Had analizleri ve adjoınt metodu kullanılarak köprü ayağı geometrilerinin akıma dayalı şekil optimizasyonu

Akarsu üzerinde inşa edilen köprülerde meydana gelen hasarların büyük bölümü hidrolik nedenlerle ortaya çıkmaktadır. Bu hidrolik nedenlerin başında köprü ayakları civarında oluşan temiz su oyulması gelmektedir. Köprü ayakları inşa edildiği akarsuyun akım yapısını değiştirerek akarsu tabanındaki doğal malzemenin taşınımına neden olmakta ve bu durum köprü ayaklarının oturduğu zemin yapısının bozulmasına neden olarak köprünün yapısal güvenliğini tehlikeye atmaktadır. Özellikle köprü ayağı şeklinin tabandaki oyulma üzerinde önemli etkiye sahip olduğu bilinmektedir. Bu çalışmada, sıklıkla kullanılan silindirik yapıdaki bir köprü ayağı geometrisinin Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği ve adjoint şekil optimizasyonu metotları ile akıma dayalı şekil optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Öncelikli olarak köprü ayağının oturduğu rijit tabana etkiyen kayma gerilmelerinin düşürülmesi ve bununla birlikte köprü ayağı geometrisinin kesit alanın ve akım yönündeki projekte alanının korunması amaçlanmıştır. Bu koşullar altında elde edilen optimize geometrinin nihai performansının belirlenmesi için LES türbülans modeli kullanılarak zamana bağlı analizler yapılmıştır. Elde edilen sonuçlar, optimize edilen köprü ayağı geometrisinin tabana etkiyen maksimum kayma gerilmelerinin zamansal ortalamasını orijinal geometriye göre %5 civarında azaltırken anlık maksimum değerleri ise %50 civarında azalttığını göstermektedir. Ayrıca optimize edilen geometrinin, orijinal geometri kesit alanını ve akım yönündeki projekte alanını oldukça düşük oranda (%1.6) değiştirerek, köprü ayağı yapısal güvenliğini bozmadan temiz su oyulması potansiyelini azaltılabileceği sonucuna varılmıştır.