Science, 3(2), 55-60, 2011.
[8] BAYÜLKE, N., “Yığma Yapıların Deprem Davranışı ve Güvenliği”, 1. Türkiye Deprem Mühendisliği ve Sismoloji Konferansı, 1-14. Ankara, Türkiye, 11-14 Ekim 2011.
[9] KARAESMEN, E., ÜNAY, A.İ., ILTER, I., A Study of The Sinan’s Masonry Bridges, Structural Repair and Maintenance of Historical Buildings II, Computational Mechanics Publications, Southampton-Boston, 1991.
[10] CROCI, G., The Conservation and Structural Restoration of Architectural Heritage, Computational Mechanics Publications, Southampton, 1998.
[11] HATZIGEORGIOU, G.D., BESKOS, D.E., TEODORAKOPOULOS, D.D., SFAKIANAKIS, M., “Static and Dynamic Analysis of the Arta Bridge by Finite Elements”, Architecture and Civil Engineering, 2(1), 41-51, 1999.
[12] BOOTHBY, T.E., “Analysis of Masonry Arches and Vaults”, Progress in Structural Engineering and Materials, 3, 246-256, 2001.
[13] FANNING, P.J., BOOTHBY, T.E., “Three-Dimensional Modelling and Full-Scale Testing of Stone Arch Bridges”, Computers and Structures, 79, 2645-2662, 2001.
[14] AOKI, T., SABIA, D., RIVELLA, D., KOMIYAMA, T., “Structural Characterization of a Stone Arch Bridge by Experimental Tests and Numerical Model Updating”, International Journal of Architectural Heritage, 1, 227–250, 2007.
[15] RAFIEE, A., VINCHES, M., BOHATIER, C., “Application of The NSCD Method to Analyse The Dynamic Behaviour of Stone Arched Structures”, International Journal of Solids and Structures, 45, 6269–6283, 2008.
[16] PELA, L., APRILE, A., BENEDETTI, A., “Seismic Assessment of Masonry Arch Bridges”, Engineering Structures, 31, 1777-1788, 2009.
[17] SAYIN, E., KARATON, M., YÖN, B., CALAYIR, Y., “Tarihi Uzunok Köprüsünün Yapı Zemin Etkileşimi Dikkate Alınarak Doğrusal Olmayan Dinamik Analizi”, 1. Türkiye Deprem Mühendisliği ve Sismoloji Konferansı, 1-8. Ankara, Türkiye, 11-14 Ekim 2011.
[18] PELA, L., APRILE, A., BENEDETTI, A., “Comparison of Seismic Assessment Procedures for Masonry Arch Bridges”, Construction and Building Materials, 38, 381–394, 2013.
[19] KORKMAZ, K.A., ZABIN, P., ÇARHOĞLU, A.I., NUHOĞLU, A., “Taş Kemer Köprülerin Deprem Davranışlarının Değerlendirilmesi: Timisvat Köprüsü Örneği”, İleri Teknoloji Bilimleri Dergisi, 2(1), 66-75, 2013.
[20] SAP2000 (v.16), Integrated Finite Element Analysis and Design of Structures Basic Analysis Reference Manual, Berkeley, California, Computer and Structres Inc., 2016.
[21] AKSU, R., MÜLAYİM, O., “Adıyaman ve Çevresinin Jeolojisi Teknik Gezi Kılavuzu”, Türkiye Petrolleri Anonim Ortaklığı (TP), 2015. https://www.researchgate.net/profile/Oguz_Mulayim/publication/ 298281685_Adiyaman_ve_Cevresinin_Jeolojisi_Teknik_Gezi_Kilavuzu/links/56e7b33408ae4c354b1be38d/Adiyaman-ve-Cevresinin-Jeolojisi-Teknik-Gezi-Kilavuzu.pdf (erişim tarihi 10.12.2017)
[22] ADIYAMAN VALİLİĞİ, 2016. http://www.adiyamanrehberim.com/Detay/158/adiyaman-cendere-koprusu (erişim tarihi 06.05.2016)
[23] MTA (Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü-Turkish General Directorate of Mineral Research and Exploration), 2002. http://www.mta.gov.tr/v3.0/sayfalar/hizmetler/doc/HATAY.pdf (erişim tarihi 10.12.2017)
[24] BOWLES, J.E., Foundation Analysis and Design (5th ed.), McGraw-Hill, 1996.
[25] BAYKASOĞLU, A., GÜLLÜ, H., ÇANAKCI, H., ÖZBAKIR, L., “Prediction of Compressive and Tensile Strength of Limestone”, Expert Systems with Applications, 35, 111-128, 2008.
[26] AYDIN, M., SEVİMLİ, U.İ., ZORLU, K., SERVİ, T., GÜNAYDIN, O., “Adıyaman İlinin İstatistiksel Deprem Analizi”, Adıyaman Üniversitesi, Doğrudan Faaliyet Destek Programı, TRC1/13/DFD/3027, 2013.
[27] DUMAN, T.Y., EMRE, Ö., ÖZALP, S., OLGUN, Ş., ELMACI, H., “1:250000 Ölçekli Türkiye Diri Fay Haritası Serisi, Şanlıurfa (NJ37-10) ve Suruç (NJ37-14) Paftaları, Seri No: 43”, Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü, Ankara-Türkiye, 2012. http://www.mta.gov.tr/v3.0/sayfalar/hizmetler/doc/ yenilenmis_diri_fay_haritalari/sanliurfa_suruc.pdf (erişim tarihi 10.12.2017)
[28] TDBH (Türkiye Deprem Bölgeleri Haritası), 1996. Bayındırlık ve İskân Bakanlığı, Afet İşleri Genel Müdürlüğü, Deprem Araştırma Dairesi, Ankara, http://www.deprem.gov.tr/depbolge/adiyaman.gif (erişim tarihi 15.05.2016)
[29] DBYBHY (Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik), 2007. http://www.koeri.boun.edu.tr/ depremmuh/eski/DBYBHY-2007-KOERI.pdf (erişim tarihi 15.05.2016)
[30] AFAD (T.C. Başbakanlık Afet ve Acil Durum Yönetimi Başkanlığı), 2016. http://kyhdata.deprem.gov.tr/2K/ kyhdata_v4.php?dst=TU9EVUxFX05BTUU9ZWFydGhxdWFrZSZNT0RVTEVfVEFTSz1zZWFyY2g%3D (erişim tarihi 17.05.2016)
[31] BAYÜLKE, N., “Çok Katlı Yapılar ve Deprem”, TMMOB İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi, Çok Katlı Yapılar Sempozyumu, 189-226. İzmir, Türkiye, 21-23 Eylül 1989.
[32] KRAMER, S.L., Geotechnical Earthquake Engineering, Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ, 1996.
[33] GÜLLÜ, H., KARABEKMEZ, M., “Gaziantep Kurtuluş Camisinin Deprem Davranışının İncelenmesi”, DÜMF Mühendislik Dergisi, 7(3), 455-470, 2016.
[34] MERTOL, A., MERTOL, C., Deprem Mühendisliği, Ankara, 2002.
[35] LOURENÇO, P.B., Computational Strategies For Masonry Structures, Ph.D. Thesis, Delft Technical University of Technology, The Netherlands, 1996.
[36] MODENA, C., VALLUZZI, M.R., TONGINI, F.R., BINDA, L., “Design Choices and Intervention Techniques for Repairing and Strengthening of The Monza Cathedral Bell-Tower”, Construction and Building Materials, 16, 385–395, 2002.
[37] BERNARDESCHI, K., PADOVANI, C., PASQUINELLI, G., “Numerical Modeling of The Structural Behavior of Buti’s Bell Tower”, Journal of Cultural Heritage, 5, 371–378, 2004.
[38] MANFREDI, C., RAMASCO, R., “The Use of Damage Functionals in Earthquake Engineering: A Comparison Between Different Methods”, Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 22(10), 855-868, 1993.
[39] RODRIGUEZ, M.E., ARISTIZABAL, J.C., “Evaluation of a Seismic Damage Parameter”, Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 28(5), 463-477, 1999.