Betonarme köprü ayaklarının deprem kayıtlarının yatay ve düşey bileşenleri altındaki davranışlarının irdelenmesi

Türkiye'deki karayollarında tek kolonlu betonarme köprüler oldukça yaygındır. Geçmişte Japonya, Amerika ve Yeni Zelanda'da meydana gelen depremlerde tek kolonlu köprü ayaklarında ciddi hasarlar meydana gelmesi sismik dizaynın yetersiz olduğunu göstermektedir. Betonarme ayaklı köprülerin projelendirilmesinde genellikle yatay yöndeki deprem kuvvetleri dikkate alınmaktadır. Özellikle başlık kirişi konsol genişliği fazla olan köprü ayaklarında yatay deprem etkisi ile düşey deprem etkisinin birlikte etki etmesi durumunda ilave P-∆ etkisi oluşmaktadır. Düşey deprem etkisi altında oluşan ilave P-∆ etkisi kolonlardaki eğilme momenti ve kesme kuvvetleri değerlerini arttırarak köprü ayaklarında hasar oluşmasına sebep olabilmektedir. Özellikle büyük ölçekli projelerde karşılaşılan bir diğer durum ise, köprü ayakları civarının dolgu malzemesi döküm/depolama sahası olarak kullanılmasıdır. Bu durum köprü ayak yüksekliklerinin belli bir kısmının toprak dolgu malzemesi altında kalarak serbest ayak yüksekliğinin kısalmasına sebep olmaktadır. Tek kolonlu konvansiyonel bir köprü ayağında deprem yükleri altındaki maksimum eğilme momenti ve kesme kuvveti değerleri kolon alt ucunda oluşmaktadır. Maksimum kuvvetlerin oluştuğu bu bölge plastik mafsal bölgesi olarak tasarlanmaktadır. Tasarımda bu bölge dikkate alınarak gerekli kesme ve ana donatı belirlenmektedir. Fakat kolonun bir kısmının toprağa gömülmesi durumunda maksimum kuvvetler kolon alt ucunda değil gömülü yüksekliğin üst ucunda meydana gelebilecektir. Daha üst bölgelerde ilk tasarımda kesme ve ana donatı sayısı ve aralığında azaltma yapıldı ise kesme ve eğilme açısından kolon kesitinin yetersiz kalması durumu ortaya çıkabilecektir. Bu çalışmada, 30 m yüksekliğindeki 15 m başlık kirişi genişliğine sahip tek kolonlu bir köprü ayağı 3 ayrı deprem kaydının düşey ve yatay bileşeni altında 3 farklı başlık kirişi/kolon eğilme rijitliği oranı için incelenmiştir. Kolon ve başlık kirişi arasındaki 3 farklı eğilme rijitliği oranını elde edebilmek için başlık kirişi yükseklikleri arttırılmıştır. Başlık kirişi eğilme rijitliği arttıkça düşey deprem etkisi ile oluşacak ilave P-Δ etkisi sebebiyle kolonda meydana gelen kesme kuvveti ve eğilme momenti değişimi incelenmiştir. Depremin sadece yatay bileşenin etki etmesi durumu ve hem yatay hem düşey depremin birlikte etki etmesi durumu karşılaştırılmıştır. İkinci olarak aynı geometrik özelliklere sahip köprü ayağının 5m-10m ve 15 m toprak dolgu ile gömülü olduğu durum incelenmiştir. Analizler için aynı deprem kayıtlarının yatay bileşenleri kullanılmıştır. Yatay yöndeki toprak kuvvet- deformasyon ilişkisi doğrusal olmayan p-y yayları ile temsil edilerek meydana gelen kesit tesirleri kolonun gömülü olmadığı durum ile kıyaslanmıştır