Search

Base isolation applications are becoming popular in the seismic design of resilient structures and infrastructures. Even though the response of the bearings is widely studied under cyclic displacements, limited information is available for bearing response under sustained lateral loads. These types of loads can develop sustained lateral displacement in the bearing. During the holding time under sustained lateral displacement, the creep or stress relaxation may significantly change the properties of the bearings and may affect the response in the reloading stage. This research paper aims at assessing the influence of short-term lateral creep on the hysteretic response of rubber bearings, and ball rubber bearings. To this end, experimental testing on different elastomeric bearings under imposed lateral displacement is performed. For each device, the lateral response is measured, and the advantages and disadvantages are discussed in terms of strength, stiffness, energy dissipation and equivalent damping. The loss of load under sustained lateral displacement is experimentally assessed and the effects of creep in the design procedure of a base isolated system are discussed.

Recent earthquakes demonstrated that modern seismic design and retrofit of constructions should target damage containment to reduce the direct and indirect economic losses and downtime. In this context, the use of base isolation as seismic protection strategy is becoming popular. A variety of devices is available on the market. Elastomeric and metallic sliding devices are the most common type of isolators. Ball rubber bearings (BRBs) combine the practical use and the low maintenance cost of elastomeric bearings with a friction-based dissipation due to the steel balls of the inner core. Although many tests were performed to characterize the lateral response of BRBs, their stiffness, the maximum displacement capacity and the damping, further studies are needed to clearly identify the main variables and their effects on the lateral response. This research paper aims at developing a design-oriented formulation to estimate the equivalent damping, the characteristic strength and the lateral stiffness of BRBs. In order to calibrate and validate the proposed formulation, experimental tests are performed varying the axial load pressure and maximum imposed displacement. Furthermore, all the tests available in literature are collected in a unique database. Simple considerations on the influence of the different design parameters are discussed and used to calibrate reliable design formulations to be used in the design practice.

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

Uygun bir yer hareketi seçimi gerektiren zaman tanım alanında hesap yöntemi analizi, hesaplama yöntemleri ilerledikçe daha yaygın olarak kullanılmaktadır. Herhangi bir yer hareketini ölçeklendirmenin, zaman tanım alanı analizinde kullanılacak en uygun yöntem olmadığı bilinmektedir. Yıllar boyunca, bilim adamları, hareketi karakterize etmek için bir dizi şiddet ölçüsü kullanarak kaydedilen yer hareketi verilerini incelediler. Bu çalışmanın odağı, 0.84 s ve 1.78 s arasında farklı doğal periyotlarda olan, doğrusal olmayan zaman tanım alanı analizlerinde kullanılacak dört farklı kavşak köprüsünün sismik kriterleri ile yer hareketlerinin şiddet ölçülerini karşılaştırmaktır. Bu kapsamda, toplam kırk iki yer hareketi kaydı kullanılarak doğrusal olmayan zaman tanımı analizleri yapılmıştır. Eksenel, kesme ve moment kuvvetlerinden oluşan kolon altı sismik kriterleri belirlemek için ivme, hız ve yer değiştirme esaslı ve diğer olmak üzere toplamda yirmi üç şiddet ölçüsü araştırılmıştır. Geleneksel olarak, en yüksek yer ivmesi, sismik tehlike ile yapısal analiz arasındaki ana ölçüm olarak kullanılmıştır. Bununla birlikte, sonuçlar, diğer şiddet ölçülerine kıyasla, Hız Spektrum Şiddeti (cm), Sa (T1) (g) ve Housner şiddeti (cm) gibi şiddet ölçülerinin sismik kriterlerle daha iyi ilişkilere sahip olduğunu göstermiştir. Genel olarak, hıza bağlı şiddet ölçüleri analiz edilen otoyol köprüleri için en uygun şiddet ölçüleridir. Time history analysis that requires a proper ground motion selection is becoming popular as computational methods advance. It has been known that scaling any ground motion will not be the best fit to be used in the time history analysis. Over the years, scientists have studied recorded ground motion data by the help of a set of intensity measures to characterize the movement. The aim of this study is to compare intensity measures of ground motions with seismic demand parameters used in nonlinear time history analyses of four flyover intersection highway bridges with various natural periods varying between 0.84 s and 1.78 s. In this scope, nonlinear time history analyses have been performed on a total of forty-two ground motion records. Twenty-three intensity measures grouped as acceleration, velocity, displacement based and other categories have been researched to detect a correlation with column base seismic demand parameters consisting of axial, shear and moment forces. Traditionally, the peak ground acceleration has been used as the main measure between seismic hazard and structural analysis. However, the results showed that intensity measures such as Velocity Spectrum Intensity (cm), Sa(T1) (g) and Housner intensity (cm) have better correlations with seismic demand parameters compared to other intensity measures. In general, the velocity-related intensity measures are the most appropriate intensity measures for the highway bridges analyzed. 364

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