Konvansıyonel olmayan köprü ayakları etrafındaki yerel oyulmanın araştırılması

Köprü ayağı etrafında oluşan ve köprünün zarar görmesine neden olan yerel oyulma, köprülerin yeniden yapım ve onarım maliyetlerini arttıran nedenlerin ilk sıralarında yer almaktadır. Bu nedenle, çalışmalar genellikle dairesel kesitli köprü ayağı etrafında oluşan yerel oyulma alanında olmuştur. Köprü ayağı şeklinin yerel oyulmanın yapısı üzerinde önemli etkisi vardır. Literatürde, özellikle, hareketli taban üzerinde düzgün olmayan köprü ayağı kullanılarak yapılan deneysel çalışmalar yeterli değildir. Bu çalışma, köprü ayağı şeklinin yerel oyulmanın oluşumu üzerindeki etkisini araştırmaktadır. Hareketli taban şartlarında ve üç farklı debi kullanılarak 3 saatlik oyulma deneyleri üç farklı köprü ayak modeli (10-4, 10-6 ve 10-8 cm) kullanılarak deneyler yapılmıştır. Bu deneysel çalışmada köprü ayağı akım yönüne göre iki farklı şekilde konumlandırılmıştır. Bu konumlar akım yönüne göre; "membaya bakan yuvarlak burunlu köprü ayağı (US-FRNP)" ve "mansaba bakan yuvarlak burunlu köprü ayağı (DS-FRNP)" olarak isimlendirilmiştir. Farklı konumlandırılmış US-FRNP ve DS-FRNP ayak modelleri ile yapılan deneylerden elde edilen sonuçlar yuvarlak burunlu (10-10 cm) ve dairesel kesitli (10 cm çaplı) modellerle karşılaştırılmıştır. Farklı akım şartlarında yapılan deneylerden elde edilen sonuçlar, mansaba bakan yuvarlak burunlu köprü ayağı modelinin (DS-FRNP) oyulma derinliğini azaltma yönündeki performansının etkili olduğunu ortaya çıkarmıştır. Deneylerden elde edilen sonuçlar kullanılarak bir empirik bağıntı da ayrıca elde edilmiştir. Bu çalışmada, oyulma çukuru içerisindeki akım yapısı üç-boyutlu olarak incelenmiştir. Hız ölçümleri Akustik Dopler Anemometre (ADV) kullanılarak elde edilmiştir. Köprü ayağının memba ve mansabında elde edilen hız ölçümleri kullanılarak oluşturulan vektör grafikleri, köprü ayağının topuk tarafında tabana doğru bir akım olduğunu ve bu akımın sonucunda da at başı döngülerin oluştuğunu göstermiştir. Tabana doğru olan akımın ve sonucunda oluşan at başı döngülerin oyma etkisinin köprü ayağı konumunun değiştirilmesi ile azalmıştır. Reynolds gerilmesi ve Türbülans Kinetik Enerji metodu kullanılarak taban kayma gerilmeleri de hesaplanmıştır.