Silindir köprü ayağındaki oyulma oluşumuna taban eşiklerinin etkisi
The effect of bed sills on the scouring formation around a cylindrical bridge pier
Yazar: ABDULLAH KÜRŞAT DEMİR
Danışman: DOÇ. DR. NİHAT EROĞLU
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Türkiye'de ve Dünya'da birçok köprü çeşitli nedenlerle hasara uğramakta ve yıkılmaktadır. Köprü yıkılmalarının ana nedenlerinden birisi de köprü ayaklarının temellerinin akarsudaki akımla oyulması ve bu nedenle stabilitelerinin bozulmasıdır. Bu çalışmada köprü ayaklarındaki yerel oyulmalar incelenmiş ve akım şartlarının düzenlenmesi ile oyulmayı engelleyici tedbirlerin etkinliği deneysel olarak araştırılmıştır. Deneyler Gazi Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü bünyesinde bulunan Akışkanlar Mekaniği Laboratuvarındaki dikdörtgen kesite sahip taban eğimi 0,001, uzunluğu 10,8 m, genişliği ve derinliği ise 0,5'er m olan kanalda gerçekleştirilmiştir. Deneyler üniform akım şartlarında ve nispeten üniform sediment taneleriyle gerçekleştirilmiştir. Üniform akım ve sediment başlangıç hareketinin tayini için deneyler yapılmıştır. Q=10 lt/s' lik debide akımın üniform olduğu ve sediment başlangıç hareketi için kritik şartların sağlandığı tespit edilmiştir. Deneylerde üç farklı çapta silindirik köprü ayağı ile çalışılmıştır. Üniform akım şartları için söz konusu bu köprü ayaklarında oluşan oyulma çukurunun derinliği ve geometrisi tespit edilip ölçülmüştür. Bunun akabinde oyulmayı engelleyici olarak taban eşikleri kullanılarak taban eşiklerinin köprü ayağına olan uzaklığının oyulmaya olan etkisi araştırılmıştır. Her bir deney sonucunda oyulma çukurunun derinliği ve geometrisi kayıt altına alınmıştır. Taban eşiklerinin yerel oyulmanın gelişimini engelleyici etki yaptığı görülmüştür. Buna ek olarak, gözlemler neticesinde taban eşiklerinin at nalı çevrintilerinin yapısını bozduğu sonucuna varılmıştır. Bu çalışmadan elde edilen en belirgin sonuç köprü ayağı çapı ne olursa olsun köprü ayağının hemen mansabına yerleştirilen taban eşiğinin oyulma derinliğini her durumda %25 oranında azaltmış olmasıdır.

Abstract:
Many bridges in Turkey and in the World are damaged and collapsed for various reasons. One of the main reasons for bridge failures is that the pier foundations are scoured by the river flow and thus the stability of the bridges are lost. In this study, local scouring of bridge piers was examined and the effectiveness of flow altering countermeasures to prevent local scouring was investigated experimentally. The experiments were conducted in a flume that has 0,001 bottom slope 10,8 m length, 0,5 m width and 0,5 m depth, located in the Fluid Mechanics Laboratory of Gazi University, Faculty of Engineering, Department of Civil Engineering. The experiments were carried out under uniform flow conditions and nearly uniform sediments were used. Tests were conducted to determine the uniform flow condition and the initiation of sediment motion. It was found that uniform flow and the critical conditions for initiation of sediment motion were obtained at the discharge of Q = 10 l/sec. Three different cylindrical bridge piers were used in the experiments. For uniform flow conditions, the depth and geometry of the scour hole around bridge piers were determined and measured. Subsequently, the effectiveness of the distance of the bed sill to the bridge pier was investigated by using the bed sills to prevent scouring. At the end of each experiment, the depth and geometry of the scour hole were recorded. It was observed that the bed sills have an inhibitory effect on the development of local scouring. In addition, observations have resulted in the fact that the bed sills ruin the mechanism of the horseshoe vortex. The most obvious result obtained from this study is that regardless of the diameter of the bridge pier, the depth of the local scouring around bridge pier has always been reduced by 25% when the bed sill is placed immediately downstream of the bridge pier.