Tarihi kemer köprünün düzlem içi ve düzlem dışı deprem davranışının incelenmesi

Ülkemizde Roma, Bizans, Selçuklu ve Osmanlı dönemlerinden günümüze kadar ayakta kalmayı başaran ve ulaşım sistemine önemli derecede katkı sağlayan çok sayıda tarihi taş köprü bulunmaktadır. Taş kemer köprüler genellikle kemer, yan duvar, dolgu, ayak ve temel gibi yapısal elemanlardan meydana gelmektedir. Kemer köprüler genellikle sel, deprem, rüzgâr ve üzerinden geçen trafik yükleri etkisindedir. Bu dış etkiler arasında köprülerin yapısal elamanlarına hasar veren en önemli yük etkisi depremlerdir. Deprem, sel ve rüzgâr gibi yatay yük etkisinde köprülerin düzlem dışı hareketlerinde en savunmasız ve çoğunlukla hasar gören eleman yan duvarlarıdır. Köprülerde yan duvarların uzunluğunun ve yüksekliğinin artması düzlem içi ve düzlem dışı doğrultuda kırılganlığını artırmaktadır. Bu tezin amacı, sismik etkiler altında tarihi taş yığma bir köprünün taşıyıcı birimleri arasındaki etkileşimin köprü yan duvarlarının düzlem içi ve düzlem dışı davranışına etkisini doğrusal ve doğrusal olmayan analiz yöntemleri kullanarak incelemektir. Çalışma alanı olarak 1787 yılında inşa edilen Bartın ilinin ilk taş köprüsü Kemer köprü seçilmiştir. Kozcağız nehri üzerinde bulunan köprünün üzerinden her gün binlerce araç ve yaya geçmektedir. İki açıklıklı kemer köprünün toplam uzunluğu 44m'dir. Kemer açıklıklıları 12.5m uzunluğunda ve 7,8m yüksekliğindedir. Köprünün toplam genişliği 8.5m ve nehir üzerindeki uzunluğu 30m'dir. Köprünün sonlu elemanlar modelinin oluşturulmasında ve zaman tanım alanında doğrusal ve doğrusal olmayan sismik analizlerinin gerçekleştirilmesinde ABAQUS V10 (2010) programı kullanılmıştır. Köprü taşıyıcı sistemini oluşturan yığma birimler arasındaki etkileşimin yapısal davranışa etkisini incelemek amacı ile iki ayrı sonlu eleman modeli oluşturulmuştur. Oluşturulan sonlu eleman modellerinden birincisinde yığma birimler arasındaki etkileşim dikkate alınmamış, ikincisinde ise etkileşim dikkate alınarak modelleme yapılmıştır. Köprünün yan duvar ve kemer birimlerinin doğrusal olmayan malzeme davranışının tanımlanmasında beton hasar plastikleşme (ConcreteDamage Plasticity) yaklaşımı, dolgu biriminin doğrusal olmayan davranışının tanımlanmasında Mohr-Coulombyaklaşımı kullanılmıştır. Yapının zaman tanım alanında sismik analizlerinde 17 Ağustos 1999 Kocaeli depremi ivme kayıtlarının Doğu-Batı Bileşeni kullanılmıştır. İvme kaydı düzlem dışı (menba-mansab) ve düzlem içi (trafik akışı) yönlerde köprüye ayrı ayrı uygulanmıştır. Çalışmanın sonunda doğrusal ve doğrusal olmayan analizler ara yüzey etkileşimsiz model kullanılarak karşılaştırılmıştır. Daha sonra ara yüzey etkileşimli ve etkileşimsiz modellerin doğrusal olmayan düzlem içi ve düzlem dışı davranışları karşılaştırılmıştır. Çalışmanın sonunda yapıların yapısal davranışının belirlenmesinde doğrusal olmayan analiz yöntemlerinin kullanılması gerektiği görülmüştür. Ayrıca ara yüzey etkileşiminin kemer köprülerin yan duvar davranışını önemli derecede etkilediği sonucuna ulaşılmıştır. Bu nedenle kemer köprülerin yapısal davranışının belirlenmesinde ara yüzey etkileşiminin dikkate alınması önerilmektedir.