Oyulma etkisi altındaki köprü kazıklarının modellenmesi ve analizi
Analysis and modeling of bridge piles subjected to scour
Yazar: ABDULFATAH ALI ABDI
Danışman: DOÇ. DR. OKAN ÖZCAN
Akdeniz Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Köprü temelinin oyulması, karayolu köprülerinin en yaygın göçme
sebebidir. Köprü ayakları çevresindeki yerel oyulma mekanizmasının değerlendirilmesi,
kazık taban tasarımı ile ilgili karar verme, kritik oyulma koşullarında köprülerin
güvenliğini öngörme konusunda bilgi sağlar ve sonuç olarak gereksiz kayıpları önlemeye
yardımcı olabilir. Köprülerde oyulma köprü temelleri etrafında toplanan suya bağlı
erozyon olduğundan dolayı köprü temellerinde yanal yük kapasitesindeki kayıp oyulma
ve deprem etkileri birleştirildiğinde köprülerin göçmeye karşı oldukça savunmasız hale
gelmesine neden olabilir.
Bu çalışmada betonarme (BA) kazık temelli köprülerin yerel oyulma etkileri
altında performansı değerlendirilmiştir. Bu nedenle, Antalya'daki Boğaçayı Nehri
üzerinde inşa edilmiş olan bir BA köprü durum çalışması olarak seçilmiş ve muhtemel
oyulma sonrası yapısal davranışını değerlendirmek için analiz edilmiştir. Çalışma
bölgesinde çakıl ve kum olmak üzere 2 zemin tipi bulunmaktadır. Zemin-kazık temeliyapı
etkileşim analizi gerçekleştirilmiş ve köprünün yanal davranışı farklı oyulma
derinlikleri dikkate alınarak değerlendirilmiştir. Kazık gruplarının sonlu elemanlar
modeli bilgisayar kullanılarak analiz edilmiş, son olarak farklı oyulma derinliklerine
sahip kazık gruplarının sismik performansı itme eğrileri ile doğrusal olmayan statik analiz
yöntemleri kullanılarak elde edilmiştir.
Oyulma derinliği arttıkça köprünün doğal titreşim periyodlarının, kesme
kuvvetlerinin ve eğilme momentlerinin arttığı, buna rağmen kazık yanal yük kapasiteleri
azalmıştır. Bu nedenle, analitik çalışmalarda gözlemlendiği gibi, oyulmanın, yanal yüklü
kazıkların davranışını önemli derecede etkilediği ve köprü bileşenleri ile zemin arasındaki
etkileşiminin köprü performans analizlerinde göz önünde bulundurulması gerektiği
saptanmıştır.

Abstract:
Bridge foundation scour is the most common cause for the failure of highway
bridges. The assessment of local scouring mechanism around bridge piers provides
information for decision-making regarding the pile footing design, predicting the safety
of bridges under critical scoured conditions, and as a result, may help prevent unnecessary
loses. Since scour in bridges is the water-induced erosion of soil particles around bridge
foundations, the loss of lateral load capacity at bridge foundations may induce bridges to
become highly vulnerable to failure when the effects of scour and earthquakes are
combined.
The present study evaluated the performance of bridges with reinforced concrete
(RC) pile foundations under effects of local scour. Thus, a RC bridge constructed over
Boğaçayı River in Antalya was selected as the case study and analyzed to evaluate the
structural behavior after probable scouring. In the study region, 2 soil types were present
including limestone and sand. The analysis of soil-pile foundation-structure interaction
was accomplished and the lateral behavior of the bridge was evaluated considering
different scour depths. Finite element models of pile groups were constituted using
computer, finally nonlinear static analysis methods by means of pushover curves were
carried out for evaluating the seismic performance of pile groups with different scour
depths.
As the scour depth increased, the fundamental periods, shear forces and the
bending moments were observed to increase while the pile lateral load capacities
diminished. Therefore, as investigated in the analytical studies, it was ascertained that the
scour substantially affected the behavior of laterally loaded piles and the interaction of
bridge components and soil should be taken into consideration during bridge
perforamance analyses.