Hesaplamalı araştırma makalesi incelemesi
Tarihi yığma taş köprülerin uzun süreli sünme (sürünme) davranışlarının ve deprem altındaki sismik performanslarının doğru değerlendirilmesi, bu yapıların korunması ve geleceğe aktarılması açısından büyük önem taşımaktadır. Doğu Anadolu Fay Hattı üzerinde yer alan 18. yüzyıl yapısı Diyarbakır Çüngüş Köprüsü, 2023 Kahramanmaraş depremlerinden etkilenmiştir.
Tarihi yığma taş köprüler, inşa edildikleri dönemin mühendislik birikimini ve mimari mirasını günümüze taşıyan kritik altyapı elemanlarıdır. Etkin sismik kuşaklar üzerinde yer alan bu tür tarihi yapıların zaman içinde sürünme (sünme) mekanizmaları nedeniyle deformasyona uğraması ve şiddetli depremler altında sismik hasarlara maruz kalması, yapısal güvenlik açısından büyük bir risk oluşturmaktadır. Özellikle Türkiye sismik haritasına göre tehlikeli bir bölgede bulunan Diyarbakır'daki tarihi Çüngüş Köprüsü, Doğu Anadolu Fay Hattı üzerindeki konumu nedeniyle geçmişten günümüze çok sayıda sismik sarsıntıya maruz kalmıştır. Bu bağlamda, tarihi taş kemer köprülerin zaman bağımlı zamansal oturma davranışlarının ve ardışık şiddetli depremler altındaki sismik çatlak performanslarının üç boyutlu ayrık elemanlar yöntemiyle modellenerek analizi, literatürdeki önemli bir araştırma ihtiyacına yanıt vermektedir.
Çalışmanın temel amacı, 18. yüzyılda Osmanlı Dönemi'nde inşa edilen tek açıklıklı Diyarbakır Çüngüş Tarihi Taş Köprüsü'nün 500 yıllık uzun süreli sürünme oturması davranışını ve 2023 Kahramanmaraş, Hatay, Malatya ile Gaziantep merkezli 10 farklı yakın fay depremi altındaki sismik yanıtını incelemektir. Bu doğrultuda, sonlu farklar yöntemine dayalı FLAC3D yazılımı kullanılarak yapının üç boyutlu ayrık eleman modeli oluşturulmuştur. Köprünün kemer bölümünde 2.672 adet taş blok ayrı ayrı modellenmiş, taş elemanlar arasındaki arayüzeylere özel normal stiffness (kn) ve kayma stiffness (ks) etkileşim parametreleri tanımlanmıştır. Zaman bağımlı kalıcı deformasyonların incelenmesinde literatürde tarihi köprüler için daha önce kullanılmamış olan Burger-Creep visko-plastik malzeme modeli tercih edilmiştir. Sismik analizlerde ise dalga yansımalarını önlemek amacıyla serbest alan (free-field) ve sessiz (quiet) sınır koşulları ile özel histerezis sönümleme katsayıları dikkate alınmıştır.
Yapılan 500 yıllık zaman bağımlı sürünme analizleri sonuçunda, köprünün en çok deformasyona ve hasara uğrayan kısmının kemer bölümü olduğu tespit edilmiştir. Özellikle 1973 ile 2173 yılları arasında kemer orta noktasında yaklaşık 5 mm düzeyinde belirgin bir oturma artışı gözlenirken, 2173 yılından sonra oturma değerlerinin kararlı bir seyre ulaştığı belirlenmiştir. 10 farklı yakın fay deprem kaydı altında gerçekleştirilen non-lineer sismik analizler ise 2023 Kahramanmaraş, Hatay, Malatya ve Gaziantep depremlerinin köprünün sismik güvenlik davranışını önemli ölçüde değiştirdiğini ortaya koymuştur. En büyük düşey deplasman ve en kritik sismik çatlaklar, 25,604 mm düşey yer değiştirme değeriyle Case 1 (Pazarcık1, Kahramanmaraş M7.7) depremi altında kemer açıklığının orta bölümünde meydana gelmiştir. Elbistan (24,382 mm) ve Nurdağı1 (23,30 mm) depremlerinde de benzer şekilde kemer merkezinde yoğunlaşan kritik çatlaklar gözlemlenmiştir.
Elde edilen bulgular, tarihi yığma taş kemer köprülerde en kritik yapısal elemanın kemer orta noktası olduğunu ve deprem sarsıntıları sırasında en yüksek eğilme ile çatlak oluşumlarının bu bölgede meydana geldiğini göstermektedir. Burger-Creep malzeme modelinin zamana bağlı oturma tahminlerindeki başarısı ile serbest alan ve sessiz sınır koşullarının sismik dalga yansımalarını engelleyen gerçekçi yaklaşımı, tarihi kargir yapıların restorasyon ve güçlendirme projelerine doğrudan katkı sağlamaktadır. Yazar, Doğu Anadolu Fay Hattı üzerindeki bu tür yapılarda 2023 depremleri sonrasında oluşan sismik çatlakların ve düşey deplasmanların dikkate alınması gerektiğini vurgulamaktadır. Bu çalışma, ayrık elemanlar yöntemi ve özel arayüzey stiffness parametrelerinin tarihi köprü analizlerindeki bütünleşik kullanımını göstererek gelecekteki sismik değerlendirme ve restorasyon araştırmalarına kapsamlı bir altlık sunmaktadır.
Bu çalışmanın amacı, Diyarbakır Çüngüş tarihi taş kemer köprüsünün 500 yıllık zamana bağlı sürünme oturması davranışını ve 2023 Kahramanmaraş, Hatay, Malatya, Gaziantep depremlerinden oluşan 10 farklı ivme kaydı altındaki 3D sismik performansını ayrık eleman yöntemiyle incelemektir(Çavuşlu, 2023).
Bu araştırmada, Diyarbakır Çüngüş tarihi taş kemer köprüsünün zamana bağlı uzun süreli oturma davranışı ile 2023 depremleri altındaki sismik performansı üç boyutlu sayısal yöntemlerle incelenmiştir(Çavuşlu, 2023).
Çalışma, sonlu farklar metoduna dayalı üç boyutlu ayrık elemanlar teorisi ve sürekli ortam mekaniği çerçevesine dayanmaktadır. Taş blokların visko-plastik davranışını modellemek için Burger-Creep malzeme modeli; bloklar arası etkileşimi temsil etmek için normal (kn) ve kayma (ks) stiffness arayüzey katsayıları; sismik analizlerde dalga yansımasını önlemek için serbest alan (free-field) ve quiet yansımayan sınır koşulları ile histerezis sönümleme teorisi kullanılmıştır.
Çalışmada tarihi taş köprülerin finite element ve discrete element yöntemleriyle statik, modlar ve sismik analizlerini gerçekleştiren Aydin ve Özkaya (2018), Bayraktar ve Hokelekli (2021), Bergamo ve arkadaşları (2016), Conde ve arkadaşları (2016, 2021), Gönen ve Soyöz (2021), Güllü ve Jaf (2016), Naderi ve Zekavati (2018), Saygılı ve Lemos (2021) ile Simos ve arkadaşları (2018) tarafından yapılan araştırmalar ele alınmış; bu çalışmalardaki eksiklikler Burger-Creep modeli ve yansısız sınır koşulları entegrasyonu ile adreslenmiştir.
Köprünün 500 yıllık uzun süreli sürünme analizi sonuçlarına göre, en fazla deformasyon ve hasar alan kesimin köprünün kemer bölümü olduğu ve en büyük düşey deplasmanların kemer ortasında oluştuğu tespit edilmiştir(Çavuşlu, 2023).
Tarihi köprünün ilk 200 yıllık süre zarfındaki düşey yer değiştirme değişim oranının oldukça düşük olduğu, ancak 1973 ile 2173 yılları arasında düşey deplasmanlardaki değişim hızının belirgin şekilde arttığı görülmüştür(Çavuşlu, 2023).
2023 Kahramanmaraş Pazarcık depremi etkisi altında köprüde meydana gelen en büyük düşey deplasman değerinin kemer orta kesimlerinde 25.604 milimetre olduğu ve en kritik sismik çatlakların bu bölgede yoğunlaştığı belirlenmiştir(Çavuşlu, 2023).
On farklı yakın fay depremi verisi kullanılarak yapılan sismik analizlerde, köprünün ayak kesimlerinde çok küçük deplasmanlar görülürken, deprem sırasında oluşan en büyük sismik eğilme ve hasarların kemer bölgesinde toplandığı anlaşılmıştır(Çavuşlu, 2023).
Tarihi taş kemer köprülerin yapısal güvenliğinin sağlanması amacıyla gerçekleştirilen uzun süreli sürünme analizleri, yapı elemanlarında zamanla meydana gelen deformasyonların özellikle kemer kesiminde yoğunlaştığını ve belirli yıllardan sonra deplasman artış hızının belirgin bir ivme kazandığını açıkça ortaya koymaktadır.
Yazar, çalışmasında kullanılan Burger-Creep malzeme modelinin ve özel arayüzey etkileşim elemanlarının, tarihi kargir yaparların viskoelastik ve plastik deformasyon süreçlerinin gerçeğe uygun biçimde modellenmesine olanak tanıdığını, böylece uzun vadeli oturma davranışlarının güvenilir bir şekilde tahmin edilebildiğini belirtmektedir.
Literatürde yer alan benzer sayısal ve deneysel çalışmalarla karşılaştırıldığında, bu araştırmada elde edilen bulgular köprü kemerinin sismik yükler ve zemin etkileri altında en kırılgan bölge olduğu yönündeki akademik kabulleri desteklemekte ve genişletmektedir.
Sonuç olarak, 2023 yılında meydana gelen büyük depremlerin bölgedeki tarihi yapılar üzerindeki yıkıcı etkileri göz önüne alındığında, bu tür gelişmiş sayısal analizlerin restorasyon ve koruma çalışmalarına rehberlik edeceği ve gelecekteki sismik risklerin öngörülmesinde kritik bir rol oynayacağı vurgulanmaktadır.
Yazar, tarihi taş köprülerin doğrusal olmayan zemin deformne edilebilirliği ve deprem davranışları üzerine yapılan önceki çalışmalarla uyumlu olarak, bu çalışmada da köprülerin deprem sırasındaki en kritik ve hasara açık bölümünün kemer kesimi olduğunu doğrulamıştır(Çavuşlu, 2023).
Tarihi Çüngüş köprüsünün sürünme ve deprem analizi sonuçları, ayrık eleman modellemesinin ve Burger-Creep malzeme modelinin uzun vadeli davranış tahminindeki önemini göstermekte, özellikle 2023 depremlerinin köprünün sismik güvenliğini ciddi biçimde değiştirdiğini ortaya koymaktadır(Çavuşlu, 2023).
Bu çalışma, tarihi yığma kargir köprülerin zamana bağlı uzun vadeli deformasyonlarını ve çoklu deprem ivme kayıtları altındaki sismik çatlak performanslarını dinamik sınır koşulları altında tahmin etme noktasında literatürde önemli bir boşluğu doldurmaktadır. Özellikle tarihi kargir köprülerin uzun vadeli sismik dayanıklılık performansını değerlendirirken, malzemenin sürünme davranışını göz ardı etmeyen son derece hassas ve yenilikçi bir sayısal yaklaşım sunmaktadır. Araştırma, Diyarbakır Çüngüş Köprüsü özelinde, 2023 Kahramanmaraş depremleri gibi güncel ve son derece şiddetli yer hareketlerinin yığma köprü gövdesi ve kemer yapısı üzerindeki sismik hasar oluşturma potansiyelini 3 boyutlu ayrık eleman modelleme tekniğiyle çözümleyerek literatüre pratik ve kuramsal bir veri seti kazandırmaktadır.
Yayın, literatürde daha önce sonlu elemanlar yöntemi veya limit analizleri gibi klasik yöntemlerle yapılan geleneksel köprü değerlendirmelerinden ayrılmakta ve Bayraktar ile Hökelekli (2021) veya Gönen ve Soyöz (2021) gibi araştırmacıların çalışmalarını daha ileriye taşımaktadır. Önceki çalışmalarda kargir taşların bir bütün olarak ele alınması (makro modelleme) yaygın bir kabulken, bu çalışmada her bir taş elemanın ayrı bloklar halinde tanımlandığı mikro-ayrık eleman tekniği ve arayüzey normal/kayma sertliği parametreleri kullanılmıştır. Ayrıca, geçmiş çalışmalarda tarihi köprülerin yapısal oturmalarını tahmin etmek için uygulanmamış olan Burgers-Creep malzeme modeli entegre edilerek literatürdeki kuramsal ve pratik analiz doğruluğu belirgin düzeyde artırılmıştır.
Çalışma, tarihi kargir köprülerin yapısal bütünlüğünün korunması ve restorasyon projelerinin bilimsel temellere dayandırılması için kapsamlı bir metodolojik katkı sunmaktadır. Sismik güvenlik değerlendirmelerinde yalnızca deprem ivme kayıtlarının değil, aynı zamanda yapının yüzyıllar boyunca maruz kaldığı zamana bağlı malzeme yorulmalarının (sünme etkileri) da hesaba katılması gerektiğini sayısal kanıtlarla ortaya koymaktadır. 2023 yılında meydana gelen çoklu deprem senaryolarını barındıran analizleri sayesinde, benzer tarihi taş kemer köprülerin kırılganlık ve çatlak gelişim mekanizmalarını inceleyen akademik incelemelere son derece güncel, sayısal ve doğrudan karşılaştırılabilir veriler sunarak geniş bir sentez alanı açmaktadır.
Makalenin doğrulanmış yöntemi, bulguları ve kuramsal çerçevesi; tez ve makale çalışmalarında kullanılacağı bölümle birlikte aşağıdaki üç araştırma taslağına dönüştürülmüştür.
Tez veya makalede kullanım · literatüre-review
2023 Kahramanmaraş depremleri tarihi yığma yapılar üzerinde sismik kırılganlığı önemli ölçüde artırmıştır.
Bu iddia, 2023 depremlerinin Çüngüş Köprüsü'nün sismik güvenlik davranışını nasıl köklü şekilde değiştirdiğini açıklamak amacıyla literatür taraması bölümünde kaynak gösterilerek kullanılabilir(Çavuşlu, 2023).
Makaleyle bağlantısı: Yazarın çalışmasında tek açıklıklı sivri kemer köprü için kullandığı Burgers-Creep modelinin ve sürünme analizlerinin, farklı kemer geometrileriyle genişletilerek yapısal duyarlılık analizlerinin yapılması ihtiyacından türetilmiştir(Çavuşlu, 2023).
Tez veya makalede kullanım · method
Tarihi taş kemer köprülerin uzun vadeli oturma ve sünme analizlerinde Burgers-Creep malzeme modeli etkin sonuçlar verir.
Tezlerin yöntem bölümünde, kargir taş yapıların viskoelastik ve plastik deformasyonlarını simüle etmek için Burgers-Creep modelinin fiziksel ve matematiksel uygunluğunu savunurken bu çalışmanın yöntemi referans alınabilir(Çavuşlu, 2023).
Makaleyle bağlantısı: Makalede sismik dalgaların model içinde yansımasını önlemek adına quiet ve free-field sınır koşullarının kullanılmasının gerçekçi analizler sağladığı vurgusundan ve bunun geleneksel modellerle sayısal farkını ortaya koyma gerekliliğinden esinlenmiştir(Çavuşlu, 2023).
Tez veya makalede kullanım · Tartışma
Kargir taş köprülerin deprem ve sürünme altındaki en kritik hasar ve deformasyon bölgesi kemer orta kesitidir.
Sayısal analiz bulgularının tartışıldığı bölümlerde, köprü gövdesinin diğer kısımlarına kıyasla kemer ortasındaki sismik çatlak yoğunlaşmasını ve düşey deplasman artışını akademik olarak temellendirmek için kullanılır(Çavuşlu, 2023).
Makaleyle bağlantısı: Yazarın sismik analizleri sünme analizi sonuçlarını dikkate alarak gerçekleştirmesi ve uzun süreli sünmenin sismik çatlak performansı üzerindeki birleşik etkisinin nicel olarak kıyaslanması fikrinden türetilmiştir(Çavuşlu, 2023).
Tarihi yığma kemer köprüler, kültürel mirasın ve ulaşım altyapısının vazgeçilmez bileşenleridir. Orta ve yüksek sismik risk taşıyan bölgelerde yer alan bu ağır ve rijit strüktürler, deprem yükleri karşısında yüksek ivmelere maruz…
Sanayi bölgelerindeki sismik aktivitenin incelenmesi, insan faaliyetlerinin çevre üzerindeki etkilerini anlamak ve sismik risk taşıyan alanlarda deprem öncüllerini belirlemek açısından büyük bir önem taşımaktadır. Çizgisellik analizi,…
Tarım sektörü, gıda güvencesi sağlamanın ötesinde sanayiye hammadde tedariki sunan hayati bir ekonomik yapıya sahiptir. Türkiye'nin makroekonomik gelişim sürecinde tarımın gayri safi yurtiçi hasıladaki payı azalış gösterse de sektörün…