UZUN AÇIKLIKLI KÖPRÜLERDE HAREKETLİ YÜK TASARIM PARAMETRELERİNİN TÜRK LRFD METHODU İÇİN BELİRLENMESİ Doç. Dr. Alp CANER & Yusuf DÖNMEZ 09.05.2015
ANA HATLAR Çalışma Amacı Uzun Açıklıklı Köprüler (>400m) & Standartlar Araştırma için Seçilen Köprü Hareketli Yük Modelleri Yapısal Analiz Modeli & Tasarım Araştırma Sonuçları
ÇALIŞMA AMACI Türkiye de Köprü Tasarım ve Yapım şartnamesinin, tasarım metodu LFD den LRFD ye geçtiği için, Yeni şartnamede, uzun açıklıklı köprüler için hareketli yüklerde kullanılacak tasarım parametrelerinin, Türkiye de yer alan lokal veritabanlarını değerlendirerek belirlenmesi ihtiyacı doğmuştur. Diğer bir amaç olarak, yeni tasarım kılavuzunda, yeni olarak sunulan, hareketli yük modeli KGM-45 in uzun açıklıklı köprülerdeki performansının değerlendirilmesi amaçlanmıştır.
UZUN AÇIKLIKLI KÖPRÜLER & STANDARTLAR Süper uzun köprülerin sayısının az olması, Bu köprülerin de özel olarak çalışılması sebebi ile, Mevcut standartların bir çoğunda uzun köprülerin tasarımı ile ilgili yeterli bir yönlendirme bulunmamaktadır. Mevcut yönlendirmelerin çoğunluğu kısa köprüler içindir.
UZUN AÇIKLIKLI KÖPRÜLER & STANDARTLAR Örneğin; EN1991-2 şartnamesi yüklemeleri 5m-200m ana açıklık için geçerlidir. Uzun köprüler için, farklı bir trafik modeli oluşturulmalıdır. Aksi takdirde ekonomik olmayan tasarımlar yapılabilir.
UZUN AÇIKLIKLI KÖPRÜLER & STANDARTLAR BS 5400 Bölüm 2 (2006) Şartnamesi; Ting Ma Asma Köprüsü (1377m orta açıklık) için 14.85kN/m tasarım yükü kullanılmıştır.
UZUN AÇIKLIKLI KÖPRÜLER & STANDARTLAR AASHTO (2007) Şartnamesi;
UZUN AÇIKLIKLI KÖPRÜLER & STANDARTLAR The Highway Bridge Design Code of China (2004);
ARAŞTIRMA İÇİN SEÇİLEN KÖPRÜ Cooper River Köprüsü (A.B.D.) Tasarım: Parsons Brinckerhoff, New York AASHTO LRFD Köprü Ölçüleri (m) Kenar Açıklıklar 195 Orta Açıklık 472 Genişlik 39 Şerit Sayısı 6
Üst Yapı Elemanları
ARAŞTIRMA İÇİN SEÇİLEN KÖPRÜ Köprü Ölçüleri (m) Kenar Açıklıklar 195 195 205 210 Orta Açıklık 472 420 500 550 Genişlik 42 42 42 42 Şerit Sayısı 6 6 6 6
Hareketli Yük
Kablo Değişimi Anında Hareketli Yük
Orjinal Tasarım Hareketli Yükleri
HAREKETLİ YÜK MODELLERİ Bu çalışmada 4 ayrı hareketli yük modeli kullanılmıştır. 1. HL-93 (AASHTO-LRFD Tasarım Kamyonu) + 9.3kN/m şerit yükü 2. H30-S24 (KGM Teknik Şartnamesi, 1982) + 10kN/m şerit yükü 3. KGM-45 + 10kN/m şerit yükü 4. Türkiye Kamyon Veritabanından Elde Edilen Model + 10kN/m şerit yükü
HAREKETLİ YÜK MODELLERİ HL-93 Yük Modeli;
HAREKETLİ YÜK MODELLERİ H30-S24 Yük Modeli; KGM-45 Yük Modeli;
HAREKETLİ YÜK MODELLERİ Lokal Hareketli Yük Veritabanı (2005-2006-2013) ile elde edilen model (V-HYM); Dingil # Veri # Yüzde (%) 2 Dingil 2905 10.4 3 Dingil 15084 53.8 4 Dingil 7354 26.2 5 Dingil 2715 9.7 Toplam 28055 100 Bu model, köprü üzerine 30m ara ile her şeride, kamyonların trafikte bulunma yüzdelerine göre toplamda 6x16=96 kamyonun rastgele yerleştirilmesi ile elde edilmiştir.
HAREKETLİ YÜK MODELLERİ Bu şekilde toplam 5,428 adet farklı V-HYM elde edilmiştir. Örneğin (birim: ton);
YAPISAL ANALİZ MODELİ & TASARIM LARSA 4D Hareketli Yük Analizi Köprü kesitleri KGM45 + 10kN/m & β=4.30
YAPISAL ANALİZ MODELİ & TASARIM HL93 + 9.3kN/m & β=? H30S24+ 10kN/m & β=? V-HYM + 10kN/m β=? Bu uygulama ile KGM-45 in performansı değerlendirilmiş olacaktır.
Veri Tabanı Kamyon Momentleri (28000 kamyon geçişi)
YAPISAL ANALİZ MODELİ & TASARIM KGM-45 hareketli yük moment diyagramı; (6 Şerit Yüklü Durum)
YAPISAL ANALİZ MODELİ & TASARIM Kesit ölçülerinden bağımsız bir çalışma ile de, her hareketli yük modeli için, lokal veritabanlarının (yük ve dayanım parametreleri için) dikkate alınması ile, kalibre edilmiş yük ve dayanım katsayıları ayrıca belirlenmiştir.
ARAŞTIRMA SONUÇLARI KGM-45 in performans değerlendirme sonuçları; KGM 45 kamyonuna göre tasarlanan köprü üzerinden HL-93 veya very tabanı kamyonları geçmesi durumunda tasarım daha güvenli tarafta kalmıştır.
ARAŞTIRMA SONUÇLARI Özet ile; β=4.30 hedeflenerek kalibre edilmiş dayanım katsayıları sonuçları (Yük katsayıları olarak 1.25 x DC + 1.50 x DW + 1.75 x LL x (1 + IM) kullanılmıştır.) kullnıldığında KGM-45 yük modeli HL-93 ve V-HYM modellerinden daha güvenilir davranış göstermiştir. Fakat, H30-S24 yük modelinden yaklaşık %4 oranında daha az güvenilir davranış göstermiştir. Türk hareketli yük veritabanından elde edilen model ile HL-93 yük modeli birbirine çok yakın sonuçlar vermiştir.
ARAŞTIRMA SONUÇLARI Türkiye şartlarına göre kalibre edilmiş önerilen dayanım katsayıları sonuçları; Yük Modeli Dayanım Katsayısı ( ) H30-S24 0.9 KGM-45 0.8 HL-93 0.7 V-HYM 0.7 Mu < Mn
İLGİNİZE TEŞEKKÜR EDERİM Sorularınız için: yusuf.donmez@metu.edu.tr