Yakın fay etkisindeki uzun açıklıklı köprü sistemlerin dinamik analizi

Abstract

Bu tez çalışmasında, uzun açıklıklı eğik kablo askılı ve asma köprülerin yakın fay ve uzak fay yer hareketleri etkisi altındaki davranışı incelenmiştir. Son zamanlarda, çeşitli mühendislik yapıları üzerindeki yakın fay yer hareketlerinin etkileri çeşitli araştırmacılar tarafından ele alınmış ve darbeli yakın fay yer hareketlerinin köprü sistemlerinin dinamik davranışı üzerinde etkili olduğu görülmüştür. Kablo destekli köprülerin büyük açıklıklar için kullanılmaya başlanmasıyla birlikte 1000 m'ye ulaşan merkez açıklıklar için kullanılan köprü tipinin yakın fay yer hareketi etkisi için araştırılması önemli hale gelmiştir. Bu sebeple, bu çalışmada yakın fay ve uzak fay yer hareketlerinin kablo destekli köprülerin dinamik tepkileri üzerindeki etkilerinin belirlenmesi hedeflenmiştir. Japonya'da inşa edilen Tatara Köprüsü eğik kablo askılı köprü modeli olarak seçilirken, Türkiye'de inşa edilen Fatih Sultan Mehmet Köprüsü asma köprü modeli olarak tercih edilmiştir. Her iki köprü modelinin üç boyutlu sonlu eleman modeli SAP IV bilgisayar programı ile hazırlanmıştır. Yakın fay ve uzak fay yer hareketleri olarak; 1995 Kobe, 1999 Chi-Chi, 1999 Kocaeli ve 1999 Düzce güçlü yer hareketi kayıtları kullanılmıştır. Yakın fay yer hareketi, darbeli ve darbesiz olarak sınıflandırılmak suretiyle yakın fay etkisinin kablo destekli köprüler üzerindeki etkisi kapsamlı olarak ele alınmıştır. Yakın fay ve uzak fay yer hareketleri için dikkate alınan köprü sistemlerinin çözümlenmesi neticesinde elde edilen köprü tepkileri karşılaştırılarak, deprem yer hareketlerinin köprü davranışı üzerindeki etkisi vurgulanmaya çalışılmıştır. Özellikle darbe etkili yakın fay yer hareketinin kablo destekli köprülerin dinamik davranışı üzerinde önemli etkilerinin olduğu çalışma sonucunda gözlenmiştir.

In this thesis study, cable-stayed and suspension bridges are analyzed under near-fault and far-fault ground motions. Recently, the effects of near-fault ground motions on a variety of civil engineering structures have been investigated by many researchers due to the fact that near-fault ground motions with pulse type characteristics have been considered as critical in the design of these structures. The increasing center spans of cable-stayed bridges necessitates the investigation of the bridge type to be used for main spans reaching to 1000 m. Considering the differences of the dynamic behavior of cable-stayed and suspension bridges during earthquakes, it is important to be able to define the dynamic behavior of these bridges for equal spans. Therefore, in this paper a cable-stayed bridge and a suspension bridge with closer main span lengths are considered to determine the effects of near-fault and far-fault ground motions on the dynamic characteristics of the seismic responses of these bridges. While Tatara Bridge constructed in Japan is preferred as a cable-stayed bridge model, Fatih Sultan Mehmet Bridge constructed in Turkey is considered as a suspension bridge model. 3D finite element models of both bridges are prepared with SAP IV computer code to get reliable results. The bridge responses obtained from the near-fault and far-fault ground motion cases are compared for both bridge models to underline the relative importance of earthquake ground motions on the bridge responses. It is observed that especially near-fault ground motions with pulse type characteristics have important effects on the dynamic responses of cable supported bridges.