Tarihi yığma köprü hasarlarının analitik model ve deneysel yöntemlerle belirlenmesi
Damage detection of historical masonry bridges with analytical model and experimental techniques
Yazar: EMRE ALPASLAN
Danışman: PROF. DR. ZEKİ KARACA
Ondokuz Mayıs Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
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.

Abstract:
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.