Yapı Sağlığı İzleme Sistemlerinin Farklı Taşıyıcı Sistemli Uzun Açıklıklı Tarihi Köprülere Uygulanması

Transkript

1 Yapı Sağlığı İzleme Sistemlerinin Farklı Taşıyıcı Sistemli Uzun Açıklıklı Tarihi Köprülere Uygulanması Alemdar BAYRAKTAR Temel TÜRKER Ahmet Can ALTUNIŞIK Karadeniz Teknik Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü

2 Hasarsız Deneysel Yapı Sağlığı İzleme Sistemleri Profesyonel iş gücü gerektirmektedir. Fazla zaman almaktadır. Tarihi yapıya zarar vermez. Yapının özelliklerini yansıtır.

3 Deneysel Yöntemde Kullanılan Ölçüm Sistemi Titreştiriciler Titreştiriciler Sarsıcılar Darbe Çekiçleri Yapıya etki vermek için kullanılırlar.

4 Deneysel Yöntemde Kullanılan Ölçüm Sistemi İvmeölçerler Yapıdaki titreşim sinyallerini toplamak için kullanılırlar. Frekans Aralığı ( ) Hz? Hassasiyeti (mv/g) İvme değeri (g) ve Çalışma sıcaklığı (?)

5 Deneysel Yöntemde Kullanılan Ölçüm Sistemi Veri Toplama Sistemi ve Sinyal İşleme Veri toplama ünitesi Titreştiricilerden ve ivmeölçerlerden gelen sinyalleri toplamak Bilgisayar programına göndermek Bilgisayar Programı Sinyalleri kaydetmek (PULSE) Sinyalleri işlemek (OMA)

6 Deneysel Modal Analiz Yöntemi Çevresel Titreşim Yöntemi Zorlanmış Titreşim Yöntemi Ölçülemeyen ETKİ, Ölçülen TEPKİ TİTREŞİM; Doğal ve çevresel etkiler Operasyon koşullarında ölçüm yapılabilir. Tüm yapılar (Baraj, köprü, tarihi ) için uygundur. Hem ETKİ hem de TEPKİ ölçülmektedir. TİTREŞİM; Sarsıcı, Darbe çekici Yapay kuvvet gereklidir. Yapıya zarar verilebilir. Laboratuar modelleri ve küçük yapılar için uygun

7 Çevresel Titreşim Yöntemi Sinyal İşleme Frekans Ortamı Geliştirilmiş Frekans Ortamında Ayrıştırma (GFOA) Yöntemi Zaman Ortamı Çevresel Titreşim Yöntemine ait akış şeması Stokastik Altalan Belirleme (SAB) Yöntemi

8 Çevresel Titreşim Yöntemi GFOA Yöntemi Hızlı Fourier Dönüşümü yapılarak zaman ortamındaki datalar frekans ortamına dönüştürülür. Sinyallerin ayrıştırılması hızlı ve basittir. SAB Yöntemi Altyapısı sağlamdır. Birbirine yakın modlar daha kolay elde edilir. Gürültü sinyalleri daha kolay ayrıştırılır.

9 Zorlanmış Titreşim Yöntemi Zorlanmış Titreşim Yöntemine ait akış şeması

10 Tarihi Yapıların Deprem Davranışlarının Analitik ve Deneysel Yöntemlerle Belirlenmesi Akış Şeması Analitik dinamik karakteristikler (Doğal frekans ve mod şekli) Deneysel dinamik karakteristikler (Doğal frekans, mod şekli ve sönüm oranı) Analitik ve deneysel olarak elde edilen dinamik karakteristiklerinin karşılaştırılması Sonlu eleman model iyileştirilmesi Hayır Fark %5-10 Evet Optimum sonlu eleman modeli Deprem Davranışı

11 Tarihi Belkıs (Aspendos) Köprüsü Antalya Manavgat Karayolu, Serik ilçesi çıkısında Aspendos Akropolü nün 2km güneyinde Köprüpazar Çayı üzerinde bulunmaktadır. Aspendos Köprüsünün toplam 220m uzunluğunda olduğu ve en kesitinin 3.5m ile 6.5m arasında değiştiği belirlenmiştir. Köprü yedi adet kemer taşıyıcı sisteme sahiptir. En dar yedinci kemer olup, kemer açıklığı 5.20m; en geniş kemer ise ikinci kemer olup, kemer açıklığı 16m düzeyindedir.!

12 Tarihi Belkıs (Aspendos) Köprüsü Aspendos Köprüsü memba cephe rölevesi Aspendos Köprüsü mansap cephe rölevesi

13 Tarihi Belkıs (Aspendos) Köprüsü Aspendos Köprüsü Üzerinde İvmeölçer Yerleşim Düzeni

14 Tarihi Belkıs (Aspendos) Köprüsü Aspendos Köprüsü İçin Elde Edilen Spektral Yoğunluk Fonksiyonu Aspendos Köprüsü nün Doğal Frekans ve Sönüm Oranları Mod No Deneysel Frekans Teorik Frekans Sönüm Oranı (Hz) (Hz) (%)

15 Tarihi Belkıs (Aspendos) Köprüsü Mod 1 (Yanal eğilme) Mod 1 (Yanal eğilme) Mod 2 (Yanal eğilme) Mod 2 (Yanal eğilme) Mod 3 (Yanal eğilme) Mod 3 (Yanal eğilme) Mod 4 (Yanal eğilme) Mod 4 (Yanal eğilme) Mod 5 (Yanal eğilme) Aspendos Köprüsünün ilk beş deneysel mod şekli Mod 5 (Yanal eğilme) Aspendos Köprüsü nün başlangıç durumu için mod şekilleri

16 Ali Çetinkaya Köprüsü Samsun ili Bafra ilçesinde bulunan Ali Çetinkaya Köprüsü nün görünüşü Şekil 4 te verilmektedir. Köprü Kızılırmak nehrinin Karadeniz e döküldüğü ve vadinin oldukça geniş olduğu bir yerde inşa edilmiştir. Üstten betonarme kemer sistemle inşa edilen köprü 7 ayrık kemerden oluşmaktadır ve kemerler sekiz adet ayağa oturmaktadır. Türkiye deki Bowstring tipteki köprüler arasında 250m lik uzunluğu ile en uzun olan köprüdür. Her bir kemer açıklığı yaklaşık 36m uzunluğunda ve 6.2m genişliğindedir. Köprü tabliyesi ve ayakları da betonarme olarak inşa edilmiştir. Ali Çetinkaya Köprüsü üzerinde çevresel titreşimler altında dinamik ölçümler gerçekleştirilmiştir. Köprü üzerindeki ölçümde toplam 11 adet sismik ivmeölçer kullanılmıştır. İvmeölçerler köprünün hem yatay hem de düşey doğrultudaki hareketlerini ölçebilecek şekilde yerleştirilmiştir. Alınan ölçümler köprü ortasındaki bir referans sinyali dikkate alınarak birleştirilmiştir. Toplam 60dk süre ile rüzgar yükü, su basıncı etkisi ve diğer çevresel titreşimler altında köprünün davranışı izlenmiştir. İvmeölçerlerden gelen sinyallerin toplanması ve kayıt edilmesinde 17 kanala sahip veri toplama ünitesi kullanılmıştır.

17 Ali Çetinkaya Köprüsü!!

18 Ali Çetinkaya Köprüsü Memba tarafı ölçüm düzeni Mansap tarafı ölçüm düzeni Ali Çetinkaya Köprüsü Üzerindeki Dinamik Ölçümlere Ait Görünüşler Toplu ölçüm düzeni Ölçüm cihazında oluşturulan temsili köprü modeli ve ivmeölçer yerleşim düzeni.

19 Ali Çetinkaya Köprüsü

20 Ali Çetinkaya Köprüsü Ali Çetinkaya Köprüsü nün Deneysel Ölçümünden Elde Edilen Spektrum Diyagramı Ali Çetinkaya Köprüsü nün Doğal Frekans ve Sönüm Oranları Mod No Deneysel Frekans Teorik Frekans (Hz) (Hz) Sönüm Oranı (%)

21 Ali Çetinkaya Köprüsü Birinci Mod Birinci Mod İkinci Mod İkinci Mod Üçüncü Mod Üçüncü Mod Dördüncü Mod Dördüncü Mod Beşinci Mod Beşinci Mod Altıncı Mod Ali Çetinkaya Köprüsü nün deneysel ölçülen ilk altı mod şekli Altıncı Mod Ali Çetinkaya Köprüsü nün teorik ilk altı mod şekli.

22 Borçka Çelik Kemer Köprüsü Borçka Köprüsü, 1936 yılında Artvin İli Borçka ilçesinde inşa edilen çelik kemer bir köprüdür. Köprü, Alman mühendislerce projelendirilerek uygulanmıştır. Borçka Çelik Kemer Köprüsü nün toplam uzunluğu ve genişliği yaklaşık olarak sırasıyla 114m ve 5.30m dir. Köprünün ana taşıyıcı sistemi kemer olup, kemer tepe noktasının tabliyeden yüksekliği 16.30m dir. Köprü tabiyesi kenarlarda iki ana kiriş olmak üzere, orta bölgelerde enine ve boyuna doğrultuda uzanan beş ayrı kiriş kademesinden oluşmaktadır. Taşıyıcı kemer ve tabliye, kenar kısımlarda rijit ayaklara oturmakta olup, ayaklar üzerinde farklı mesnetlenme şekilleri tasarlanmıştır. Köprünün kenar ayakları taş yığma duvar, taşıyıcı sistem elemanları (kemer, dikme, tabliye, rüzgar bağlantıları vb) çelik malzeme özelliğine sahip olup, bağlantı noktaları perçinli birleşimlerden oluşmaktadır.

23 Borçka Çelik Kemer Köprüsü İvmeölçer Yerleşimi ve Bağlantısına Ait Görünüşler

24 Borçka Çelik Kemer Köprüsü Borçka Köprüsü nün Deneysel Ölçümünden Elde Edilen Spektrum Diyagramı Borçka Çelik Kemer Köprüsü ne Ait Dinamik Karekteristikler! Mod No Teorik Frekans (Hz) Deneysel Frekansı (Hz) Sönüm Oranı (%) GFTAA SAB GFTAA SAB

25 Borçka Çelik Kemer Köprüsü

26 Birecik Köprüsü Şanlıurfa ili Birecik ilçesinde bulunan Birecik Köprüsü nün toplam uzunluğu ve genişliği sırasıyla 720 m ve 10 m dir (Şekil 10). Köprünün taşıyıcı sistemi iki kısma ayrılmaktadır. Birecik tarafında kalan ilk kısım alttan kemer taşıyıcı sisteme sahip olup, toplam 5 kemerden oluşmaktadır. Kemerlerin her birinin kemer açıklıkları 55 m dir. Köprü kemerleri orta açıklık kısımlarında ve kenar ayaklarda rijit bağlantılı olup, kemerlerin orta noktaları sağ ve sol kenarlarının üst noktalarında (tabliye izdüşümlerinde) derzli olarak inşa edilmiştir. Köprünün kemer kısmının temel ayakları, kolon, kiriş, kemer ve tabliyesi betonarme olarak inşa edilmiştir. Kemer kısmının toplam tabliye uzunluğu yaklaşık 300 m dir. Köprünün Gaziantep tarafında kalan ikinci kısmı ise değişken kesitli kirişli taşıyıcı sisteme sahip olup, toplam 14 açıklıktan oluşmaktadır. Açıklıklar arasında simetrik olarak yerleştirilen 3 mafsal kısmı bulunmakta olup, her bir açıklık ortalama 26 m uzunluğundadır. Köprünün kiriş kısmının temel ayakları, kolon, kiriş ve tabliyesi betonarme olarak inşa edilmiştir. Bu kısmın toplam tabliye uzunluğu yaklaşık 380 m dir. Köprü tabliyesinin her iki tarafında yayaların geçmesi için birer metrelik kaldırımlar ayrılmıştır.!

27 Birecik Köprüsü Birecik Köprüsü nün kemer kısmına ait röleve görünüşleri!! Birecik Köprüsü nün kiriş kısmına ait röleve görünüşleri

28 Birecik Köprüsü Birecik Köprüsü Üzerindeki İvmeölçer Yerleşimi

29 Birecik Köprüsü Köprünün kemer kısmına ait doğal frekans ve sönüm oranları Şekil 28. Köprünün kemer kısmına ait elde edilen tekil değerler diyagramı Mod Numarası Frekans (Hz) Modal Sönüm Oranı Köprünün kiriş kısmına ait doğal frekans ve sönüm oranları Mod Numarası Frekans (Hz) Modal Sönüm Oranı Köprünün kirişli kısmına ait elde edilen tekil değerler diyagramı

30 Birecik Köprüsü Köprünün kemer kısmının başlangıç teorik ve deneysel doğal frekansları Mod Numarası Doğal Frekans (Hz) Teorik Deneysel Fark (%) Köprünün kiriş kısmının başlangıç teorik ve deneysel doğal frekansları Mod Doğal Frekans (Hz) Fark Numarası Teorik Deneysel (%)

31 Birecik Köprüsü 1. Mod (Düşey hareket) 1. Mod (Düşey Hareket) 2. Mod (Enine ötelenme hareketi) 2. Mod (Enine ötelenme hareketi) 3. Mod (Düşey hareket) 3. Mod (Enine burulma hareketi) 4. Mod (Düşey Hareket) 4. Mod (Düşey hareket) 5. Mod (Düşey Hareket) Birecik Köprüsü nün kemer kısmının ilk altı mod şekli 5. Mod (Düşey hareket) Birecik Köprüsü nün kemer kısmının teorik analizden elde edilen mod şekilleri

32 Birecik Köprüsü 1. Mod (Düşey hareket) 1. Mod (Düşey hareket) 2. Mod (Düşey hareket) 2. Mod (Enine burulma hareketi) 3. Mod (Düşey hareket) 3. Mod (Enine burulma hareketi) 4. Mod (Enine öteleme hareketi) Birecik Köprüsü nün kiriş kısmının ilk altı mod şekli 4. Mod (Enine ötelenme hareketi) Birecik Köprüsü nün kiriş kısmının teorik analizden elde edilen mod şekilleri

33 SABRINIZ İÇİN TEŞEKKÜRLER... e- mail: Web:h6p://scholar.google.com.tr/cita;ons?hl=en&user=EKEkQ_QAAAAJ