Determination of the Performance of a Precast Girder Bridge by Non-Linear Analysis Method in the Time Domain Considering the Construction Stages

Year 2023, Volume: 28 Issue: 2, 551 - 568, 31.08.2023

Özlem Çavdar , Osman Sarıgün

https://doi.org/10.17482/uumfd.1229793

Abstract

In order for the analyzes to be realistic in the design of buildings, the construction of the building, its duration and changes in materials such as concrete and steel should be taken into account along with its dynamic effects. In the study, it is aimed to dynamically analyze the designs of the highway bridge by using finite element analyzes to be carried out on the model, not only taking into account the service status and construction stages, but also using real acceleration records in the time history. The model, Çirmiş Bridge, has three spans and is 96 meters long. Bridge superstructure consists of deck and prestressed beams. Superstructure model reliability has been ensured with the AASHTO, TS 3233 and TRH Road Bridges Technical Specifications used in the design of these bridges. The results of non-linear construction phase analysis in the time history domain, carried out within the framework of the rules specified in TBEC-2018 for the determination of dynamic effects, gave higher cross-sectional effects and displacement values in the building elements compared to the construction phase analysis results. Since our country is located in the fault zone, dynamic analysis should be done by using real acceleration records in the designs.

Keywords

Highway Bridge, Prestressed Beam, TBEC-2018, Construction Phase Analysis, Time History Domain

PREKAST ÖNGERME KİRİŞLİ KÖPRÜNÜN YAPIM AŞAMALARI DİKKATE ALINARAK ZAMAN TANIM ALANINDA DOĞRUSAL OLMAYAN ANALİZ YÖNTEMİYLE PERFORMANSININ BELİRLENMESİ

Abstract

Mühendislik yapılarının tasarımında gerekli olan yapısal çözümlemelerin gerçekçi sonuçlar verebilmesi için tasarım aşamasında yapının inşa aşaması, süresi ve yapıya esas beton, çelik gibi malzemelerin bu süre zarfında meydana gelecek değişimleri ile beraber dinamik etkilerin de dikkate alınması gerekmektedir. Çalışma kapsamında karayolu köprüsünün uygulama modeli üzerinde gerçekleştirilecek sonlu eleman analizleriyle yapı tasarımlarının sadece servis durumu ve yapım aşamalarını dikkate alacak şekilde değil, zaman tanım alanında gerçek ivme kayıtlarının da kullanılarak dinamik çözümlenmesi gerekliliği amaçlanmıştır. Model olarak seçilen Çirmiş Köprüsü üç eşit açıklığa sahip olup toplam 96 metre uzunluğundadır. Köprü üst yapısı, tabliye ve öngerme kirişlerden oluşmaktadır. Bu tip köprülerin tasarım esaslarında kullanılan AASHTO, TS 3233 Yönetmelikleri ve TCK Yol Köprüleri Teknik Şartnamesi dikkate alınarak köprü üst yapısının model güvenilirliği sağlanılıp çözümlemelere başlanılmıştır. Dinamik etkilerin tespiti amacıyla TBDY-2018 kapsamında belirtilen kurallar çerçevesinde gerçekleştirilen zaman tanım alanında doğrusal olmayan yapım aşamalı analiz ile doğrusal olmayan yapım aşamalı analiz sonuçları karşılaştırılmıştır. Zaman tanım alanında doğrusal olmayan yapım aşamalı analiz sonuçlarının yapı elemanlarında daha yüksek kesit tesirleri ve yer değiştirme değerleri verdiği gözlemlenmiştir. Ülkemizin aktif fay kuşağında yer almasından dolayı yapı tasarımlarının, zaman tanım alanında gerçek ivme kayıtlarının da kullanılarak dinamik çözümlenmesi gerekmektedir.

Keywords

Karayolu Köprüsü, Öngerme Kiriş, TBDY-2018, Yapım Aşamalı Analiz, Zaman Tanım Alanı

References

• 1. AASHTO. (2002) Standard specifications for highway bridges, Washington.
• 2. AASHTO LRFD. (2017) Bridge design specifications, American Association of State Highway and Transportation Officials, Washington.
• 3. Agus, A. (2010) Mevcut bir karayolu köprüsünün deprem performansının doğrusal ve doğrusal olmayan yöntemler ile belirlenmesi. Yüksek lisans tezi, İ.T.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
• 4. Ahmed, A.T.M.R. ve Anam, I. (2003) Dynamic analysis of rc bridges, 2nd International Conference on Structural Engineering, Cape Town, South Africa.
• 5. Aktaş, E. (2010) Öngerilme kirişli bir köprü tasarımı ve performansının değerlendirilmesi. Yüksek lisans tezi, İ.T.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
• 6. Altunışık, A. C., Ateş, Ş. ve Adanur, S. (2019) İnşaat Mühendisliğinde SAP2000 Uygulamaları, Dynamic Academy, Trabzon.
• 7. Aydınoğlu, M. N. (2005) Mevcut veya güçlendirilen köprü ve viyadüklerinin deprem performanslarının nonlineer analiz yöntemleri ile değerlendirilmesi, TC Bayındırlık ve İskan Bakanlığı Karayolları Genel Müdürlüğü Raporu, İstanbul. 8. CEB-FIP Model Code 1990. (1993) CEB-FIP model code, London. https://doi.org/10.1680/ceb-fipmc1990.35430.
• 9. Çavdar, Ö. ve Şener, M.A. (2022) Dilimsel Dengeli Konsol Yöntemi ile Tasarlanan Bir Köprünün Yapım Aşamaları Dikkate Alınarak Yapısal Davranış ve Maliyet Açısından İncelenmesi, El-Cezeri: Journal of Science and Engineering, 9-2. 469- 491. doi.org/10.31202/ecjse.962089.
• 10. Çavdar, Ö. ve Çelik, H.İ. (2022) Yüksek Bir Binanın Deprem Performansına Dış Destek Kirişlerin Etkisinin Doğrusal ve Doğrusal Olmayan Yöntemlerle İncelenmesi, Uludag University Journal of the Faculty of Engineering, 27-1. 271-290. doi.org/10.17482/uumfd.901862
• 11. Dolati, A., Taghikhany, T. ve Rahai, A. (2012) Seismic demands of the case study highway bridge under near fault pulse-like ground motion. 15th World Conference on Earthquake Engineering.
• 12. Filho, J., Beghetto, F. ve Remor, J. (2017) A methodology for the dynamic analysis of railway bridges subjected to vehicular loads, Structures Congress, 04-08. Brazil. doi: 10.1061/9780784480403.019
• 13. Karaca, H. (2017) Yakın fay etkisindeki uzun açıklıklı köprü sistemlerin dinamik analizi, Yüksek lisans tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara.
• 14. KGM (1973) Yol köprüleri için teknik şartname, Karayolları Genel Müdürlüğü, Ankara.
• 15. Özmen, A. ve Sayın, E. (2020) Tarihi yığma bir köprünün deprem davranışının değerlendirilmesi, Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 956-965. doi:10.28948/ngumuh.715121
• 16. PCI (1985) PCI design handbook–precast and prestressed concrete, Chicago.
• 17. SAP2000 (2015) Integrated finite element analysis and design of structures, computers and structures ınc, California.
• 18. Şancı, E. (2021) Yüksek yapı sistemlerinin performanslarında P-Delta etkisinin değerlendirilmesi, Yüksek lisans tezi, Uludağ Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Bursa.
• 19. TBDY (2018) Türkiye bina deprem yönetmeliği, Çevre ve Şehircilik Bakanlığı, Ankara.
• 20. TS 3233 (1979) Öngerilmeli beton yapıların hesap ve yapım kuralları, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara.
• 21. Xia, H. ve Zhang, N. (2005) Dynamic analysis of railway bridge under high-speed trains, Computers and Structures, 1891-1901. China. doi:10.1016/j.compstruc.2005.02.014