Köprülerde kurşun çekirdekli elastomer mesnet tasarımı ve köprü deprem davranışı üzerindeki etkilerinin incelenmesi
Design of lead rubber bearings for bridges and their effects on bridge earthquake behaviour
Yazar: YERSAIYN BEXULTAN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ALİ İHSAN KARAKAŞ
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Bu çalışmada üç açıklıklı kutu kesitli bir karayolu köprüsünün sismik yalıtımı için kurşun çekirdekli elastomer mesnet tasarımı gerçekleştirilmiştir. Ayrıca elastomer mesnetin ve köprü kolon yüksekliğinin köprü deprem tepkileri üzerindeki etkileri incelenmiştir. Bu amaçla ankastre ve elastomer mesnetli köprülerin yatay tasarım tepki spektrumu etkisinde elde edilen periyot, yerdeğiştirme ve kolon kesit tesirleri farklı kolon yükseklikleri için karşılaştırılmıştır. Bunlara ek olarak elastomer mesnetin davranışını etkileyen sıfır yerdeğiştirmedeki dayanım kuvveti ve ikincil rijitlik özelliklerinin köprü tepkileri üzerindeki etkileri incelenmiştir. Çalışmada çok sayıda parametrik yapısal analize ihtiyaç duyulması sebebiyle CSiBridge ticari köprü programının Açık Uygulama Programlama Arayüzü (OAPI) özelliğinden yararlanılarak MATLAB programlama dili aracılığıyla bir yazılım geliştirilmiştir. Bu yazılım ile tüm analizler otomatikleştirilmiş ve hızlı bir şekilde gerçekleştirilmiştir.
Gerçekleştirilen tasarımlar ve yapısal analizler sonucunda elastomer mesnet tasarımında alt ve üst sınır mesnet özelliklerinin köprü tepkileri üzerindeki etkileri görülmüştür. Ayrıca elastomer mesnetin mesnetsiz duruma göre köprü tepkilerini önemli ölçüde azalttığı ve kısa kolonlu köprülerde daha da etkili olduğu sonucuna varılmıştır. Son olarak elastomer mesnet tasarımında mesnet dayanım kuvveti ve ikincil rijitlik değerlerinin seçiminin köprü tepkilerini azaltmadaki önemi fark edilmiştir.

Abstract:
A lead rubber bearing for seismic isolation of a three-span highway bridge with box girders was designed in this study. Also, the effects of lead rubber bearings and bridge column height on the bridge earthquake responses were investigated. For this purpose, a fixed based and an isolated bridge were analyzed using horizontal design response spectrum and the period, displacement and column internal forces were compared for different column heights. Additionally, the effects of characteristic strength and post-elastic stiffness, which determine the behavior of an elastomer bearing, on the bridge responses were investigated. An hand-made program was developed through the MATLAB programming language by utilizing the Open Application Programming Interface (OAPI) feature of the CSiBridge commercial bridge program in order to be able to conduct a large number of structural analyses parametrically. All the required analyzes were performed automatically and quickly with the help of this program.
As a result of the conducted designs and structural analyses, the effects of the lower and upper bearing properties on the bridge responses in bearing design were observed. In addition, it was concluded that the lead rubber bearings significantly reduce the bridge responses compared to the fixed base and they are even more effective in bridges with short columns. Finally, the importance of careful selection of the bearing characteristic strength and post-elastic stiffness values in the bearing design was realized for decreasing the bridge responses.