Fragility assessment of river-crossing highway bridges under flood-induced loads and scour

Seller ulaşım ağlarının güvenliğinin ve işletilebilirliğinin tehlike altına girmesine neden olabilen ve aynı zamanda ani can ve mal kaybına yol açabilen doğal afetlerdir. Sel olayları süresince ortaya çıkabilecek yüksek seviyedeki debiler, nehir geçen köprülerin orta ayakları etrafında aşırı oyulma ve moloz birikmesine yol açabilir. Köprü orta ayak temellerinde oyulmadan dolayı yatay zemin direncinin azalması ve artan akış hızları neticesinde oluşan hidrodinamik yükleme, köprülerin yatayda yaptığı deplasman tepkisinin artmasına ve köprülerin hasar almasına ve hatta yıkılmasına neden olabilir. Bu esnada, moloz birikmesi oyulma derinliği ve orta ayağa etki eden sürükleme kuvvetini şiddetlendirebilir. Sel kaynaklı oyulmanın geçmiş köprü yıkımlarının başlıca sebeplerinden biri olmasına rağmen, halen bu konuya yönelik risk değerlendirme metodolojilerinde bir eksiklik bulunmaktadır. Bu tez çalışmasının amacı nehir geçen karayolu köprülerinin sel tarafından tetiklenen yükler ve oyulma altındaki hasar görebilirliklerini değerlendirmek üzere kırılganlık eğrileri üretmektir. Bu amaçla ilk önce sel etkileri altında köprü tepkisine etki eden en kritik modelleme parametrelerini saptamak üzere bir duyarlılık analizi gerçekleştirilmiştir. Sonrasında simülasyon temelli probabilistik bir çerçeve çalışma geliştirilerek moloz birikiminin olduğu ve olmadığı durumlar altındaki sel kırılganlık eğrileri üretilmiştir. Bu çalışmada uygulanan yöntem kapsamında, bir köprü ayağının sonlu elemanlar modelleri oluşturulmuş ve köprü yapısal tepkisini elde etmek üzere sel tarafından tetiklenen yükleme ve oyulma altında doğrusal olmayan analizler gerçekleştirilmiştir. Çalışma sonunda moloz birikiminin mevcut olmasının köprülerin sellere karşı kırılganlığını önemli bir seviyede arttırdığı bulunmuştur. Bu çalışmada üretilen kırılganlık eğrilerinin ileride karayolu köprülerin sel tehlikesi altındaki risk değerlendirmesi çalışmalarında kullanılabileceği düşünülmektedir.