Search

Bu tez çalışmasında, sıvılaşan bir zemin üzerinde bulunan önüretimli dengeli konsol köprülerin sismik davranışı incelenmiştir. Sıvılaşma, deprem anında zeminde bulunan kum tabakasının çok büyük hareketleri sonucu yapılara zarar veren bir olaydır. Hala araştırmalara konu olan bu konuda, depremden dolayı oluşan yanal kaymalar çeşitli yönetmeliklerde bulunabilir. Yanal yayılmanın atalet ve kinematic etkileri sıvılaşma durumu, sıvılaşmama durumu, kuvvete dayalı methodlar ve deplasmana dayalı methodlar olmak üzere dört farklı yöntemle incelenmiştir. Bu çalışmanın amacı, çeşitli yaklaşımlarla yapıda oluşan etkileri tanımlamaktır. Tek yönlü saha etki analizi ile, sıvılaşmanın spectral ivmelere etkisi hesaplanmıştır. Zemin-kazık etkileşimi için bazı yönetmelikler p-y eğrilerini önermiştir. Ayrıca, dizayn spektrumunun sıvılaşma durumunda kullanabileceği de eklenmiştir. Bu yüzden atalet analizlerinde hem sıvılaşma ve sıvılaşma olmayan Zemin için 2 ayrı hesap yöntemi kullanılmıştır. Zeminin kinematik etkilerinde, yanal yayılma incelenmiştir. Bu amaçla, farklı zemin profilleriyle beraber farklı pik ivmelerle şekil değiştirmeler bulunmuştur. Bu zeminlere ait p-y eğrileri modellenerek üstyapıya olan etkileri tartışılmıştır.Yapı periyodunun atalet analizinde çok önemli olduğu görüşmüştür. Ayakların tasarımında ise sıvılaşmanın gözlemlendiği ivme spektrumları daha kritik olarak gözlemlenmiştir. Deplasman uygulanan kazıklarda, kuvvetlerin daha fazla olduğu görülmüştür. Sıvılaşmanın uzun periyotlu yapılara çok büyük ölçüde etkide bulunduğu görülmüştür. In this thesis, the seismic behavior of a typical segmental precast balanced cantilever bridge over liquefiable soils is investigated. Liquefaction is a phenomenon that is triggered by large movements of the sand layer during earthquakes and cause damage to structures. The subject is still under investigation, approaches for liquefaction induced lateral spreading calculations can be found in the literature. Inertial and kinematic effects of the lateral spreading were studied with a total of four different approaches which are the non-liquefied scenario, liquefied scenario for inertial analysis, force-based method case and displacement-based method for kinematic analysis. The focus of this study is given to identify the changes in the structural response of case study bridge using different approaches. In inertial analysis, liquefaction effect on acceleration response spectrum was estimated via one-dimensional site response modeling. Some specifications have offered p-y curves for soil-pile interaction. Also, they suggest that the design response spectrum can be used in the case of liquefaction. Therefore, the liquefied and non-liquefied configuration was set up in this thesis for inertial analysis of this kind of bridge. In kinematic effects of soil, lateral spreading which is one of the major damaging mechanism of liquefaction also investigated. In this purpose, different soil profiles having different peak ground accelerations, the shear strain of the soil were analyzed. P-y curves belonging to the soil profile had been modeled and their effects on superstructure and infrastructure were discussed. It was observed that the structure period is highly important in considering inertial analysis. Pier seismic design forces are critical in liquefied response-spectrum models than non-liquefied one which is design spectrum. Also, pile forces were more critical in displacement applied lateral spreading. Then other methods, liquefaction effects on the spectrum can significantly alter the structural response for long period structures. 179

Bu çalışma, yüksek hızlı tren köprülerinde kullanılan mesnet elemanlarının çeşitli deprem etkileri altındaki davranışlarının incelenmesini ve farklı mesnet tiplerinin (elastomer mesnet ve pot mesnet) deprem etkileri altındaki davranışlarının birbirleriyle kıyaslanmasını içermektedir.Bu çalışmada gerçek deprem verileri kullanılmıştır. Depremler seçilirken günlük yaşamda en çok karşılaşılan durumlarla örtüştürülerek gerçekçi yaklaşımlar ve sonuçlar elde edilmesi planlanmıştır. 6.0, 6.5, 7.0 büyüklüğündeki depremlerin, deprem merkezinden en az 15 km en fazla 30 km mesafede yer alan C ve D sınıfı zemin üzerindeki etkilerinin değerlendirilmesi amaçlanmıştır. Deprem büyüklüğü ve zemin sınıfı parametreleri ile 6 farklı veri grubu oluşturulmuş, her veri grubu için 7 farklı deprem verisi kullanılmıştır.Mesnet tipine göre davranış kıyaslaması için kullanım yaygınlığı göz önüne alınarak elastomer mesnet ve pot mesnet tipleri seçilmiştir. Elastomer mesnet tipi kullanılarak modellenen köprülerde her bir kirişin altına bir elastomer mesnet konması bir durum; enleme kirişi yardımıyla daha az sayıda elastomer mesnet kullanılması ikinci bir durum; pot mesnet kullanılarak modellenen köprü durumu da üçüncü durum olarak değerlendirilmiştir.95 metre uzunluğunda, 3 açıklıklı, orta ayak yükseklikleri 15 er metre olan simetrik bir köprü hesaplar için seçilmiştir. Köprünün analizler için kullanılacak sayısal modeli SAP2000 v14.2.2 kullanılarak oluşturulmuş ve deprem verileri ile mesnet özellikleri modele uygulanarak analizleri yapılmıştır. Bu çalışma ile mesnet tiplerinin gerçek deprem verileri altındaki davranışları, zemin sınıfına ve deprem büyüklüklerine bağlı olarak değerlendirilmiştir. This study covers the investigation of behavior and comparison of two bearing types (elastomeric and pot bearings) under earthquake effects. Real earthquake records are used in this study. Earthquake selection is an important process. The plan behind the selection process is to cover the earthquakes with high occurrence rates in real life and to gain more realistic results. Magnitudes of selected earthquakes are 6.0, 6.5 or 7.0. The location assumed at which the effects of earthquakes investigated is 15 to 30 km away from the fault. Soil class of the assumed location is either C or D. Depending on earthquake magnitude and soil properties, 6 data groups are formed. In each group, 7 different earthquake data are taken into consideration.To make a comparison between the behavior of different bearing types, elastomeric and pot bearings are chosen since they are the most widely used bearing types. For elastomeric bearing used cases; case 1 is using elastomeric bearing under each beam and case 2 is using less elastomeric bearing under the cross beam. In pot bearing case, say case 3, the same amount of bearings is taken into the account as in case 2 of elastomeric bearing is used.This study has been done for the bridge which is 95-meter-long with 3 spans and 2 piers. Each pier has a height of 15 meters. For the analytic model and structural analysis finite element program, SAP2000 v.14.2.2 has been used. Within this study behavior of bearings under real earthquake effect depending upon magnitude and soil properties are investigated. 205

Köprü tasarımlarında özel şartlara ve ihtiyaçlara bağlı olarak farklı köprü şartnameleri kullanılmaktadır. Her köprü şartnamesinin kendisine özel tasarım gereklilikleri ve yapısal güvenlik marjları bulunması sebebiyle aynı köprü açıklıkları için farklı köprü kesitleri ortaya çıkabilmektedir. Literatürde, güvenirlik indeksinin köprü yapı emniyetinin değerlendirmesinde temel ölçülerden biri olarak kabul edildiği görülmektedir. Bu tez çalışmasında, Amerikan ve Avrupa köprü şartnamelerine göre tasarlanan öngermeli köprü kirişlerinin güvenirlik seviyeleri hesaplanmış ve karşılaştırılmıştır. Bu çalışmadaki temel amaç köprü tasarım pratiğinde ağırlıklı olarak kullanılan Amerikan ve Avrupa köprü şartnamelerinin mukayese edilerek bu şartnamelerin yapısal güvenlik seviyeleri arasındaki farkın belirlenmesidir. Bu çalışma kapsamında, 25 m, 30 m, 35 m ve 40 m açıklıklarındaki köprüler dikkate alınmıştır. Türkiye'de köprü tasarımlarında sıklıkla kullanılan KGM-45 tipi kamyon yükü Amerikan şartnamesine göre yapılan tasarımlara esas olmak üzere hareketli yük olarak belirlenmiştir. Avrupa şartnamesine ilişkin hesaplamalara esas olarak ise aynı şartnamede belirtilen bir numaralı hareketli yük modeli göz önünde bulundurulmuştur. Güvenirlik indeksinin hesaplanabilmesi için gerekli olan yük ve dayanıma ilişkin belirsizlikler yerel kaynaklardan elde edilen veriler ve uluslararası çalışmalar dikkate alınarak belirlenmiştir. Different bridge specifications are used in bridge designs depending on special conditions and needs. Since each bridge specification has its own specific design requirements and structural safety margins, different bridge cross-sections can appear for the same bridge spans. In the literature, it is seen that the reliability index is accepted as one of the basic measures in evaluating structural safety of bridges. In this thesis, the reliability levels of prestressed bridge girders designed according to American and European bridge specifications are calculated and compared. The main purpose of this study is to compare the American and European bridge specifications, which are used predominantly in bridge design practice, to determine the difference between the structural safety levels of these specifications. In this study, bridges with span lengths of 25 m, 30 m, 35 m and 40 m were taken into consideration. KGM-45 type truck loading which is frequently used for bridge design in Turkey was determined to be live load model designed according to AASHTO LRFD specification. Eurocode load model 1 has been taken into consideration as a live load model calculated based on EUROCODE provisions. The uncertainties regarding the load and resistance components required to calculate the reliability index have been determined by considering the data obtained from local sources and international studies. 128

Bu çalışmada, `Omurga Sönümleyici` adlı yeni hibrit bir enerji sönümleyici sunulmaktadır. Sunulan cihaz iki ana bileşenden oluşmaktadır: viskoelastik (VE) birim ve büyütücü mekanizma. Enerji sönümlenmesi VE birimdeki deformasyonlardan ve mekanizma içindeki katı sürtünmeden meydana gelmektedir. Mekanizma, elastik kalacak şekilde tasarlanmıştır. Cihazın etkinliği, tam ölçekli prototip testlerinin nümerik simülasyonları ile doğrulanmıştır.Cihaz bileşenlerinin üretimi için üç boyutlu bir katı modeli detaylı olarak oluşturulmuştur. Üretilen prototip belirli frekans ve deplasman aralıklarında sinüsoidal deplasman girdileri için test edilmiştir. Testler sonucunda, cihazın önemli büyüklükte enerji sönümleme kapasitesi olduğu görülmüştür. Bu testlerle, cihazın davranışı ayrıntılı olarak gözlemlenmiş ve tasarım parametrelerinin Omurga sönümleyicinin performansındaki etkileri belirlenmiştir.Üretilen cihaz 100 yükleme çevriminden sonra hasarsız kalarak, kararlı ve tatmin edici bir histeretik performans göstermiştir. Testler sonucunda, cihazın dayanımında veya rijitliğinde azalma gözlemlenmemiştir. Testler sırasında ölçülmeyen parametrelerin de incelenmesi için nümerik simülasyonlar yapılmıştır. Bu amaçla, sonlu elemanlar analiz programı ABAQUS'te cihaz prototipinin detaylı üç boyutlu nümerik modeli oluşturulmuştur. Nümerik model test sonuçlarıyla doğrulanmıştır. Test sonuçları değerlendirilerek cihazın davranışı incelenmiş ve modelleme parametreleri için alt ve üst sınır değerleri elde edilmiştir. Son aşamada, omurga sönümleyicilerle donatılmış beş tane binanın şiddetli yer hareketleri altındaki tepkisi incelenmiştir. Yapısal davranışta önemli ölçüde iyileşme kaydedilmiştir. Bu araştırmanın nihai hedefi ve katkısı üç aşamada özetlenebilir: (1) yeni bir patentli pasif enerji sönümleme cihazının sunulması; (2) bu cihazın performansının değerlendirilmesi ve (3) cihaz davranışının kontrolü için tasarım parametrelerinin belirlenmesi. A new hybrid energy dissipation device named as `Backbone Damper` is introduced. The device assembly is composed of two main components: a viscoelastic (VE) unit and an internal displacement amplification mechanism. Energy dissipation is generated through deformations of the VE unit and friction within the mechanism. The mechanism is designed to remain elastic. The effectiveness of the device is verified through numerical simulations of tests of full-size prototypes. A comprehensive three-dimensional solid model of the device is developed to produce the parts of the assembly. The manufactured prototypes are tested under reversed sinusoidal cycles of displacement inputs over a range of frequencies and displacements. The test results evidence a promising device with significant energy dissipation capacity and stable behavior. Prototype tests are used to monitor the device response under different dynamic motions to quantify the design parameters of expected prevalent effect on the Backbone damper performance. The device demonstrates a stable hysteretic performance, satisfactory energy dissipation capacity and no damage after 100 cycles of reversed loading. Neither strength nor stiffness degradation are observed in the device performance.Numerical simulations are performed to monitor some of the parameters that are not measured during tests. To this aim, detailed three-dimensional numerical models of a prototype are developed in ABAQUS finite element analysis software. The numerical model is verified against the test results of the device. The test results are also studied to analyze the device behavior and provide estimates for the upper and lower bound values of device modelling parameters. Finally, the response of five buildings equipped with Backbone dampers under an ensemble of strong ground motions is analyzed. A significant improvement of structural response is recorded. The final aim and contribution of the research can be divided in three modules: (1) introduction of a new patented passive energy dissipation device; (2) assessment of its performance and (3) setting design parameters to control its response. 273

Köprü mühendisliğinde sismik analiz ve dizayn yaygın uygulamalar olup, mühendislik açısından tecrübe ve bilgi gerektirmektedir. CALTRANS (2010) ve AASHTO (2007) gibi teknik şartnameler bu konuda gerekli bilgiyi sağlamaktadır. Önerilen metodlar, tepki spectrumu analizi ve zaman tanımlı analiz metodlarını kapsamaktadır. Genel olarak bu metodlar basit yapıların dinamik davranışlarını belirlemede yeterlidir Fakat, sözkonusu yapı uzunsa ve/veya değişken zemin koşullarına tabiyse bu durum değişmektedir. Böyle durumlarda zemin yapı etkileşimi ve zemin büyütme etkileri de gözönüne alınmalıdır. Çoklu Mesnet Sismik Analizi, bu etkileri dinamik model davranışına başarılı bir şekilde yansıtan bir metottur. Bu metotda, her bir mesnete etrafındaki zemin koşullarına uygun olarak büyütülmüş ve herbiri farklı olan yer hareketleri verilir. Bu çalışmada Türkiye'nin Bursa şehrinde bulunan uzun bir viyadüğün Çoklu Mesnet Sismik uyarımı altındaki dinamik davranışı incelenmiştir. Modelin toplamda dört farklı yükleme durumunda analizi yapılmış ve her bir durumda analizin detayı arttırılarak yerel zemin koşullarını daha iyi yansıtır bir duruma getirilmiştir. Son yükleme durumunda (Durum 4), Çoklu Mesnet Sismik analizinin tüm etkileri gözlemlenebilmektedir. Bu yükleme durumları 6 farklı yer hareketi ile tekrarlanmış ve bulunan sonuçlar her yer hareketi için kendi içinde kıyaslanmıştır. Bu tezde elde edilen sonuçlar, yerel zemin koşullarını gözönünde bulundurmayan basitleştirilmiş analiz ve modelleme tekniklerinin sonuçları önemli derecede güvenli ya da güvensiz tarafta tahmin ettiğini göstermektedir. Bunun yanında, büyük ve kompleks yapılarda dinamik yapı davranışının yeterli kesinlikte tahmin edilebilmesi için, modellemeye zemin yapı etkileşiminin dahil edilmesinin gerektiği sonucuna varılmıştır. Elde edilen sayısal veriler, Çoklu Mesnet Uyarımı durumunda, bütün mesnetlere aynı yer hareketinin verildiği duruma göre önemli derecede farklı yüklerin ve deplasmanların elde edildiğini göstermektedir. Seismic design and analysis are common practices in bridge engineering which require both knowledge and experience. Technical standards, such as CALTRANS (2010) and AASHTO (2007) provide guidance on the analysis with the methods ranging from Response Spectrum Analysis (RSA) to Time History Analysis (THA). These methods are usually sufficient for obtaining the seismic behavior of common structures and capture the dynamic behavior with decent accuracy. However, this may not be the case for structures which span long distances and/or subject to significantly varying soil conditions. In such cases, Soil Structure Interaction (SSI) and site-response effects should also be taken into consideration. Multi-Support Excitation (MSE) is a dynamic analysis approach which reflects such effects on analyzed models with accuracy. In this method, supports of the structures are excited with different ground motions which are amplified according to the soil conditions present at these supports. In this thesis, finite element model of a very long viaduct, which is located at Bursa, Turkey, is developed and analyzed under the effects of Multi-Support Excitation. The model of the viaduct is analyzed for four different loading cases. With each case, complexity of the analysis is increased, reflecting the non-uniformity of the soil conditions more apparently. In the last case, (Case 4) a complete Multi-Support Excitation analysis is carried out. These analysis cases are repeated with 6 different bedrock motions as input and the results are compared for each loading case. Findings of this thesis show that for complex bridges which have heterogeneous soil conditions beneath, using simplified analysis methods which does not consider local soil conditions may end up underestimating or overestimating the results significantly. Additionally, Soil Structure Interaction should also be included in models for complex and long structures to obtain more accurate results. Numerical results of this study show that analyzing long structures under Multi-Support Excitation (MSE) yields significantly different forces and displacements compared to the case where THA analysis is carried out with identical input motions applied at supports. 172

Türkiye'de meydana gelen son üç büyük deprem göz önüne alındığında, köprülerin deprem performansının çok iyi olduğu ortadadır. Köprüler ulaşım ağının en önemli elemanlarından biridir ve maruz kaldıkları depremler sonrasında ayakta kalmaları çok önemlidir. Depremler esnasında oluşan hasarların çok az oluşu bir başarı gibi görünse de bu durum bir taraftan da tasarımda gereğinden fazla emniyet faktörlerinin gömülü olduğuna işaret etmektedir. Bugüne kadar Türkiye'de inşa edilen köprüler AASHTO (American Association of State Highway and Transportation Officials) LFD Köprü Tasarım Şartnamesi'nin değiştirilmiş bir versiyonuna göre tasarlanmaktaydı. Karayolları Genel Müdürlüğü ve ODTÜ işbirliği ile hazırlanan Türkiye Köprü Mühendisliğinde Tasarım ve Yapıma İlişkin Teknolojilerin Geliştirilmesi Kılavuzu oluşturulsa da henüz yaygın olarak kullanıma geçilmemiştir. Bu yüzden bu araştırma kapsamında köprüler AASHTO LFD' ye göre tasarlanmıştır. Bu çalışmada, farklı köprü açıklık sayısı, kolon yüksekliği ve kolon uzun kenar boyutu seçilerek köprü modelleri oluşturulmuştur. Köprü kolonları dolu ve etkin kesite göre tasarlanmıştır. Kolonların korozyona bağlı 50 yıllık bozulma durumu modellenmiştir. Köprü ilk durumu ve 50 yıllık bozulma sonrası durumu karşılaştırılmıştır. Araştırmalar sonucunda Türkiye'deki köprülerin tasarımında dolu kolon kesitleri kullanıldığı için, aşırı güvenli sonuçlar elde edildiğine kanaat getirilmiştir. Ek olarak bir bozulma modeli önerilip, bozulmaya bağlı ortalama dayanım kaybı saptanmıştır. Considering the latest three major earthquakes occurred in Turkey, the performance of the bridges could be evaluated as successful. Bridges are one of the most important members of transportation network and it is important for them to survive during earthquakes. Contrary to the general belief, minimum damage during earthquakes mean very high safety factors included to the design rather than a success. Up to now, the bridges designed in Turkey are based on AASHTO (American Association of State Highway and Transportation Officials) and a modified version of LFD Bridge Design Specification. General Directorate of Highways (KGM) and Middle East Technical University (METU) conducted a project, (Türkiye Köprü Mühendisliğinde Tasarım ve Yapıma İlişkin Teknolojilerin Geliştirilmesi Kılavuzu ) based on Load and Resistance Factor Design (LRFD) to update current practice in Turkey. However this recently published specification has not been used widely in design practice. For this reason, in this study the bridges are designed based on AASHTO LFD. By selecting different number of spans, column heights and lengths of column long side, the models are generated. The bridge columns are designed with gross and effective sections. The effect of 50 years of deterioration is taken into consideration and the initial and final conditions of bridges are compared. Based on this study, it is concluded that, overdesigned bridges are obtained due to selection of gross section columns. In addition, a deterioration model and average strength loss due to deterioration are proposed 139

Köprü ayaklarındaki oyulmalar, köprülerde ciddi hasarlara ya da göçüklere sebep olmaktadır. Depremden önce ayağı oyulmuş olan köprülerin deprem davranışı çalışmaları oldukça sınırlıdır. Deprem ise köprülerin hasar görme ve göçme sebepleri arasında ileri sıralarda olmasa da oyulma ile birleştiğinde yapıyı kolayca zarar görebilir hale getirmektedir. Köprü tasarımları yapılırken deprem dikkate alınıyor olsa da oyulma ve depremin ikili etkisi ülkemizde incelenmemektedir. Bu çalışma, orta ayağı oyulmuş köprülerde deprem performansını inceleyerek değişimleri oransal olarak değerlendirmeyi hedeflemektedir. Bu bağlamda; iki açıklıklı betonarme örnek bir köprü seçilerek analizler onun üzerinden yapılmıştır. Altı farklı dönüş aralığına sahip taşkın için su yüzü profilleri hidrolik analizler sonucunda elde edilmiş ve dört farklı dönüş aralığına sahip deprem altında tepki spektrum analizi yapılmıştır. Analizlerde zeminin iki katmanlı; kum ve kil ve tek katmanlı; sadece kum olduğu senaryolar incelenmiştir. Analiz sonuçları yapı doğal periyotlarının uzadığını ve kolona gelen momentlerin azaldığını göstermektedir. Bunun sonucunda kolon kapasitesinde oyulma miktarına bağlı olarak artış gözlenmiştir. Diğer taraftan, oyulmadan dolayı kazıkların taşıma gücünde azalma meydana geldiği ve oyulma miktarına bağlı olarak kazıklara gelen kesme kuvveti ve momentlerin arttığı görülmektedir. Yüzey sürtünmesinin kaybına bağlı olarak kazıkların taşıma kapasitesinin azalması ile köprü stabilitesi daha şüpheli duruma gelmektedir. Scour under bridge foundations typically causes serious defects or failures. The studies on seismic behavior of bridges scoured prior to earthquake are very limited. Although earthquakes are not one of the top reasons for bridge failures or damages, when the effects of earthquakes and scour are combined, the structure can become highly vulnerable to failure. In Turkey, during the design process of bridges, the earthquake effects are seriously considered, but the combined effect of scour and earthquake is not normally analyzed. This study aims to evaluate differences of structural behavior proportionally in scoured and not scoured bridges. In this context, a two-span reinforced concrete bridge is selected for this study. For six different flood conditions, water surface profiles are obtained via hydraulic analysis and response spectrum analyses are made for earthquakes with four different return periods. There are two ground structure scenarios studied in analyses; two layers with sand and clay and one layer of sand. The results have shown that the moments on columns and the fundamental periods of the structure are decreased. As a result, an increase in column capacity is observed to be dependent on the scour depth. On the other side, it is seen that pile capacities decrease and shear force and moments on piles increase due to scour. The stability of the bridge becomes more questionable as the pile load carrying capacity decreases due to loss of skin friction. 161

Bu çalışma kapsamında, AASHTO LRFD teknik şartnamesine göre tasarımı yapılan ardgermeli dengeli konsol köprülerin, Türkiye şartlarındaki güvenilirlik endeksleri incelendi. Köprü ana açıklıkları 90, 120, 150 ve 180 metre olan 4 adet köprü üzerinde çalışmalar yapıldı. 3 tip kamyon yükü kullanıldı; H30-S24 (şu anda Türkiye'deki köprülerin tasarımında kullanılmakta), HL-93 (AASHTO köprü teknik şartnamesinden), KGM-45 (hem aks hem yayılı yük içeren yeni bir yük tipi). Kamyon yüklerinin istatistiksel parametreleri, Karayolları Genel Müdürlüğünden alınan kamyon yükü dataları ile hesaplandı. Hedef güvenilirlik endeksi, dayanım durumu için 4.5 olarak belirlendi ve daha sonra Servis 3 yük kombinasyonu sonucunda oluşan gerilme değerleri hesaplandı. Buna ek olarak AASHTO LRFD şartnamesindeki Servis 3 yük kombinasyonu için verilen çekme gerilme limitlerinin uygunluğu incelendi. Köprü tasarımında aktif olarak kullanılan kamyon yüklerinin istatiksel parametreleri çıkarıldı ve bu parametreler kullanılarak 75 yıl sonraki kamyon yüklerinin, kullanılan tasarım kamyonları ile kıyaslanması yapıldı. Ardgermeli dengeli konsolların en kritik bölgesi olan kolon yakınlarındaki negatif eğilme dikkate alınarak güvenilirlik endeksi hesapları tamamlandı. Ayrıca, farklı güvenilirlik endesklerine karşılık oluşan Servis 3 gerilmeleri hesaplanarak, Türk Tasarım Şartnamesine uygun Servis 3 limit gerilmesi elde edildi. The purpose of this study is to determine the level of safety of the segmental post tensioned bridges designed according to AASHTO LRFD. Main span lengths are 90, 120, 150, 180 are studied in this paper. Four types of trucks are used; H30-S24T and L (currently be in use to design bridges in Turkey), HL-93(AASHTO), KGM-45 (is a new type of load consisting both axle load and lane load). Statistical parameters of truck loads are determined according to the data gathered from the Division of Transportation and Cost Studies of the General Directorate of Highways of Turkey. Target reliability index for ultimate state is chosen as 4.5 at first, then Service 3 stresses with corresponding reliability indices for ultimate capacities are computed. Moreover, this study shows if it is suitable to use the AASHTO LRFD tension limit stress for Service 3 Load Combination. Computing the uncertainties of live load models, extrapolation factors are calculated for 75 years and results are compared whether the corresponding live load models are adequate for the service life of infrastructures. The most critical reaction is considered in reliability index calculations, the negative moment of pier zone. In addition, reliability indices are calculated for different level of stresses for Service 3 and optimum tensile limit stress is rearranged for Turkish Design Code. 166

Kutu kesitli köprülerde; güneş ışınımı ve gün içinde hava sıcaklığında meydana gelen değişimlerden kaynaklı, köprü üstyapı derinliği doğrultusunda meydana gelen, doğrusal olmayan sıcaklık değişimi, üstyapıda köprü ölü yüklerinin, hareketli yüklerin ve uniform sıcaklık değişimlerinin yarattığı gerilmelere ek olarak kayda değer miktarda ilave gerilmelerin oluşmasına yol açmaktadır. Ne yazık ki, saatlik düşey sıcaklık değişimi Türkiye'de ard-çekmeli dilimsel köprü tasarımında; ülke için oluşturulmuş solar ışınım haritasının bulunmaması ve tasarımcıların hesap yöntemleri konusunda yeterince bilgi sahibi olmamasından dolayı yeterli ölçüde dikkate alınmamaktadır. Bu çalışmanın amacı, Türkiye için yeni bir solar ışınım haritasının oluşturulması ile düşey sıcaklık değişimi değerlerinin belirlenmesi ve tasarımcılara dilimsel kutu kesitli köprü tasarımı için hesap aşamaları hakkında bilgi verilmesidir. Bu doğrultuda Türkiye'den farklı coğrafi özelliklere sahip on altı temsili şehir seçilmiş ve bu şehirlere ait sıcaklık ile solar ışınım değerleri elde edilmiş; ve ardından, yapılan değerlendirmeler sonucunda solar ışınım bölgesi sınırları belirlenerek Türkiye iki ışınım bölgesine ayrılmıştır. Amerika Birleşik Devletleri ve Türkiye'nin düşey sıcaklık değişimi yüklemeleri büyük oranda benzeşmektedir. Elde edilen yükleme değerleri, temsili bir dilimsel kutu kesitli köprünün analizinde kullanılmıştır ve doğrusal olmayan bu sıcaklık değişimi dağılımlarının köprü derinliği boyunca oluşturduğu gerilmelerin, ölü yükler ve hareketli yükler sebebiyle ortaya çıkan gerilmeler kadar yüksek olduğu görülmüştür. Özellikle negatif düşey sıcaklık değişimi sebebiyle ortaya çıkan çekme gerilmelerinin; şartnamelerin tasarımlarda izin verdikleri gerilme limitlerini aşmaması ve betonda çatlamaya sebep olmaması istenildiğinden ekstra ard-çekme ihtiyacı doğuracak mertebelerde olduğu görülmüştür. Solar radiation and daily temperature fluctuation originated non-linear temperature distribution through the depth of the box girder bridge structures cause significant stress development in addition to the ones caused by other load effects such as dead, live and uniform temperature loading on concrete superstructure. Unfortunately, the significance of hourly temperature gradient changes on segmental bridge design had not been addressed in detail for Turkish bridge design mainly due to the lack of a Turkish solar zone map and limited awareness of engineers on computation methods. The aim of this study is to construct a new solar zone map for Turkey to assess the magnitude of non-linear temperature gradient to be used in thermal analysis of segmental concrete bridges and outline a comprehensive analysis method. In this scope, temperature and solar radiation changes at sixteen Turkish cities representing different geographies are evaluated to form the boundaries of solar zone regions on Turkish country map and obtain corresponding temperature gradient loading. It has been found out that the solar zones defined for the bridges of United States of America and Turkey results in slightly different thermal gradient loading. The new findings on region based temperature gradient loading have been used in analysis of a selected segmental concrete box girder bridge. The nonlinear temperature distribution developed through the depth of the sample box girder type bridge caused stresses as high as the ones generated by dead and live loads; that, especially for negative gradient condition, the high tensile stresses imposes the requirement of additional prestressing, in order to satisfy tensile stress limitation requirements and avoid cracking of the section. 151

Türk köprü tasarım pratiğinde AASHTO limit durum tasarım kılavuzunun değiştirilmiş versiyonu ve emniyet gerilmeleri tasarım yöntemleri uygulana gelmiştir. Günümüzde ise Amerikan köprü şartnamelerinin limit durum tasarımdan, yük ve dayanım katsayıları tasarım yöntemine geçmesi Türkiye'de de yeni yük ve dayanım katsayıları tasarım yönteminin geliştirmesi ihtiyacını doğurmuştur. Bu çalışmadaki esas amaç çelik kompozit I-kirişli gergin eğik askılı köprülerin (420m'den 550m'ye açıklığa sahip) tasarımında kullanılacak hareketli yüklere uygun yük ve dayanım katsayısı belirlemektir. Dahası, bu çalışmada Türk LRFD şartnamesinin yeni hareketli yük modeli olan AYK-45 kamyonun performansı da irdelenecektir. Bu tür çalışmalarda, genellikle mevcut köprülerin güvenirlik durumları tasarım parametrelerinin belirsizlikleri üzerinden değerlendirilerek bir hedef güvenirlik indisi belirlenir. Ölü ve hareketli yükleri barındıran temel düşey yük kombinasyonu için asgari hedef güvenirlik indisi Amerika'da 3.50 seçilmesine karşın, bu çalışmada 4.30 olarak seçilmiştir. Güvenirlik indisinin istatistiki hesaplarının içerdiği belirsizlikler yerel kaynaklardan elde edilen verilere göre belirlenmiş olup, elde edilemeyen yerel bilgiler için uluslararası ilgili çalışmalardan yararlanılmıştır. In Turkey, bridge design procedure has been followed from a modified version of the AASHTO LFD (Load Factor Design) or ASD (Allowable Stress Design) requirements until now. The recent switch of the US bridge codes to LRFD method also necessitates the calibration of the new design of the Turkish bridges according to the LRFD system. The main aim of this study is to develop the load and resistance factors to be implemented in the design of steel composite I-girders of cable-stayed bridges (span lengths 420 m to 550 m) for the basic gravity load combination. Moreover, the performance of new type of live (truck) load of Turkish LRFD, namely, AYK-45 is evaluated. In such studies, usually a target reliability index is selected to reflect the safety level of current design practice based on the uncertainties associated with the design parameters. For the basic gravity load combination, which includes the dead and live loads, a minimum target reliability of 4.30 is selected, instead of 3.50 that have been used in US. In the statistical computations of the reliability index, the quantification of uncertainties is made based on local data supplemented by information compiled from relevant international literature. 139

Ülkemizde tasarımı ve yapımı tamamlanmış köprülerde sıklıkla elastomer mesnetler kullanılmıştır. Bu mesnetler genellikle sadece köprü kirişlerinin ağırlığından oluşan basınç altında sürtünme yardımıyla yerlerinde durmaktadırlar. 1999 İzmit depreminin de gösterdiği üzere, düşey deprem hareketi özellikle bu köprülerde mesnet bölgelerinde yoğunlaşan hasarları arttırabilmektedir. Ülkemizdeki deprem tasarımı pratiğinde sürtünme katsayısı genellikle 0.20 olarak dikkate alınmaktadır. Bu doktora tez çalışmasının amacı, şartnameler tarafından mesnetler ve çelik kirişler arasında önerilen sürtünme katsayısı değerlerini deneysel yöntemlerle incelemek ve bağsız mesnetlerin statik ve dinamik kesme davranışlarını araştırmaktır. Bu bağlamda, 12 m açıklığa sahip olan ve 3.5 m genişliğindeki betonarme tabliyenin altında 3 adet çelik I kirişten oluşan bir köprü ve köprüye istenilen deplasman kaydını uygulayabilecek bir hidrolik pistona sahip sarsma tablası inşa edilmiştir. Dinamik yer hareketi simülasyonu altında mesnet etkileri ölçülmüştür. Gözlenen oldukça büyük sürtünme katsayısı nedeniyle, bağlı ve bağsız mesnetlerin deprem performansı benzerlik göstermiştir. Sarsma tablası ve statik mesnet sürtünme testleri sonuçları, sismik analizde sürtünme katsayısının 0.20 olarak kullanılmasının altyapıya aktarılan yüklerin güvensiz şekilde az tahmin edilmesine ve sismik deplasman istemlerinin de oldukça güvenli şekilde fazla hesaplanmasına yol açabileceğini ortaya koymuştur. Aksini gösteren test sonuçları olmadığı sürece, sismik tasarımda bu kadar küçük sürtünme katsayıları kullanılmamalıdır. Kapsamlı bir parametrik çalışmanın sonucunda, sismik deplasman istemlerine ait ve ivme katsayısının bir fonksiyonu olan güvenli bir eğilim çizgisi oluşturulmuş ve mesnetlerdeki maksimum kesme kuvvetlerinin hesabı için basit bir yöntem sunulmuştur. Elastomeric bearings were used in a majority of bridges completed in Turkey. Usually, the connection between bearings and the structure were established only by means of friction. Vertical excitation can contribute to a significant damage in such cases, especially at bearing locations, as indeed was the case in the recent 1999 İzmit Earthquake. In Turkish seismic design practice, a common friction coefficient of 0.20 is frequently used. The aim of this study is to look into the values suggested by specifications for friction coefficient between bearings and steel girders through experiments and to explore dynamic and static shear behavior of unbonded bearings. An actual bridge, spanning 12 m with a concrete deck of 3.5 m width over 3 steel I-girders is constructed on a shake table with a hydraulic actuator capable of delivering a user supplied displacement history. Bearing responses under seismic loadings were measured. Due to a very high friction coefficient, bonded and unbonded bearings exhibited similar seismic performance. Results of shake table and static friction tests performed on unbonded bearings indicated that use of a friction coefficient of 0.20 in seismic analysis can be unconservatively low to determine substructure forces and may significantly overestimate seismic displacement demands. Such low values should not be used in seismic design unless indicated otherwise by test data. A comprehensive parametric study was performed and a conservative trendline of deck displacements as a function of acceleration coefficients is presented with a procedure to estimate maximum bearing shear forces for the investigated cases. 180

Çelik plakalar ile güçlendirilmiş elastomerik kauçuk mesnetler, termal yükler ve depreme maruz kalan yapıları dikey yönde desteklemek ve yatay hareketlere izin vermek için kullanılır. Genel olarak, yanal yüklere maruz kalan yapıda kararlılık oluşturmak için yüksekliğinin genişliğine oranı fazla ya da yeryüzü hareketi çok kuvvetli olduğunda çekme kuvvetinin oluşabildiği bilinmektedir. Hala bu yük birleşimi ile ilgili sınırlı sayıda bilgi bulunması nedeniyle bu çalışmanın asıl amacı mesnetlerin çekme ve yatay kuvvetler altındaki karakteristik davranışının değişimini incelemektir. Bu nedenle, aynı şekil katsayısına ama farklı boyutlarda dört mesnet ve konkav kenarlara sahip iki mesnet incelenmiştir. Mesnetler bir seri aşamalı ve çevrimsel yüke maruz bırakılmıştır. Farklı dikey yükler altındaki kayma modülüsü her ikisi TS EN 1337-3 ve BS 5400 şartnamesi için de ayrıca hesaplanmıştır. Kayma modülüsün konkav kenarlılar için sünme miktarı ile azalırken standart mesnetler için Mullin's Effect ile azaldığı gözlenmiştir Çalışmanın sonunda, kayda değer sonuçlar elde edildiği söylenebilir ve bu öncü araştırma mesnetlerin yatay yüklere maruz kalırken gerilme yüklerini taşıyabildiğini göstermektedir. Yine de bu konu ile ilgili daha fazla araştırma ve teste ihtiyaç vardır. Elastomeric rubber bearings reinforced with steel shims, are used to provide structural support in vertical direction and allow horizontal movements for the structure subjected to earthquake and thermal loads. Generally, it is known that tensile stress or uplift may occur when the structure is subjected to strong ground motion or structure have large height-to-width aspect ratio to develop a stability concern subjected to lateral loads. The main focus of this research is to investigate the change in characteristic behavior of bearings under vertical tension load and horizontal load since limited information is available on this combination of loads. For this purpose, four bearings having the same shape factor with different sizes and two other bearings are examined. They are subjected to a series of staged and cyclic loads. Shear modulus values under different vertical loads are calculated according to both TS EN 1337-3 and BS 5400 specifications separately. It is observed that shear modulus decrease with Mullin's Effect for standard bearings while decreasing in shear modulus of concave edged bearing related to strain amplitude. At the end of study, it can be stated that considerable results are obtained and this pioneering research indicate that bearings can take tension loads while subjected to horizontal loads. Still the subject needs further research and testing. 93

Türkiye?de çelik I-kirişli kompozit köprüler genellikle 50 ile 80 metre arasındaki açıklıklar için kullanılmaktadır. Türk köprü tasarım pratiğinde AASHTO limit durum tasarım kılavuzunun değiştirilmiş versiyonu ve emniyet gerilmeleri tasarım yöntemleri uygulana gelmiştir. Günümüzde ise Amerikan köprü şartnamelerinin limit durum tasarımdan, yük ve dayanım katsayıları tasarım yöntemine geçmesi Türkiye? de de yeni yük ve dayanım katsayıları tasarım yönteminin geliştirmesi ihtiyacını doğurmuştur. Bu çalışmadaki esas amaç çelik I-kirişli kompozit köprülerin tasarımında kullanılacak yeni bir hareketli yük modeli tanımlamak ve bu hareketli yüke uygun yük katsayısı belirlemektir. Bu tür çalışmalarda, genellikle mevcut köprülerin güvenirlik durumları tasarım parametrelerinin belirsizlikleri üzerinden değerlendirilerek bir hedef güvenirlik indisi belirlenir. Ölü ve hareketli yükleri barındıran temel düşey yük kombinasyonu için asgari hedef güvenirlik indisi Amerika?da 3.50 seçilmesine karşın, bu çalışmada 4.00 olarak seçilmiştir. Güvenirlik indisinin istatistiki hesaplarının içerdiği belirsizlikler yerel kaynaklardan elde edilen verilere göre belirlenmiş olup, elde edilemeyen yerel bilgiler için uluslararası ilgili çalışmalardan yararlanılmıştır. Steel composite I-girder bridges are usually used to span between 50 to 80 meters in Turkey. In a typical Turkish bridge design, a modified version of the AASHTO LFD (Load Factor Design) or ASD (Allowable Stress Design) requirements are used until now. The recent switch of the US bridge codes to LRFD method also necessitates the calibration of the new design of the Turkish bridges according to the LRFD system. The main aim of this study is to define a new type of live (truck) load to be used in the basic gravity load combination, as well as to develop the corresponding load factors to be implemented in the design of steel composite I-girder bridges. In such studies, usually a target reliability index is selected to reflect the safety level of current design practice based on the uncertainties associated with the design parameters. For the basic gravity load combination, which includes the dead and live loads, a minimum target reliability of 4.00 is selected, instead of 3.50 that have been used in US. In the statistical computations of the reliability index, the quantification of uncertainties is made based on local data supplemented by information compiled from relevant international literature. 132

Bu çalışma içinde ön kazı sistemleri ve ilgili gömme derinliğinin aç-kapa tünellerin deprem davranışına olan etkileri incelenmiştir. Aç-kapa tünel yapıları genellikle sığ tip olup dikdörtgen geometri yapılar kullandığı zaman hızlı yapım ve ekonomik çözümler sağlayabilmektedir. Aç-kapa tünel yapımında, genellikle ön kazı yapı sistemleri kullanmaktadır. Ön kazı yapı sistemleri rijit destekli sistemler olup tanjant kazık veya sekant kazık sistemlerinden oluşmaktadır. Bu sistemler ana yeraltı yapısı inşa edildikten sonra da yerinde kalmaktadır. Ana yapı tasarımı sırasında ön kazı yapı sistemlerin davranışına olan etkileri mühendislik hesapları içinde yer almamaktadır. Bu çalışma içinde ön kazı yapı sistemlerinin ana yapının deprem davranışına olan etkilerini inceleyebilmek için dinamik sonlu elemanlar analizi kullanılarak inceleme yapılmıştır. Üç farklı tünel yapısı, zemin sınıfı ve deprem kuvvetli yer hareketi incelemiştir. Zemin sınıfına göre yer altı yapısının deprem etkileri altında dinamik davranışı değerlendirilmiş ve zemin sınıf iyileştikçe ön kazı yapı sistemlerinin ana yapı deprem davranışlarına olan etkisi azaldığı gözlenmiştir. Bundan dolayı zemin sınıfı zayıf olan bölgelerde bu çalışma içinde anlatılan tipten bir dinamik analiz yapmak gerekliliği ortaya çıkmıştır.Anahtar Kelimeler: Aç-kapa yapıların sismik tasarımı, kazı için ön destek sistemleri, yapı zemin etkileşimi, basitleştirilmiş tünel ve zemin etkileşimi metodu. The effect of the initial support and its embedment depth, on the seismic performance of cut and cover tunnels is investigated. Cut and cover construction is one of the fastest and cheapest methods for constructing rectangular shallow tunnels. Construction of cut and cover structure in soil usually starts with installation of the initial support of excavation system, which may consists of rigid type of initial supports such as tangent piles or secant piles. These systems usually remain in place after completion of the final structure. However, to simplify the design, it is a common practice to ignore the contribution of initial support. In this study the effect of initial support of excavation on the seismic performance of cut and cover tunnels is investigated by means of a detailed dynamic finite element analysis. Three different tunnel geometries, three soil types and three acceleration histories were considered Results of the study show that depending on the soil stiffness (soft, medium, or stiff soil), the dynamic response of the tunnel deformations are affected significantly by the initial support of excavation. The effect of the initial support diminishes as the quality of the soil improves. Therefore, dynamic analyses are recommended for the final design of this type of structures especially in soft soils.Keywords: Seismic design of cut and cover tunnels, Initial supports of the excavation, Soil-structure interaction, Simplified tunnel-ground interaction method, Free-field racking deformation of cut and cover tunnels. 80

Sismik yalıtım sistemlerinde kullanılan kauçuk malzemenin soğuk iklim koşullarında sertleşme eğilimi vardır. Kauçuk tabanlı sismik yalıtım mesnetlerinin yapısal tepkilerinin sıcaklığa bağlı olduğu bilinmektedir. Bu araştırmanın ana odak noktası, belirli bir kauçuk tabanlı sismik yalıtım sistemindeki sıcaklıkla ilgili davranış değişikliklerini incelemektir.Bu araştırma, yeni geliştirilen Bilyeli Kauçuk Mesnet (BKM) diye adlandırılan sismik izolatör üzerine yeni bir deneysel çalışmanın tamamlayıcı çalışmasıdır. Bilyeli Kauçuk Mesnetler (BKM) standart bir kauçuk tabanlı köprü mesnedi durumunda kolaylıkla imal edilebilir ve bir deprem sırasında yeterli enerji dağıtımı sağlayabilirler. Ancak, Bilyeli Kauçuk Mesnetlerin (BKM) düşük sıcaklıklardaki yapısal tepkisi henüz incelenmiş değildir.Bu araştırmada, farklı sıcaklıklara maruz kalan Bilyeli Kauçuk Mesnetlerin (BKM) birleşik eksenel ve döngüsel yatay yükler altındaki davranışı incelenmiştir. Bu çalışmada kullanılan numunelerin, Elastomerik Mesnet (EM) ve Bilyeli Kauçuk Mesnet (BKM), performansları birbirleriyle ve bu konuda daha önce yapılmış araştırmalarla karşılaştırılmıştır.Sonuçlar Bilyeli Kauçuk Mesnetlerin (BKM) düşük sıcaklıklardaki enerji dağıtım performansının oda sıcaklığındaki performansıyla karşılaştırıldığında daha iyi olduğunu göstermiştir. Büyük boyutlu mesnetler küçük boyutlu mesnetlere kıyasla boyut etkisi nedeniyle daha yüksek döngü başına enerji dağıtımına sahiptir. Küçük boyutlu mesnetlerin büyük boyutlu mesnetlerle kıyaslandığında iç çekirdek daha iyi sarıldığı için daha yüksek sönümleme yüzdesine sahip oldukları gözlemlenmiştir. Sıcaklık ölçümleri sonucunda döngüsel yükler altında kauçuğun içerisinde ısı değişimi tespit edilmemiştir. Rubber material used in seismic isolation systems has a tendency to stiffen in cold climate conditions. Structural responses of rubber based seismic isolation bearings are known to be temperature dependent. The main focus of this research is to investigate the temperature related behavior shifts at a certain type of a rubber based seismic isolation system.This research is a complementary study to a recent experimental study on a newly developed seismic isolator called ?Ball Rubber Bearing? (BRB). BRBs can be easily manufactured as in the case of a standard rubber based bridge bearing and can provide adequate energy dissipation during an earthquake. However, structural response of BRBs at low temperatures has not been examined yet.In this research, behavior of BRBs exposed to different temperatures is examined under combined axial and cyclic lateral load. The performance of the specimens used in this study, ?Elastomeric Bearing? (EB) and ?Ball Rubber Bearing? (BRB) are compared with each other and also with previous researches conducted in this topic.The results indicated that BRBs show better performance at low temperatures in terms of energy dissipation compared to room temperature performance. Big size bearings have higher energy dissipation per cycle compared to small size bearings by reason of size effect. The higher damping percentage is observed at the small size bearings compared to big size bearings due to better confinement of the inner core. As a result of temperature records heat exchange is not detected in the rubber during cyclic loading. 136

Köprüler için mevcut sismik tasarım yöntemi iki belirgin başlık altında sınıflandırılabilir: (i) kuvvet esaslı ve (ii) performans esaslı. AASHTO LRFD sismik tasarım şartnamesi kuvvet esaslı tasarım yönteminin özellikle Türkiye'de kullanılan tipik bir örneğidir. Buna göre, ?Kritik Köprüler?, ?Gerekli Köprüler? ve ?Diğer Köprüler? olmak üzere üç farklı önem kategorisi tanımlanmıştır.Bu sınıflandırmalar, çoğunlukla tasarım depremi sonrasındaki kullanışlılık gereksinimleri gözönüne alınarak mesnetlendirilmiştir. Sismik olay boyunca köprünün genel performansı açık bir biçimde tanımlanamamıştır. Belirlenmiş önem kategorisi için tayin edilmiş kullanışlık gereksinimleri farklı davranış modifikasyon faktörlerinin kullanılmasıyla sağlanacağı kabul edilir. Davranış modifikasyon faktörü doğrudan doğruya direnç gösteren kolona sağlanan mukavemet ile ilintili olmasına rağmen,bu faktör farklı mühendislik tepki ölçüleri de dahil olmak üzere tayin edilmiş performans seviyeleri ile ilişkilendirilebilir.Bu çalışma kapsamında, AASHTO LRFD `ye göre tasarımlanmış ve değişken kolon boy/çap oranı, kolon çapı, eksenel yük oranı, davranış modifikasyon faktörü ve elastik tepki spekrum datasına sahip 27216 münferit dairesel köprü kolon modeli, tepki spektrum analizi ve artımsal itme analizi gibi bir dizi analiz aracığıyla irdelenmiştir. ?Tam Fonsiyonel?, ?İşlevsel? ve ?Geciktirilmiş İşlevsel? olmak üzere kriterleri kolon deneylerinden gözlenmiş muhtelif hasar durumlarına tekabül eden kolon ötelenme ölçütüne göre seçilmiş üç farklı performans seviyesi tanımlanmıştır. Analiz sonuçları kullanılarak münferit köprü kolonlarının performans sınıflandırması yapılmıştır. İrdenlenmiş durumların sismik davranışları, inelastik deplasman kapasite istem oranı ve davranış modifikasyon faktörü gibi muhtelif ölçülere göre belirlenmiştir. Current seismic design approach of bridge structures can be categorized into two distinctive methods: (i) force based and (ii) performance based. AASHTO LRFD seismic design specification is a typical example of force based design approach especially used in Turkey. Three different importance categories are presented as ?Critical Bridges?, ?Essential Bridges? and ?Other Bridges? in AASHTO LRFD. These classifications are mainly based on the serviceability requirement of bridges after a design earthquake. The bridge?s overall performance during a given seismic event cannot be clearly described. Serviceability requirements specified for a given importance category are assumed to be assured by using different response modification factors. Although response modification factor is directly related with strength provided to resisting column, it might be correlated with selected performance levels including different engineering response measures.Within the scope of this study, 27216 single circular bridge column bent models designed according to AASHTO LRFD and having varying column aspect ratio, column diameter, axial load ratio, response modification factor and elastic design spectrum data are investigated through a series of analyses such as response spectrum analysis and push-over analysis. Three performance levels such as ?Fully Functional?, ?Operational? and ?Delayed Operational? are defined in which their criteria are selected in terms of column drift measure corresponding to several damage states obtained from column tests. Using the results of analyses, performance categorization of single bridge column bents is conducted. Seismic responses of investigated cases are identified with several measures such as capacity over inelastic demand displacement and response modification factor. 211

Klasik metotlarla açılan tünellerin iç kaplamalarının aksine, tünel açma makinalarıyla (TBM) inşa edilen tünellerin iç kaplamaları boyuna ve dairesel yöndeki düğüm noktalarında kenetlenmiş ya da bağlanmış prekast betonarme segmanlardan oluşmaktadır. TBM iç kaplama segmanlarının tasarımı için önerilen birçok analitik ve nümerik yapısal analiz metodu bulunmaktadır. Bu tez çalışmasında, elastik denklem metodu ile iki boyutlu ve üç boyutlu çubuk ? yay metotlarını içeren farklı hesaplama yöntemleri incelenmiştir. Bu çalışma, betonarme segmanların niteliklerine ilaveten, boyuna ve dairesel yöndeki düğüm noktalarının mekanik ve geometrik özelliklerinin de segmanların yapısal davranışında önemli etkileri olduğunu göstermiştir. Contrary to the linings of conventionally driven tunnels, the linings of tunnels bored by tunnel boring machines (TBMs) consist of precast concrete segments which are articulated or coupled at the longitudinal and circumferential joints. There are several analytical and numerical structural analysis methods proposed for the design of TBM segmental linings. In this thesis study, different calculation methods including elastic equation method and two dimensional (2D) and three dimensional (3D) beam ? spring methods are compared and discussed. This study shows that in addition to the characteristics of concrete segments, the mechanical and geometrical properties of longitudinal and circumferential joints have significant effects on the structural behavior of segmental lining. 174

Bu tez çalışmasında, AASHTO LRFD şartnamesine göre tasarlanmış, Türkiye'de kullanılan öngermeli prefabrik köprü kirişlerinin güvenirlik seviyesi değerlendirilmiştir. 25m'den 40m'ye kadar açıklığa sahip köprüler göz önünde tutulmuştur. Yük ve dayanımın istatistiksel parametreleri, yerel verilerden ve uluslararası çalışmalardan elde edilmiştir. İki tip tasarım kamyonu yük modeli hesaba katılmıştır; H30S24 - Türkiye'de tasarımda kullanılan tasarım kamyon yüklemesi ve HL93-AASHTO LRFD de belirtilen tasarım kamyonu yüklemesi. Karayolları Genel Müdürlüğü, Ulaşım ve Maliyet Etütleri şubesinden alınan dingil ağırlığı etüt verileri ile hesaplanan orta açıklık maksimum momentleri kullanılarak birikimli dağlım işlevi Gumbel olasılık kâğıdına çizilmiştir ve bu dağlımlar daha uzun periyotlara extrapole edilerek tasarım kamyon yükü istatistiksel parametreleri belirlenmiştir. Yerel üreticilerden alınan test verileri kullanılarak C40 beton sınıfı ve öngerme halatının dayanımlarına ilişkin istatistiksel parametreler belirlenmiştir. Öngerilmeli kirişler, servis ve mukavemet sınır durumları düşünülerek tasarlanmış ve gerekli öngerilme halat sayıları belirlenerek her iki sınır durumu için karşılaştırılmıştır.Yapısal güvenirlik esasına dayalı köprü değerlendirme alanında yapılan çalışmalar, güvenirlik indeksinin köprü yapı emniyetinin temel ölçüsü olduğunu doğrulamaktadır. Bu çalışmada, farklı metodlar kullanılarak hem servis hem de mukavemet sınır durumları için güvenirlik indeksi hesaplanmıştır ve karşılaştırılmıştır. Türkiye'deki belirsizliklere göre tasarlanan tipik öngerilmeli köprü kirişlerinin güvenirlik seviyesi diğer ülkelerin belirsizlikleri ve tasarım şartnameleri ile karşılaştırılmıştır. Belirlenen hedef güvenirlik seviyelerine göre farklı yük ve dayanım katsayıları elde edilmiştir. The main aim of the present study is to evaluate the safety level of Turkish type precast prestressed concrete bridge girders designed according to American Association of State Highway and Transportation Officials Load and Resistance Factor Design (AASHTO LRFD) based on reliability theory. Span lengths varying from 25 m to 40 m are considered. Two types of design truck loading models are taken into account: H30S24-current design live load of Turkey and HL93-design live load model of AASHTO LRFD. The statistical parameters of both load and resistance components are estimated from local data and published data in the literature. The bias factors and coefficient of variation of live load are estimated by extrapolation of cumulative distribution functions of maximum span moments of truck survey data (Axle Weight Studies) that is gathered from the Division of Transportation and Cost Studies of the General Directorate of Highways of Turkey. The uncertainties associated with C40 class concrete and prestressing strands are evaluated by the test data of local manufacturers. The girders are designed according to the requirements of both Service III and Strength I limit states. The required number of strands is calculated and compared.Increasing research in the field of bridge evaluation based on structural reliability justifies the consideration of reliability index as the primary measure of safety of bridges. The reliability indexes are calculated by different methods for both Strength I and Service III limit states. The reliability level of typical girders of Turkey is compared with those of others countries. Different load and resistance factors are intended to achieve the selected target reliability levels. For the studied cases, a set of load factors corresponding to different levels of reliability index is suggested for the two models of truck design loads. Analysis with Turkish type truck models results in higher reliability index compared to the USA type truck model for the investigated span lengths 161

Küreselleşen dünyada yüksek hızlı demiryolu ulaşımına duyulan talep artışı, ekonomik tasarımın yanısıra demiryolu köprüleründen konforlu geçişi de gerektirmiştir. Bu demiryolu köprülerinin, kompozit çelik I kirişli veya ön germeli prekast I veya kutu kirişli üst yapıları vardır. Açıklık uzunlukları 40 metreye kadar ulaşabilir. Yapı, yapısal olarak güvenli olsa dahi eğer bir noktadan geçen tekerlek yükü frekansı yapı kritik frekansı ile örtüşürse, köprüde ve trende aşırı titeşim oluşabilir. Aşırı titreşim, yolcuları rahatsız edebilir. Bu çalışmanın odağı, kısa açıklı kompozit çelik I-kirişli yüksek hızlı demiryolu köprülerinde yolcu rahatsızlıklarını azaltmak için mutlak asgari açıklık rijitlikleri belirlemektir. Bu çalışmada, değişken açıklıklar, farklı kiriş konfigürasyonları ile çeşitli tren tasarım hızları ve balast rijitlikleri için analiz edilmiştir. Köprülerin kritik frekansları özdeğer analizleri ile belirlenmiştir. Yapısal titreşimlerin belirlenmesi için ise yüksek hızlı tren köprüleri tasarım şartnamelerinde de tavsiye edildiği üzere muharrik güç modelleri kullanılmıştır. Bilindiği üzere rijit yapılar, daha az rijit yapılara nazaran mühim derecede az titreşim derinliğine sahiptirler ki bu yüksek hızlı tren geçişinde konforlu geçişi sağlar. In globalizing world, increase in demand for high speed rail travel requires comfortable ride over bridges while maintaining an economical design. These bridges either have composite steel I-girders, prestressed precast I or box girder superstructures. The span lengths can reach up to 40 meters. If frequency of wheel load pass at a point on bridge matches with one the critical frequencies of the structure, excessive vibration can developed both at the train and the bridge even if the structure is structurally safe. Excessive vibration can discomfort the passengers. Focus of this study is given to identify certain thresholds for the rigidity of span to minimize the passenger discomfort at short-span composite steel I-girder high speed railroad bridges. In this context, various span lengths with different girder configurations have been analyzed under various train design speeds and ballast stiffness. Eigenvalue analyses are performed to determine critical frequencies of bridges. Moving force models are used to determine structural vibrations as recommended by high speed railroad bridge design specifications. It is well-known that stiffer structures can have significantly less vibration amplitudes than lighter ones providing a comfortable ride for high speed train passes. 239

Bu çalışmanın amacı farklı ülkelerde inşa edilmiş fakat aynı geometriye, malzemeye ve zemin koşullarına sahip olan çelik yapıları malzeme sarfiyatları bakımından karşılaştırmaktır. Aynı çelik yapı farklı kat varyasyonları (2, 4, 6, 8, 10) için TS 648, AISC-LRFD ve Eurocode 3`e göre dizayn edilmiştir. TS 648` e göre tasarım yapılırken Türk Deprem Şartnamesi (TDY 2007) ve Türk Yük Şartnamesi (TS 498) kullanılmıştır. AISC-LRFD` ye göre tasarım yapılırken Amerikan İnşaat Mühendisleri Topluluğu`nun Binalar ve Diğer Yapılar için Minimum Dizayn Yükleri Şartnamesi (AISC Standard 7-05) ile Çelik Yapılar için Sismik Önlemler Şartnamesi (AISC Standard 341-05) kullanılmıştır. Eurocode 3` e göre tasarım yapılırken Avrupa Deprem Şartnamesi (Eurocode 8), Avrupa Yük Şartnamesi (Eurocode 1) ve Yapı Dizaynının Temeli Şartnamesi ( Eurocode - EN 1990) kullanılmıştır. LRFD ve Eurocode 3 yönetmeliklerine göre dizayn edilen yapılarda, 1m2 alana düşen çelik ağırlığı yaklaşık olarak aynıdır. Aynı zamanda bu iki yönetmelik TS 648`e kıyasla %20 daha hafif sonuç vermiştir. The aim of this study is designing steel structures with the same geometry, material and soil conditions but in the different countries, and comparing these designs in terms of material savings. According to three steel building codes, namely TS 648, LRFD, Eurocode 3, same structures with various stories (2, 4, 6, 8, and 10) are analyzed and designed. To calculate the design loads, Turkish Earthquake Code 2007 and Turkish Standard 498 (Design Load for Buildings) are utilized when TS 648 is applied. When LRFD is concerned, ASCE Standard 7-05 (Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures) and AISC Standard 341-05 (Seismic Provisions for Structural Steel Buildings) are used for calculation of the design loads and earthquake loads. When Eurocode 3 is applied, Eurocode 8 (Earthquake Resistance Code), Eurocode 1 (Actions of Structures) and Eurocode-EN 1990 (Basis of Structural Design) are used in order to determine the design and earthquake loads. Weight of steel used on 1 m² is almost the same for procedures of LRFD and EC3.It is important to note that those procedures consider 20 % of material saving compared to TS648. 254

Geçmişte büyük kayıp ve zarara neden olmuş depremler karayolu ağının zarar görebilirliği en fazla olan parçasının köprüler olduğunu göstermiştir ve dolayısıyla köprü hasarından dolayı meydana gelebilecek riskin azaltılmasının gerekliliğini gün yüzüne çıkarmıştır. Köprünün bulunduğu yerin sismik tehlikesine bağlı olarak, köprü zarar görebilirliği kırılganlık eğrileri ile belirlenebilir. Bu ihtimal eğrileri, belirli bir deprem şiddet seviyesinde köprünün önceden belirlenmiş hasar seviyesine ulaşma ya da aşılma olasılığını verir. Bu tez çalışmasında, 90'lı yıllardan sonra Türkiye'de yapılmış tipik karayolu köprülerinin zarar görebilirliğinin belirlenmesinde kullanılacak kırılgan eğrileri analitik yöntemle elde edilmiştir. Öncelikle yapısal özelliklerine göre sınıflandırma yapılarak köprü tipleri belirlenmiş ve daha sonra yapısal çeşitliliği hesaba katabilmek için köprü örnekleri oluşturulmuştur. Her bir köprünün kapsamlı üç boyutlu analitik modeli oluşturulmuş ve değişik sismik şiddetteki deprem yer hareketleri altında zaman tanım alanında doğrusal olmayan analizleri yapılmıştır. Köprü bileşenlerinin sismik davranışlarının belirlenmesinde ve eleman kapasiteleri kullanılarak tayin edilen hasar sınır değerlerinin hesaplanmasında bir takım yapısal istem parametreleri kullanılmıştır. Her bir köprü tipi için, belirlenen hasar sınır durumlarının aşılma olasılığı hesaplanarak kırılganlık eğrileri elde edilmiştir. Diğer köprü tipleriyle kıyaslandığında, verev ve tek kolonlu köprülerin zarar görebilirliğinin daha fazla olduğu görülmüştür. Elde edilen kırılganlık eğrileri zarar azaltma amaçlı sismik risk değerlendirme paket uygulamarında kullanılabilirler. Recent devastating earthquakes revealed that bridges are one of the most vulnerable components of the transportation systems. These seismic events have emphasized the need to mitigate the risk resulting from the failure of the bridges. Depending on the seismicity of the bridge local site, seismic vulnerability assessment of the bridges can be done based on the fragility curves. These curves are conditional probability functions which give the probability of a bridge attaining or exceeding a particular damage level for an earthquake of a given intensity level. In this dissertation, analytical fragility curves are developed for the ordinary highway bridges in Turkey constructed after the 1990s to be used in the assessment of their seismic vulnerability. Bridges are first grouped into certain major bridge classes based on their structural attributes and sample bridges are generated to account for the structural variability. Nonlinear response history analyses are conducted for each bridge sample with their detailed 3-D analytical models under different earthquake ground motions having varying seismic intensities. Several engineering demand parameters are employed in the determination of seismic response of the bridge components as well as defining damage limit states in terms of member capacities. Fragility curves are obtained from the probability of exceeding each specified damage limit state for each major bridge class. Skew and single-column bent bridges are found to be the most vulnerable ones in comparison with the other bridge classes. Developed fragility curves can be implemented in the seismic risk assessment packages for mitigation purposes. 256

Kiriş bağlantıları tipik olarak moment sıfır noktalarına yerleştirilirler (M=0). Tasarım şartnamelerinin çoğu bu bağlantıların, ya tasarım kuvvetlerini ya da şartnamelerin belirlediği minimum bir değeri, karşılayacak dayanımı sağlamalarını zorunlu kılmaktadır. Tasarım kuvvetleri tipik olarak bağlantı birleşimlerinin esneklikleri düşünülmeden elastik analiz yöntemiyle elde edilirler. Bu araştırmada, genişletilmiş uç plakalı ve başlık ve gövde plakalı civatalı olmak uzere iki bağlantı tipi, kısmi dayanımlı bağlantılı birleşimlerin yapı davranışı üzerindeki etkisini araştırmak amacıyla test edilmiş ve analiz edilmiştir. Bu bağlantılar mevcut tasarım şartnameleri kullanılarak, bağlanan kesit kapasitelerinin 40% ve 34%`üne dayanabilmeleri için tasarlanmışlardır. Deneylerden ve sonlu elemanlar analiz sonuçlarından, bağlanan kesit eleman kapasitesinden daha zayıf tasarlanan bağlantılı birleşimlerin, bağlantı birleşiminin simule edilmediği analizlerden elde edilen tasarım moment şemalarının değişmesine yol açabildiği ve yapının rijiditesini düşürerek kullanılabilirliğini tehlikeye atabildiği gözlenmiştir. Tasarım moment şemalarındaki farklar, bağlantı esnekliğinin düşünülmediği elastik analiz sonuçlarının 50%`sine kadar çıkabilmektedir. Düşey deplasmanlar, bağlantı birleşiminin simule edilmediği elastik analiz sonuçlarının 155%`ine çıkabilmektedir. Bu nedenle birleşim esnekliğinin analiz esnasında tanımlanması çok önemli olmaktadır. Beam splices are typically located at moment contraflexure points (where M=0). Most design specifications require these splices to develop a strength either to meet design forces or a minimum value set by specifications. The design forces are typically determined through elastic analysis, which does not include flexibility of splice connections. In this research, two types of splice connections, an extended end plate splice connection and a flange and web plate bolted splice connection, were tested and analyzed to investigate the effect of the partial strength splice connections on structural response. The splices were designed to resist 40% and 34% of connecting section capacities using current steel design codes, respectively. It has been observed from the experiments and FEM analysis results that splice connections designed under capacities of connecting steel members can result in changes in design moment diagrams obtained from analyses without splice connection simulation and can also significantly decrease the rigidity of the structure endangering serviceability. The differences in design moment diagrams can go up to 50 % of elastic analysis without connection flexibility. The vertical displacements can increase to 155% of values obtained from elastic analysis with no splice connection simulation. Therefore, connection flexibility becomes very important to define in analysis. 79

Karayolu köprülerinin sismik tasarımı, son otuz yıldaki büyük depremlerden kazanılan tecrübelerin sonucunda gelişmiştir. Süneklilik istemi ve rezerv kapasite, hedef hasar seviyelerinin değerlendirilmesi için yeni köprü tasarımlarında kullanılan son derece önemli tepki ölçüleridir. Ancak köprü tasarım yönetmeliklerinde belirtilen pratik tasarım yaklaşımlarının uygulaması, esnek temeller üzerindeki köprüler için iyi tanımlanmamıştır. Bu araştırma kapsamında, değişken kolon boy/çap oranı, kolon boyuna donatı oranı ve zemin esnekliği parametrelerine sahip otuz iki köprü modeli, 1000 senelik tekrarlama periyoduna sahip ?güvenlik değerlendirmesi depremi? altındaki tepki spektrumu analizi ve elastik ötesi zaman tanım analizi, ve artımsal itme analizi gibi bir dizi analiz aracılığıyla incelenmiştir. Analiz sonuçları kullanılarak incelenen köprülerin deprem davranışları, kolonların maksimum beton ve donatı birim şekil değiştirmeleri ile birlikte deplasman kapasite istem oranı, global deplasman süneklilik istemi, tepki modifikasyon faktörü gibi çeşitli tepki ölçülerine gore belirlenmiştir. Çokça kullanılan tepki ölçüleri ile hasar seviyelerini tahmin etmek için beton ve donatı birim şekil değiştirmeleri ve sismik tepki ölçüleri arasında bir ilişki kurulmuştur. Bu araştırmadaki bulgular, global deplasman süneklilik isteminin hasar seviyelerinin tayini için uygun bir tepki ölçüsü olmadığını göstermiştir. Diğer taraftan; hasar seviyelerinin tahmini için, özellikle zemin esnekliği etkisinin çok olduğu yerlerde sistemin akması dikkate alınmadığından dolayı deplasman kapasite istem oranları önerilebilir. Seismic design of highway bridges has improved as a result of the experience gained from large earthquakes of the last thirty years. Ductility demand and reserved capacity are extremely important response measures used in new bridge designs to assess target damage levels. However, the application of practical design approaches specified in bridge design codes is not well-defined for bridges over flexible foundations. Within the scope of this research, thirty two bridge models having varying column aspect ratio, amount of column longitudinal reinforcement and foundation flexibility parameters are investigated through a series of analyses such as response spectrum analysis and inelastic time-history analysis under ?safety evaluation earthquake? hazard level with a return period of 1000 years, and push-over analysis. Using the results of analyses, seismic response of the investigated bridges are identified with several measures such as displacement capacity over demand ratio, global displacement ductility demand, and response modification factor, along with maximum concrete and steel strains of columns. A correlation between concrete and steel strains and seismic response measure values is constructed to estimate damage levels with commonly used response measures. The findings of this research revealed that global displacement ductility demand is not a favorable response measure for assessing damage levels. On the other hand, displacement capacity over demand ratios can be suggested for estimation of damage levels especially where foundation flexibility effects are extensive as system yielding is not taken into consideration. 215

Çoğu köprü tasarım şartnamesi, deprem analizlerinde düşey bileşenin etkisini göz önüne almamaktadır. Fakat 1999 İzmit Depreminin de gösterdiği üzere, düşey deprem hareketi özellikle mesnet bölgelerinde yoğunlaşan ciddi hasarlar yaratabilmektedir. Bu gözlemler, yakın tarihteki araştırmalar ile birlikte, düşey deprem yükünün standart karayolu köprüleri üzerindeki etkilerini konu alan bu çalışmaya ilham kaynağı olmuştur. Bu bağlamda AASHTO Köprü Şartnamesinin düşey kilitleme aygıtları ile ilgili tasarım kriterlerinin güvenilirliği araştırılmıştır. Altı adet tasarım spektrumuna uygun deprem ivme kaydı üretilip, zaman tanım alanında gerçekleştirilen dinamik analizler vasıtası ile mesnet bölgelerindeki yukarı kalkma olgusu araştırılmıştır. Seçilen köprü tipleri öndöküm öngermeli beton kirişli, komposit çelik kirişli, ardgermeli beton kutu kesitli ve komposit çelik kutu kesitli üstyapıları kapsamaktadır. AASHTO kıstaslarına göre iki köprüde düşey kilitleme aygıtı gereksinimi ortaya çıkmıştır. Zaman tanım alanı sonuçları ile AASHTO tasarım yükleri karşılaştırılmıştır. Analizlerde doğrusal olmayan şartlar sadece mesnetlerde gözönüne alınmıştır. Düşey deprem hareketinin altyapı tesirleri ve mesnet basınç kuvvetleri üzerindeki etkileri de irdelenmiştir. Sonuçlar, AASHTO tarafından düşey kilitleme aygıtları konusunda sağlanan kıstasların gerekli ve yeterli hassasiyette olduğunu göstermiştir. Öte yandan bu çalışma, düşey deprem bileşeninin AASHTO yük kombinasyonlarına ilave edilmesinin, özellikle başlık kirişi momentlerini ve ayak eksenel kuvvetlerini bileşik deprem yüklemesi altında doğru tahmin edebilmek açısından faydalı olabileceğini ortaya koymuştur.Anahtar kelimeler: Mesnetlerde düşey hareket, düşey kilitleme aygıtı, düşey deprem, spektrum uyumlu ivme kaydı, dinamik analiz Most bridge specifications ignore the contribution of vertical motion in earthquake analyses. However, vertical excitation can develop significant damage, especially at bearing locations as indeed was the case in the recent 1999 İzmit Earthquake. These observations, combined with recent developments in the same direction, supplied the motivation to investigate the effects of vertical component of strong ground motion on standard highway bridges in this study. Reliability checks of hold-down device requirements per AASHTO Bridge Specifications have been conducted in this context. Six spectrum compatible accelerograms were generated and time history analyses were performed to observe the uplift at bearings. Selected case studies included precast pre-stressed I-girders with concrete slab, composite steel I-girders, post-tensioned concrete box section, and composite double steel box section. According to AASHTO specifications, hold-down devices were required in two cases, for which actual forces obtained from time history analyses have been compared with those suggested per AASHTO. The only non-linearity introduced to the analyses was at the bearing level. A discussion of effects on substructure response as well as compressive bearing forces resulting from vertical excitation is also included. The results of the study confirmed that the provisions of AASHTO governing hold-down devices are essential and reasonably accurate. On the other hand, they might be interpreted as well to be suggesting that vertical ground motion components could also be included in the load combinations supplied by AASHTO, especially to be able to estimate pier axial forces and cap beam moments accurately under combined vertical and horizontal excitations.Keywords: Uplift at bearings, hold-down device, vertical excitation, spectrum compatible accelerogram, dynamic analysis 160

Tünel tasarımlarının büyük çoğunluğunda kesit seçimi yapımsal gereksinimler göz önünde tutularak yapılır. Tünel delme makinaları (TBM) ile yapılan tüneller başta olmak üzere, tasarım yükü tünel boyunca değişmesine karşın, tek bir kesit kullanılır. Dolayısıyla, göçmeye karşı güvenlik katsayısı tünel boyunca sabit değildir ve yüzeysel bölgelerde daha yüksektir. Nadir görülen durumlarda bu katsayı, servis yüklerindeki duruma göre çok daha düşük seviyelere iner. Deprem, raydan çıkma, patlama ve uzun süreli yangınlar gibi sıradışı olaylar günlük olarak yaşanmaz ve bu tür olaylar ardından yapıda, küçük tamirler ile atlatılan hasarlar hedeflenir. Bu çalışmanın amacı, yuvarlak kesitli tünellerin yapısal yangın güvenliğini servis yükleri altındaki güvenlik katsayısındaki azalma ile incelemek ve yuvarlak kesitli tünel yapılarının yapısal yangın dayanımına ilişkin ön değerlendirmeler geliştirmektir. Tünellerde yapısal yangın güvenliğini, doğrusal olmayan ısı, malzeme bozulması, tünel-zemin etkileşimi ve artımsal yangın seviyeleri ile analitik olarak değerlendiren methodlar mevcuttur. Analitik sonuçlar, tünel anahtar segmentinin hidrokarbon test sonuçları ile yakın uyum göstermektedir. In many tunnel designs, reinforced concrete tunnel lining design is selected based on construction requirements rather than design loads. A constant cross-section is typically used along a tunnel even if the design loads change from one location to another, especially for tunnels constructed by tunnel boring machines (TBM). Factor of safety against failure is not constant along the length of tunnel and is typically high at shallow depth regions. Factor of safety during a rare event is usually much less than the ones set for service load states. Rare events such as earthquake, train derailment, explosion and long duration fires do not happen daily and generally a minor reparable damage is targeted at the structure during those types of events. The focus of this study is to analytically investigate structural fire safety of reinforced concrete circular tunnel linings in terms of reduction in service load safety and to develop recommendations for preliminary assessment of structural fire endurance of circular tunnel linings. Analytical methods accounting for thermal non-linearity, material degradation, tunnel lining-ground interaction and fire time stages are available to assess the structural fire safety of the concrete tunnel linings. Analytical results are determined to be in good agreement with tunnel key segment hydrocarbon fire test. 169

Türkiyede mevcut tren hatlarına, yeni hızlı trenlerin kullanılanılabilmesi için çok büyük yatırımlar yapılmıştır. Mevcut tren hatları üzerinde bulunan köprülerden çoğu tipiktir ve bu tezde standart tiplerden bir tanesi olan çelik kafes kiriş köprü tipi incelenmiştir. Bu tez köprünün, hızlı tren yüklemeleri altında, yolcu konforu kriterinin göz önüne alındığı dinamik incelemeleri içermektedir. Hızlı tren geçişi sırasında köprüde oluşan dinamik titreşimlerden etkilenen yolcu konforunu irdeleyebilmek amacı ile Tren-Köprü etkileşimini idealleştirecek iki farklı bilgisayar analiz modeli oluşturulmuştur. Köprünün mevcut durumda çalışmakta olan klasik tren yükleri altındaki durumunu belirleyebilmek amacı ile Saha testleri iki farklı kurum, Orta Doğu Teknik Üniversitesi ve T.C. Devlet Demiryolları, tarafından gerçekleştirilmiştir. Tren-Köprü etkileşimlerini inceleyebilmek için LARSA 4D yapısal analiz yazılımının Eigenvalue ve zaman alanı analizleri kullanılmıştır. Analizlerden elde edilen sonuçlar saha testlerinden elde edilen sonuçlar ile birlikte değerlendirilmiştir. Çelik kiriş köprünün servis durumunu, Eurocode 1990:2002, Eurocode 1991-2:2003, UIC 774-3 ve UIC 776-1 yönetmeliklerine göre geliştirebilmek için farklı iyileştirme seçenekleri analitik olarak incelenmiştir. Bu araştırmanın amacı birim metredeki köprü ağırlığı ve rijitliği ile yolcu konforu arasında bir ilişki tanımlamaktır. In Turkey, big investments are made to improve the existing train lines for use of new high speed trains. Most of the bridges on the existing train lines are typical and in this thesis one of the standard types, the classic steel truss bridge is investigated. This thesis presents the dynamic investigation of standard type existing truss bridge for passenger comfort criteria under the high speed train loadings. Two different computational analysis models have been developed to idealize the vehicle-bridge modeling to evaluate the passenger comfort that were influenced by dynamic vibrations on bridges induced by trains. Field tests of this bridge have been conducted by two separate institutes, Middle East Technical University and Turkish State Railways, to determine the state of the bridge under existing low-speed train loadings. Eigenvalue and Time history analysis of the LARSA 4D structural analysis program has been used to investigate the vehicle-bridge interactions. The solutions obtained from the analysis have been evaluated with the experimental results. Different rehabilitation options are analytically studied to improve the serviceability of standard steel truss bridges per Eurocode 1990:2002, Eurocode 1991-2:2003, UIC 774-3 and UIC 776-1. The focus of this research is to define a relationship between span weight per meter and passenger comfort as well as the stiffness of this type of bridge. 131

ÖZKAZIKLI STANDART KARAYOLU KÖPRÜLERİNDE YATAY KOLONDAVRANIŞININ BASİT YÖNTEMLE TESPİTİYÜKSEKOL, Ümit TanerYüksek Lisans, İnşaat Mühendisliği BölümüTez Yöneticisi : Doç. Dr. Sadık BAKIROrtak Tez Yöneticisi : Yrd. Doç. Dr. Alp CANERŞubat 2007, 112 sayfaDüşey ve yatay yükler için genelde kazık grupları derin temel sistemi olarakkullanılmaktadır. Kazık gruplarının sismik ve statik yükler altındaki performansıgenelde zemin tipine, kazıklar arası mesafeye ve yapı taşıyıcı sisteminin rijitliğinebağlıdır.Yüksek maliyetinden ötürü çok fazla yatay kazık yükleme deneyiyapılamamaktadır. Yıllar boyunca doğrusal olmayan yatay kazık davranışınıaçıklamak amacıyla gelişmiş ve karmaşık analitik yöntemler geliştirilmiştir. Burada,kazık gruplarının yatay peformansını ve köprü üzerindeki etkisini belirleyebilecekbasit bir yöntem geliştirmek amacıyla bir çalışma yürütülmüştür. Mevcut yataykazık yükleme deney sonuçları kullanılarak bulunan ampirik değerler doğrusalolmayan yapı-zemin etkileşimini belirlemek amacıyla basit bir formülasyondakullanılmıştır. Zemin-köprü etkileşimini genel amaçlı bir yapısal analizprogramında değişik durumlar için modellemek amacıyla bir analiz yöntemioluşturulmuştur. Basit metodun kullanılabilirliği, literatürdeki diğer yöntemler ileörnek bir köprü modeli üzerinde spektral analiz ve zaman tanım alanında doğrusalolmayan hesap yöntemi kullanılarak yapılan kıyaslama sonucu belirlenmiştir.Analiz sonuçları burada oluşturulan basit metodun, üstyapı elemanlarının depremekarşı olan tepkisinin bulunmasında etkili bir şekilde kullanılabileceğini göstermiştir.Anahtar Sözcükler: Yatay davranış, yapı-zemin etkileşimi, kazıklı temel, kazıkyükleme deneyi, doğrusal olmayan zemin davranışı ABSTRACTA SIMPLE ASSESSMENT OF LATERAL PIER RESPONSE OFSTANDARD HIGHWAY BRIDGES ON PILE FOUNDATIONSYÜKSEKOL, Ümit TanerM.S., Department of Civil EngineeringSupervisor : Assoc. Prof. Dr. Sadık BAKIRCo-Supervisor : Asst. Prof. Dr. Alp CANERFebruary 2007, 112 pagesGroup of piles are widely used deep foundation systems to resist lateral andvertical loads. Seismic and static performance of pile groups mostly depend on soiltype, pile spacing and pier rigidity.Not many pile lateral load tests have been performed due to high costs.Advanced and complex analytical methods were developed over the years to assessnonlinear lateral pile response. This research is conducted aiming at developing apractical analysis method to verify the lateral performance of pile groups and itseffect on overall response of bridge utilizing the available pile lateral load test data.Empirical constants derived from evaluation of lateral load tests are used in asimple formulation to define the nonlinear behavior of the pile-soil system. Ananalysis guideline is established to model the nonlinear soil-bridge interaction bythe help of a general purpose structural analysis program comprisingrecommendations for various cases. Results of the proposed method is compared tothe results of industry accepted advanced methods using response spectrum andnonlinear time history analyses to assess the suitability of this new application.According to the analysis results, proposed simple method can be used as aneffective analysis tool for the determination of response of the superstructure.Keywords: Lateral response, soil-structure interaction, pile foundation, pile loadtest, soil nonlinearity 130

BAĞLANTI DÖŞEMELERİYLE GÜÇLENDİRİLMİŞ ÇOK AÇIKLIKLI BASİTMESNETLİ VEREV KÖPRÜLERİN DEPREM PERFORMANSIGizem SEVGİLİYetmişten fazla otoyol köprüsüyle yapılan araştırma sonucunda, Türk mühendislikpratiğinde çok açıklıklı basit mesnetli verev köprülerin çok yaygın olduğu ortayakonulmuştur. Büzülmeye, sünmeye ve ısıl etkilere karşı döşemenin genleşmesinisağlayabilmek için kullanılan derzler akan sulardan, darbe yüklerinden ve birikenkirlerden dolayı maliyeti yüksek bakım masrafları yaratırlar. Bu nedenle, derzlerinkaldırılması köprülerdeki bakım masraflarını azaltmaktadır. Betonarme bağlantıdöşemeleri sayesinde derzler çıkartılarak döşeme seviyesinde devamlılık sağlanır.Bu tez, Türkiye'deki çok açıklıklı basit mesnetli verev köprülerin sismikdavranışlarını incelemektedir. Ayrıca, betonarme bağlantı döşemelerinin sismikgüçlendirme metodu olarak kullanılmaları da irdelenmiştir. Bağlantı döşemelerininve farklı verev açılarının köprü performansı üzerindeki etkileri incelenmiştir.Bağlantı döşemesi kullanımı, deprem esnasında oluşabilecek deplasman ve elemankuvvetlerini ve ayrıca su ya da kimyevi maddelerin derzlerden sızarak kolon vekirişlerde meydana getirdiği bozunmaları azaltabilmektedir.Anahtar Kelimeler: Köprü, Verev, Derz, Sismik, Güçlendirme SEISMIC PERFORMANCE OF MULTISIMPLE-SPAN SKEW BRIDGESRETROFITTED WITH LINK SLABSGizem SEVGİLİInvestigation of more than seventy highway bridges revealed that multisimple-spanskew bridges with expansion joints were very common in Turkish practice. Theexpansion joints, used to provide deck expansion against shrinkage, creep andthermal effects, create costly maintenance problems due to leaked water, impactloads and accumulated debris in the joints. Therefore, elimination of expansionjoints decreases the maintenance cost for the bridges. Reinforced concrete link slabsprovide continuity at the deck level with the elimination of expansion joints. Thisthesis focuses on evaluating the seismic behavior of the skew multisimple-spanbridges in Turkey and also discusses the use of reinforced concrete link slabs as aseismic retrofit option. The effects of addition of link slab and varying skew angle onthe performance of the bridges were investigated. The use of link slabs can providea better seismic displacement control, can decrease the member forces and canprevent or reduce deterioration of the top of the piers and ends of the girders fromthe water and chemical leakage by abandoning or minimizing number of expansionjoints.Keywords: Bridge, Skew, Expansion joint, Seismic, Retrofit 183

Patlayıcı maddelerin mühendislik yapılarına yaptığı etki ile ilgili araştırmalarikinci dünya savaşının yaptığı tahribattan sonra mühendislerin ilgi alanına girmiştir.Bu ilgi 90'ların başında Oklahama Şehrindeki Alfred P. Murrah Federal ofisbinasının bombalanması ile daha derinleşmiş ve 11 Eylül 2001'deki Dünya TicaretMerkezi İkiz Kulelerine yapılan saldırı ile doruk noktasına ulaşmıştır. Güncel tasarımşartnameleri esas olarak yapıların depreme dayanıklı tasarımı veya güçlendirilmesiüzerine yoğunlaşmıştır. Bu şartnamelerin tasarım metodları kimi zaman patlayıcıetkisine dirençli tasarım felsefesi ile uyum göstermekle beraber genellikle depremedirençli tasarımlar patlayıcı etkisine karşı kayda değer bir direnç sağlamamaktadır.Bu nedenle bir tasarımcı patlayıcı ve deprem etkilerine en fazla direnci sağlayacakçerçeve sistemini seçmek için patlama etkisini de aklında bulundurarak tasarımınıgerçekleştirmelidir. Bu ise ancak tasarımcının derin bir patlayıcı etkisi bilgisine sahipolması ve bunu tasarımına yansıtabilmesi ile mümkündür.Bu çalışmada patlayıcı fenomeni, bununla ilgili temel terminoloji, geçmişçalışmalar, patlayıcı yüklemesi, patlayıcı ve yapı etkileşimi, patlama kaynaklı tedricive orantısız çökme ve bunlara ilişkin analiz yöntemleri tanıtılıp açıklanmayaçalışılmıştır. Nihai vurgu ise daha önceden 2007 Afet yönetmeliği hükümlerine goretasarlanmış düzenli bir çelik yapının patlama etkisine, dolayısıyla tedrici çökmeyedirencini tespite ilişkin bir durum değerlendirmesi üzerine yapılmıştır.Anahtar Kelimeler: Patlama, Tedrici çökme analizi, Deprem dayanımı, Çelik yapılar Concern about effect of explosives effect on engineering structures evolvedafter the damage of Second World War. Beginning from 90?s with the event ofbombing Alfred P. Murrah Federal building located in Oklahoma City this concerndeepened and with the attack to World Trade Center twin towers on September 11,2001 it is peaked. Recent design codes mainly focus on earthquake resistant designand strengthening of the structures. These code design methodologies maysometimes satisfy current blast resistant design philosophy, but in general codecompliant designs may not provide recognizable resistance to blast effect. Thereforedesigner should carry out earthquake resistant design with the blast resistant designknowledge in mind in order to be able to select the most suitable framing scheme thatprovide both earthquake and blast resistance. This is only possible if designer deeplyunderstands and interprets the blast phenomenon.In this study, it is intended to introduce blast phenomenon, basic terminology,past studies, blast loading on structures, blast structure interaction, analysismethodologies for blast effect and analysis for blast induced progressive anddisproportionate collapse. Final focus is made on a case study that is carried out todetermine whether a regular steel structures already designed according to TurkishEarthquake Code 2007 requirements satisfy blast, thus progressive collapseresistance requirements or not.Keywords: Blast, Progressive collapse, Earthquake resistance, Steel structure 147