Seismic Behavior Investigation of Arc Stone Bridges: Timisvat Bridge Case

Abstract

Stone arch bridges from Ottoman time are widely seen in Turkey. Not only being a bridge, stone arch bridges have significant role in cultural history of the country. Definition of structural behaviors for such historical bridges will have an important role in the protection process. In the present study, to determine seismic behavior of stone arch bridges, Rize-Ardeşen Çamlıhemşin region was studied. Timisvat bridge from 19th and 20th Century Ottoman time. The bridge was modelled through finite element method, and time history analyses were caried out. In the analyses, earthquake data were used from A soil class and B soil class. As a result of time history analyses, displacemets and stress values for each eartquake data were found and results were evaluated comparatively.

Keywords

• Arch Bridges, Historical Buildings, Finite Element Method, Time History Analysis

Taş Kemer Köprülerin Deprem Davranışlarının Değerlendirilmesi: Timisvat Köprüsü Örneği

Öz

Türkiye'de yaygın olarak görülen Osmanlı dönemi taş kemer köprüleri, kültürel tarihimizde önemli bir yere sahiptir. Bu tarihi köprülerin yapısal davranışlarının bilinmesi köprülerin korunmasında önemli rol oynayacaktır. Yapılan çalışmada, taş kemer köprülerin deprem davranışlarının belirlenmesi amacıyla, Rize-Ardeşen Çamlıhemşin yolu üzerindeki, 19-20. yy Osmanlı dönemi Timisvat tarihi köprüsü ele alınmıştır. Tarihi köprü, sonlu elemanlar yöntemiyle modellenmiş, model üzerinde deprem ivme kayıtları ile zaman tanım alanında dinamik analizler gerçekleştirilmiştir. Zaman tanım alanında yapılan analizler sonucunda her bir deprem kaydına ait yer değiştirme ve gerilme değerleri bulunmuş ve elde edilen sonuçlar karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Kemer Köprüler, Tarihi Yapılar, Sonlu Elemanlar Yöntemi, Zaman Tanım Alanında Dinamik Analiz

References

1. Ural, A., Oruç, S.¸Doğangün, A. ve Tuluk, Ö.İ.,(2008). Turkish Historical Arch Bridges And Their Deteriorations and Failures, Engineering Failure Analysis, 15, ss:43–53.
2. Ural, A.,(2005).Tarihî Kemer Köprülerin Sonlu Eleman Metoduyla Analizi, Deprem Sempozyumu Kocaeli.
3. Bayraktar, A., Altunışık, A. C., Türker, T., ve Sevim, B.,(2007). Tarihi Köprülerin Deprem Davranışına Sonlu Eleman Model İyileştirilmesinin Etkisi, Sixth National Conference on Earthquake Engineering,Istanbul, Turkey.
4. Toker, S., ve Ünay A. İ.,(2004). Mathematical modeling and finite element analysis of masonry arch bridges, G.U. Journal of Science, 17(2), pp:129-139.
5. Hatzigeorgiou, G.D. , Beskos, D.E., Teodorakopoulos, D.D. ve Sfakianakis, M.,(1999). Static And Dynamic Analysis Of The Arta Bridge By Finite Elements, Architecture and Civil Engineering, Vol. 2, No 1, pp:41 – 51.
6. Boothby, T. E.,(2001). Analysis of masonry arches and vaults ,Prog. Struct. Engng Mater,3, 2 (DOI: 10.1002/pse.84).
7. Fanning, P. J. ve Boothby, T. E.,(2001). Three Dimansional Modelling and Full-Scale Testing of Stone Arch Bridges, Computers and Sutructures, 79, pp:2645- 2662.
8. Aoki, T., Komiyama, T. ve Sabia, ve D. Rivella, D.,(2004). Theoretical And Experimental Dynamic Analysis Of Rakanji Stone Arch Bridge, Honyabakei, Oita, Japan, 7th International Conference on Motion and Vibration Control.

9. Hong Zong,Z., Jaishi, B., Ping Ge, J. ve Xin Ren, W.,(2005). Dynamic analysis of a halfthrough concrete-filled steel tubular arch bridge, Engineering Structures, 27, pp:3–15.
10. Rafiee, A., Vinches, M. ve Bohatier, C.,(2008). Application of the NSCD method to analyse the dynamic behaviour of stone arched structures, International Journal of Solids and Structures, 45, pp:6269–6283.
11. Pelà, l., Aprile, A. ve Benedetti, A.,(2009). Seismic Assessment of Masonry Arch Bridges, Engineering Structures,31, pp:1777-1788.
12. Bayraktar, A., Altunışık, A.C., Sevim, B. ve Türker, T., (2009). Kömürhan Köprüsünün Sonlu Eleman Model İyileştirilmesi, İMO Teknik Dergi,Yazı 307,ss:4675-4700.
13. Yıldız, İ., ve Koç, E., (2010). Mardin’deki Tarihi Köprüler Üzerine Bir Değerlendirme, Mukaddime, Sayı 2.
14. Sayın E., Karaton M. , Yön B., Calayır Y., (2011). Tarihi Uzunok Köprüsünün Yapı Zemin Etkileşimi Dikkate Alınarak Doğrusal Olmayan Dinamik Analizi, 1. Türkiye Deprem Mühendisliği ve Sismoloji Konferansı 11-14 Ekim 2011 – ODTÜ – ANKARA