Asma köprülerin geometrik olarak lineer olmayan ve elastik zemin analojisi ile dinamik analizi

Abstract

ÖZET Asma köprüler mühendislik açısından önemli yapılardır. Gerek büyük açıklıkların geçilmesi (>550 m) ve gerekse köprü altında kalan alanların rahatça kullanılabilmesi için asma köprüler inşa edilmektedir. Asma köprülerin analizleri tabiiye, kule ve kablolarının davranışlarının değişikliği nedeni ile uygun bir analitik model üzerinde gerçekleştirilmelidir. Bu amaç için asma köprülerin matematik modelleri geometrik olarak lineer olmayan analizi içermelidir. Bu çalışmada teorinin uygulanışı için Boğaziçi Köprüsü matematiksel model olarak seçilmiştir. Köprünün lineer, geometrik olarak lineer olmayan, elastik zemin analojisi ile basitleştirilmiş ve zıt-fazlı yer hareketine maruz olması durumlarındaki dinamik analizleri Zaman Süreci ve CQC yöntemleri kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Analizler sırasında dinamik dış etki olarak 1971 San Fernando depreminin S16E bileşeni ve 1992 Erzincan depreminin Doğu-Batı bileşeni kullanılmıştır. Bu amaçla, tezin birinci bölümünde, asma köprülerin inşa ve analizindeki tarihsel gelişim, genel dinamik analiz formülasyonu, zıt- fazlı yer hareketine maruz dinamik analiz formülasyonu, kablo formülleri ile frekans hesabı ve elastik zemin analojisi formülasyonu konulan ele alınmıştır. İkinci bölümde, Boğaziçi Köprüsü tanıtılarak matematik modeli oluşturulmuş ve analizler yapılmıştır. Analizler sonucunda elde edilen bulgular ve bu bulgularla ilgili irdelemeler üçüncü bölümde açıklanırken, sonuçlar ve öneriler dördüncü bölümde sunulmaktadır. Anahtar Kelimeler: Asma Köprü, Deprem, Dinamik Analiz, Lineer Analiz, Geometrik Olarak Lineer Olmayan Analiz, Elastik Zemin Analojisi, Zıt-fazlı Yer Hareketi, Zaman Süreci Yöntemi, CQC Yöntemi VII

SUMMARY Suspension bridges are important structures in engineering. They are built for both accrossing the long spans (>550m) and giving to rise to the usage of domains under the bridge. Analysis of suspension bridges must be done on the best possible analytical model since deck, towers and cables show different pattern of motion. Therefore, analysis of suspension bridges are carried out by using geometrically nonlinearity adopted in the mathematical model. In this study, the Bosporus Suspension Bridge is selected as mathematical model, for which dynamic analyses are carried out by both Time-History and CQC methods, where geometrically nonlinearity and simplified elastic foundation analogy are utilised. Besides anti-phase ground motion is considered. For the analyses, S16E component of 1971 San Fernando earthquake and East- West component of 1992 Erzincan earthquake are used as ground motion. With this aim, in the first chapter, the historical developments of suspension bridges in terms of construction and analysis are explained. Then, the formulation of general dynamic analysis, with in-phase and anti-phase ground motion, calculation of frequencies by a closed formed cable formulas, and formulation of elastic foundation analogy are presented. In the second chapter, the Bosporus Suspension Bridge as well as its mathematically model are introduced. The results obtained from the analyses are presented and discussed in the third chapter; conclusions drawn from these findings and suggestions are presented in the fourth chapter. Key Words : Suspension Bridge, Earthquake, Dynamic Analysis, Linear Analysis, Geometrically Nonlinear Analysis, Elastic Foundation Analogy, Anti-Phase Ground Motion, Time History Method, CQC Method VIII