Tarihi taş köprülerin sonlu elemanlar yöntemi ile kemer formunun dinamik etkiler altında yapısal olarak değerlendirilmesi
Structural evaluation of historical stone bridges with finite element method under dynamic effects of arch shape
Yazar: GÜLŞAH ÇUFALI
Danışman: DOÇ. DR. MEMDUH KARALAR
Zonguldak Bülent Ecevit Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
İnsanlığın başlangıcından bu yana, insanı kendi yaşam alanını genişletmeye iten yeni yerler keşfetme isteği köprünün oluşumuna zemin hazırlamıştır. Bu nedenle coğrafi engelleri aşmak için köprüleri inşa etmişlerdir. İnşa edilen bu köprüler güzellik, estetik, görkemli gibi avantajları olduğu kadar günümüz yükleri için yetersiz kapasite de olması köprülerin dezavantajıdır. Bu nedenle günümüz şartlarına göre sayısal analiz yöntemleri ile köprüleri statik ve dinamik olarak gerçeğe uygun analiz etmek mümkün olmaktadır.
Bu tez çalışmasında, Kemer formunun kalınlık ve yükseklik olarak değişiminin köprü üzerindeki etkisi sayısal analiz olarak incelenmiştir. Bu nedenle Ege Bölgesinde yer alan Afyonkarahisar İscehisar ilçesinde bulunan tarihi Antik İscehisar Köprüsü sayısal uygulama olarak seçilmiştir. Antik İscehisar Köprüsü Solidworks programı ile modellenmiş ve ANSYS programı yardımıyla statik ve dinamik olarak analiz edilmiştir. Köprüye kendi ağırlığı ve hareketli yük statik analiz olarak uygulanmıştır. Dinamik analiz için, Pasifik Deprem  Mühendisliği Araştırma Merkezi (PEER)'den alınan farklı karakterdeki 10 fay hareketinin tarihi köprü üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Sayısal analizlerde Rayleigh sönüm oranı %5 olarak uygulanmıştır. Uygulanan analizler doğrutusunda meydana gelen asal gerilme ve deformasyon bölgeleri belirlenmiştir. Köprüye lineer olarak uygulanan analizler sonucunda kontur diyagramı, çizelge ve tablolar karşılaştırılmalı şekilde verilmiştir. Lineer analiz sonucuna göre riskli görülen sayısal uygulama nonlineer analiz olarak incelenmiştir. Köprüye uygulanan nonlineer analiz sonuçları lineer analiz sonuçları ile karşılaştırılmıştır. 
Sonuç olarak uygulanan analizler doğrultusunda, tarihi yığma köprülerin taşıyıcı elemanı olarak kemer elemanının yapının davranışında önemli bir etken olduğu belirlenmiştir. Tarihi köprülerde kemer formunun daha ayrıntılı çalışmalar yapılmasının gerekliliği sonucuna varılmıştır.

Abstract:
Since the beginning of humanity, the desire to discover new places that expand one's living space has paved the way for the creation of bridges. Therefore, they have built bridges to overcome geographical obstacles. While these bridges have advantages such as beauty, aesthetics, and grandeur, they also have the disadvantage of inadequate capacity for today's loads. Therefore, it is possible to analyze the bridges realistically using numerical analysis methods suitable for today's conditions.
In this thesis, the effect of the change in thickness and height of the arch form on the bridge was investigated as a numerical analysis. For this reason, the historic Antik Iscehisar Bridge located in the Iscehisar district of Afyonkarahisar in the Aegean Region was selected as a numerical application. The Antik Iscehisar Bridge was modeled with Solidworks program and analyzed statically and dynamically with the help of ANSYS program. The bridge was subjected to its own weight and moving load as a static analysis. For dynamic analysis, the effect of 10 different fault movements with historical character obtained from The Pacific  Earthquake Engineering Research Center (PEER) on the bridge was investigated. In the numerical analyses, Rayleigh damping ratio was applied as 5%. The areas of principal stress and deformation resulting from the applied analyses were determined. Contour diagrams, tables, and charts were given in a comparative manner based on the results of linear analysis applied to the bridge. The numerical application considered risky according to the linear analysis was examined as a nonlinear analysis. The results of the nonlinear analysis applied to the bridge were compared with the results of the linear analysis.
As a result of the applied analyses, it was determined that the arch element is an important factor in the behavior of the historic masonry bridges as a load-bearing element. It was concluded that more detailed studies on the arch form in historic bridges are necessary.