ASSESSMENT OF STRUCTURAL RESPONSE OF FATİH SULTAN MEHMET BRIDGE UNDER VEHICLE LOADS

Abstract

The study presents the assesment of structural response of Fatih Sultan Mehmet Bridge under vehicle loads which is the one of the two suspension bridge in Turkey. For the purpose, 3D finite element model of the bridge was constituted using SAP2000 software. The traffic loads with three different vehicle load patterns were dynamically applied to model to investigate the effects of vehicles on the response of bridge. In the firts load pattern, analyses were performed for a truck with 50 t mass when moving on the middle lane of the bridge with four different speeds. In the second load pattern, analyses were performed for 12 trucks with 50 t mass when moving on the four lanes towards to same way of the bridge with four different speeds. In the third load pattern, analyses were performed for 12 trucks with 50 t mass when moving on the four lanes towards to same way and other 12 trucks when moving opposite lanes. The result obtained from analyses listed and illustrated in tables and figures, respectively. It is seen from the study that the different vehicle loading and vehicle speeds considerably effects the structural response of the bridge

Keywords

• Suspension bridge, Finite element model, Vehicle load, Structural response

FATİH SULTAN MEHMET KÖPRÜSÜ'NÜN TAŞIT YÜKLERİ ALTINDA YAPISAL DAVRANIŞININ BELİRLENMESİ

Abstract

Bu çalışmada, Ülkemizdeki iki asma köprüden biri olan Fatih Sultan Mehmet Köprüsü'nün yapısal davranışı taşıt yükleri altında araştırılmıştır. Bu amaçla Fatih Sultan Mehmet Köprüsü'nün üç boyutlu sonlu eleman modeli SAP2000 yazılımı ile oluşturulmuştur. Taşıtların köprü davranışı üzerindeki etkisini araştırmak için, üç farklı yükleme durumuna sahip hareketli taşıt yükleri dinamik olarak modele etkittirilmiştir. Birinci yükleme durumunda 50 tonluk bir kamyonun köprü orta şeridinde dört farklı hızla ilerlemesi halinde analizler gerçekleştirilmiştir. İkinci yükleme durumunda 50 tonluk 12 kamyonun dört şeritten üç sıra halinde aynı yönde ve dört farklı hızla ilerlemeleri halinde analizler gerçekleştirilmiştir. Üçüncü yükleme durumunda ise 50 tonluk 12 kamyonun dört şeritten üç sıra halinde aynı yönde, 50 tonluk 12 kamyonun dört şeritten üç sıra halinde karşı yönden ve yine dört farklı hızla ilerlemesi halinde analizler gerçekleştirilmiştir. Analizlerden elde edilen sonuçlar tablo ve grafikler halinde sunulmuştur. Sonuçta farklı yükleme durumlarına sahip farklı hızlardaki taşıt yüklerinin köprü yapısal davranışı üzerinde etkili olduğu anlaşılmıştır

Keywords

• Asma köprü, Sonlu eleman modeli, Taşıt yükü, Yapısal davranış

References

1. Karoumi R, Wibreg J, Liljencraniz A. Monitoring Traffic Load Sand Dynamic Eddectsusing an Instrumented Railway Bridge, Engineering Structures, Vol.27, No.12: 1813-1819, 2005.
2. Yang F, Fonder GA. Dynamic Response of Cable-Stayed Bridges Under Moving Loads, Journal of Engineering Mechanics, ASCE, Vol. 25: 195-215, 1998.
3. Diana G, Cheli F, Bruni S. Railway Runnability and Train-Track Interaction in Long-Span Cable Supported Bridges, Advances in Structural Dynamics, 43-54, 2000.
4. Cengiz A, Soyluk K, Sıcacık EA. Kablolu Köprülerde Trafik Yüklerinin Neden olduğu Dinamik Etkiler, Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Der. Cilt 26, No.1: 243-252, 2011.
5. Liu XZH., Liu DJ, Jin ZH B. Analysis of Train-Track-Bridge Coupled Vibration of a Railway Long-Span Suspension Bridge, Journal of Steel Construction, Cilt 12, Vol. 25, No.140, 2010.
6. Chen HL, Fei QG, Han XL, Liao ZQ. The Nonlinear Dynamic Response Analysis of Long-Span Suspension Bridge Under Traffic Loads, Special Structures, Vol.28, No.5, 2011.
7. Feng ZX, Chen L, Miao CQ. The Study of Forced Vibration for Three-Tower Suspension Bridge Under Moving Loads, China Engineeering Science, Vol.14, No.5, 2012.
8. Jiang D, Chen HL, Fei QG, Miao CQ, Han XL. Dynamic Response of Large Suspension Bridge to Stochastic Traffic Loads,. China Sciencepaper Online, 2010.

9. Fryba L. Dynamics of Railway Bridges, Thomas Telford Ltd, 1996.
10. Yang JR, Study on Local Vibration Caused by Vehicle-Bridge interaction, Phd Thesis, Shanhai: Tongji University, 2007.
11. Kim SE, Tai H. Nonlinear Inelastic Dynamic Analysis of Suspension Bridge. Engineering Structures, Vol.32, 3845-3856, 2010.
12. Adanur S, Bayraktar A, Altunışık AC, Sevim B. Asma Köprülerin Lineer Olmayan Davranışına Askı Şekillerinin Etkisi, 3. Ulusal Çelik Yapılar Sempozyumu, 8-10 Ekim 2009, ss. 335-343, Gaziantep, Türkiye.
13. Tommy HT, Chan LG, Li ZX. Finite Elemant Modeling for Fatigue Stres Analysis of Large Suspension Bridge, Journal of Soundand Vibration, Vol.26, No.1: 443-464, 2003.
14. Günaydın M, Adanur S, Altunışık AC, Sevim B. Construction Stage Analysis of Fatih Sultan Mehmet Suspension Bridge, Structural Engineering and Mechanics, 42, (4), 489- 505, 2012.
15. Adanur S, Günaydın M, Altunışık AC, Sevim B. Construction Stage Analysis of Humber Suspension Bridge, Applied Mathematical Modelling, 36, 5492-5505, 2012.
16. Bathe KJ. Finite Element Procedures in Engineering Analysis, Prentice-Hall, New Jersey, USA, 1996.
17. Chopra AK. Dynamics of Structures: Theory and Applications to Earthquake Engineering, Third Edition, Prentice Hall, USA, 2006.
18. Apaydin NM. Earthquake performance assessment and retrofit investigations of two suspension bridges in Istanbul, Soil Dynamics and Earthquake Engineering 30: 702-710, 2012.
19. Kartal H, Soyluk K. Kablo Destekli Köprülerin Dinamik Davranışlarının Karşılaştırılması, 2. Türk Deprem Mühendisliği ve sismoloji Konferansı, Hatay, 25-27 Eylül 2013, 1-13.
20. SAP2000 V16. Integrated Finite Element Analysis and Design of Structures, Computers and Structures, Inc., Berkeley, California, USA, 2015.
21. AASHTO, American Association of State Highway and Transportation Officials, Bridge Design specifications, Sixth Edition, USA, 2012