Sismik yükler altında köprü kazıklarının analizi

Abstract

Bu çalışmada sonlu elemanlar yöntemi ile fore kazıklı temele sahip bir köprü göz önüne alınarak, kazıklar, zemin ve yapısal elemanların bütünüyle sayısal olarak modellenmesi ve kazıkların tekil olarak ayrı modellenmesi durumunda, sismik yükler altında kazık-zemin-yapı etkileşiminin incelenmesi ve kazıklar üzerindeki tesirlerin belirlenmesi amaçlanmıştır. Analiz için bir karayolu köprüsü olan Yeşilırmak Köprüsü seçilmiştir. Yeşilırmak Köprüsü, üç sıra fore kazıklı temellere sahip bir köprü olup, köprü kazıklarının yeraltı su seviyesinin altında kalan sert kil içinde yer aldığı kabul edilmiştir. Analizi yapılan karayolu köprüsü, tüm elemanları ile SAP2000 yazılımında modellenmiş ve zeminin doğrusal olmayan davranışını tanımlamak amacıyla p-y yöntemi ile hesaplanan yük ve deplasman değerleri, kazıklara plastik bağlantı elemanları olarak tanımlanmıştır. Kazıklara etkiyen deprem yüklerinin hesaplanmasında zaman-tanım alanında analiz yöntemi kullanılmıştır. Deprem analizlerinde köprünün bulunduğu Samsun ili Çarşamba ilçesi baz alınarak, fay tipi, faya olan uzaklık, kayma dalgası hızı, zemin özellikleri ve deprem magnitüd özelliklerinden faydalanılarak geçmişteki benzer deprem kayıtları bulunmuş, köprüye özel tepki spektrumuna göre ölçeklendirilmiş ve sayısal modele etki edilmiştir. Ayrıca, LPile yazılımında, her sıradaki kazıklar ayrı olarak modellenerek kazıklar üzerindeki moment, kesme ve deplasman değerlerinin karşılaştırılması yapılmış ve deprem yükleri altında kazık, temel ve yapı etkileşimi ile tek olarak modellenen kazık davranışı arasındaki farklar ortaya koyulmuştur.

This study aims to investigate pile-soil-structure interaction and pile reactions for a highway bridge using finite element method modelling piles, soil and structural members together and modelling single piles under seismic forces. For analysis, Yeşilırmak Bridge is chosen which is a highway bridge. Yeşilırmak Bridge has foundations with three row of bored piles and piles are extending into stiff clay with free water. The analyzed bridge is modelled with all bridge members in SAP2000 software and nonlinear property of soil is assigned to piles as plastic link members. While computing earthquake loads, time history analysis is used. In earthquake analysis in Samsun city Çarşamba district location, fault type, distance to fault, shear wave velocity, soil properties and magnitude properties are used to find proper earthquake records and this records are scaled according to site specific response spectrum of the bridge and loads are applied to numerical model. Also, single piles at each row are modelled in LPile software and moment, shear and displacement values are compared, and also differences are presented in pile behaviour of model with pile-foundation-structure interaction and model with single pile.