Tarihi Taş Kemer Köprülerin Dinamik Davranışlarının Deneysel ve Sonlu Elemanlar Yöntemiyle Belirlenmesi

Abstract

Bu çalışmada, tarihi taş kemer yığma köprünün ölçekli modellemesi yapılmıştır. Ölçekli modellemenin analitik ve deneysel yöntemlerle sönüm oranları, mod şekilleri ve doğal frekansları elde edilmiştir. Deneysel yöntemlerden elde edilen veriler kullanılarak iyileştirilmiş sonlu eleman modeli hazırlanmıştır. Çalışmada önce tarihi taş kemer yığma köprüler hakkında genel bilgi verildikten sonra mevcut tarihi taş kemer köprünün 1/12.5 ebadında ölçekli modellemesi yapılmıştır. Sonrasında teorik, deneysel yöntemler ve iyileştirilmiş sonlu eleman hazırlamakla ilgili bilgiler sunulmuştur. Ölçekli modelin ANSYS Workbench yazılımı kullanılarak sonlu eleman modeli hazırlanmış ve dinamik karakteristikleri elde edilmiştir. Deneysel yöntem olarak kullanılan Operasyonal Modal Analiz yöntemi ile sonuç almak için ölçekli modelleme üzerine tek eksenli ivmeölçerler takılmıştır. Tek eksenli ivmeölçerde kanallı dinamik veri toplama cihazı ve ivme kayıt sistemine bağlanmıştır. Dış ortamdaki çevresel titreşime maruz bırakılarak dinamik karakteristikleri elde edilmiştir. Deneysel yöntemlerle elde edilen değerler baz alınarak teorik yöntemde yapılan kabullerden sadece sınır şartlarıyla oynayarak iyileştirilmiş sonlu eleman modeli hazırlanmıştır. İyileştirilmiş sonlu eleman modelinden elde edilen modal parametreler, deneysel olarak elde edilen modal parametreler ile uyum göstermiştir.

In this study, a reduced scale model of a historical masonry arch bridge is constructed in laboratory conditions. The dynamic characteristics (mode shapes, modal frequencies and damping ratios) of reduced-scale model of the historical masonry arch bridge are obtained by using both experimental and analytical techniques. The initial finite element model is calibrated based on the experimental analysis results; therefore calibrated finite element model of the model arch bridge was obtained. Firstly, general information about historical masonry arch bridges is presented and then construction procedures of 1/12.5 reduced-scale of historical masonry arch bridge are explained in this study. Furthermore, some instructions about theoretical, experimental and initial and calibrated finite element model are described. The finite element model of reduced-scale historical masonry arch bridge is generated by using ANSYS Workbench software and the dynamic characteristics of the arch bridge model are obtained. Operational Modal Analysis method is performed for experimental study. Uniaxial accelerometers are located on the reduced-scale arch bridge model. The accelerometers are connected to the data acquisition system and the signals are collected from a computer by using Testlab Network software program. The bridge model is subjected to environmental vibration and the dynamic characteristics of the bridge model are received. The initial finite element model is calibrated based on the experimental test results by changing boundary conditions. It is observed that there is a good corraletion between modal parameters obtained by experimental and calibrated finite element models.