Tarihi Yığma Köprü Hasarlarının Analitik Model ve Deneysel Yöntemlerle Belirlenmesi

Abstract

Gelişmiş toplumlarda tarihi ve kültürel öneme sahip yapıların korunup gelecek nesillere güvenli bir şekilde aktarılması temel bir ihtiyaç olarak ortaya çıkmaktadır. Bu tip yapıların tarihi önemlerinin yanı sıra turistik mekân olarak kullanılması da ülkelerin ekonomilerine kayda değer şekilde katkı sağlamaktadır. Dolayısıyla, tarihi yapıların korunması hususu, kültürel gerekliliğin yanında ekonomik bir ihtiyaç haline de gelmektedir. Tarihi yapılara atfedilen bu gibi önemlerden ötürü, bu çalışma kapsamında tarihi köprülerde meydana gelmesi muhtemel bir hasarın yapının dinamik davranışı üzerinde ortaya çıkaracağı değişimlerin incelenmesiyle, hasar bölgesinin yerinin araştırılması amaçlanmaktadır. Bu kapsamda, tek açıklıklı Tarihi Sarpdere Köprüsü'nün benzerlik gereksinimleri göz önünde bulundurularak, laboratuvar ortamında küçük ölçekli bir modeli oluşturulmuştur. Operasyonel modal analiz yöntemi kullanılarak elde edilen prototip yapının dinamik özellikleri ile küçük ölçekli modelin dinamik parametreleri karşılaştırılmıştır. Bu karşılaştırmada, oluşturulan küçük ölçekli model ve prototip yapının dinamik davranışının benzerliği incelenmiştir. Buna paralel olarak hem prototip yapının hem de küçük ölçekli modelin analitik modeli oluşturularak elde edilen dinamik parametreler deneysel olarak elde edilen dinamik parametreler ile karşılaştırılmıştır. Küçük ölçekli modelin prototip yapı davranışını sergilediğine karar verildikten sonra model yapı üzerinde bölgesel hasarlar oluşturulmuş ve bu hasarların dinamik parametreler üzerinde meydana getireceği değişimler araştırılmıştır. Ayrıca, tepki yüzeyi yöntemi kullanılarak, oluşturulan hasar bölgesinin yeri küçük ölçekli modelin analitik modelinde yaklaşık olarak belirlenmeye çalışılmıştır. Elde edilen sonuçlar, tarihi yapılarda oluşabilecek bir hasarın, yapının dinamik karakteristik özelikleri üzerinde önemli etkisinin olduğunu göstermektedir. Ayrıca, frekans değerlerinde meydana gelebilecek değişimlerden hareketle, tepki yüzeyi yöntemi kullanılarak sonlu elemanlar model güncellemesi ile hasar yerinin tespitinin etkin bir şekilde ortaya konulabileceği sonucuna ulaşılmaktadır.In developed societies, preservation of historically and culturally important structures and their safe transfer to future generations is a fundamental issue. Besides the importance of such historical buildings, their usage as touristic places contribute significantly to the economies of the countries as well. Therefore, the preservation of historical buildings has become an economic need as well as cultural necessity. As a result of such importance attributed to historical structures, it is aimed to investigate the damage detection in the historical bridges by examining the changes on the dynamic behavior of the structure. In this context, a reduced-scale model was constructed in the laboratory environment by considering the similarity requirements of the single-span Historic Sarpdere Bridge. The dynamic characteristics of the prototype structure and the dynamic parameters of the reduced-scale model were compared by performing the operational modal analysis method. In this comparison, the similarity of the dynamic behavior of the reduced-scale model and prototype structure was considered. In parallel with this scope, the dynamic parameters analytical model of both the prototype structure and the reduced-scale model were created and dynamic parameters obtained from analytical model was compared with the dynamic parameters obtained experimentally. After it was understood that the reduce-scale model exhibited dynamic behavior of prototype structure, regional damages were created on the model structure and the changes on the dynamic characteristics caused by these damages were investigated. In addition, using the reaction surface method, the damage location approximately identified by using response surface method in the analytical model of the reduced-scale model. The results demonstrate that the damage in historical buildings has a significant effect on the dynamic characteristics of the structure. Furthermore, it is emphasized that it can be possible to determine the damage location effectively by using response surface based finite element model updating depending on the change in natural frequencies of the structure.