Yapım Aşamaları Dikkate Alınarak Mevcut bir Köprünün Yapısal Performans Davranışının Belirlenmesi

Year 2025, Volume: 8 Issue: 1, 116 - 144, 17.01.2025

Özlem Çavdar , Osman Sarıgün

https://doi.org/10.47495/okufbed.1429860

Abstract

Türkiye’de öngermeli kirişlerin hesap ve tasarım esaslarında uluslararası kabul gören American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO) Köprü Tasarım Yönetmeliği, Türkiye Cumhuriyeti Karayolları Yol Köprüleri Teknik Şartnamesi ve TS 3233 (1979) yönetmeliği kullanılmaktadır. Çalışma kapsamında bu yönetmelikler çerçevesinde üstyapı tasarım esaslarınca model güvenirliliği belirlenen Gümüşhane İli Şiran İlçesi’nde yer alan üç açıklıklı, öngerme kirişli, betonarme yapıya sahip Çirmiş Köprüsü model olarak belirlenmiştir. Bu çalışmanın amacı, öngerme kiriş yöntemiyle inşa edilen karayolu köprüsünün yapısal davranışına yapım aşamalarının ve zamana bağlı malzeme deformasyonları etkisinin belirlenmesi için gerçekleştirilen sonlu eleman analizleriyle yapı elemanlarında ortaya çıkan kesit tesirlerinin karşılaştırmasını yapmaktır. Statik ve doğrusal olmayan yapım aşamalı analizler neticesinde köprü tabliye uzunluğu ve ayak yüksekliğince elde edilen normal kuvvet, kesme kuvveti, eğilme momenti ve yer değiştirme değerleri karşılaştırılarak zamana bağlı malzeme deformasyonlarının ve inşa süresinin önemi ele alınarak incelenmiştir. Çalışmanın sonucunda öngerme kiriş yöntemiyle inşa edilen köprü tasarımlarının sadece servis durumunu dikkate alacak şekilde değil yapım aşamalarının ve zamana bağlı malzeme deformasyonlarının da dikkate alınarak çözümlenmesi gerektiği belirlenmiştir.

Keywords

Üst Yapı Tasarım Esasları, Malzeme deformasyonları, Öngerme kiriş, Sonlu eleman analizi, Yapım aşaması

Determining the Structural Performance Behavior of an Existing Bridge Considering the Construction Stages

Abstract

In Turkey, internationally accepted AASHTO Bridge Design Regulation, Republic of Turkey Highways Road Bridges Technical Specification and TS 3233 (1979) regulation are used in calculation and design principles of prestressed beams. Within the scope of the study, a three-span, prestressed beam, reinforced concrete Çirmiş Bridge model, located in Gümüşhane Province Şiran District, whose model reliability was determined by the superstructure design principles within the framework of these regulations, was selected. The aim of the study is to compare the cross-sectional effects of the structural elements with the finite element analyzes carried out to determine the effects of construction stages and time-dependent material deformations on the structural behavior of the bridge built by the prestressed beam method. As a result of static and non-linear construction phase analyzes, the normal force, shear force, bending moment and displacement values obtained by bridge deck length and pier height were compared and the importance of time-dependent material deformations and construction time was examined. As a result of the study, it has been determined that the bridge designs built with the prestressed beam method should be analyzed not only by considering the service condition, but also by considering the construction stages and time-dependent material deformations.

Keywords

Superstructure Design Principles, Material deformations, Prestressing beam, Finite element analysis, The construction phase

References

• AASHTO. Standard specifications for highway bridges. Washington: 2015.
• AASHTO LRFD Bridge design specifications. American Association of State Highway and Transportation Officials. Washington: 2017.
• Adanur S., Gunaydin M., Altunışık AC., Sevim B. Construction stage analysis of Humber Suspension Bridge. Applied Mathematical Modelling 2012; 36(11): 5492-550.
• Aktaş E. Öngerilme kirişli bir köprü tasarımı ve performansının değerlendirilmesi. İstanbul Teknik Üniversitesi Yüksek Lisans Tezi, İstanbul, Türkiye, 2010.
• Altunışık AC., Bayraktar A., Sevim B., Adanur S. Construction stage analysis of Kömürhan Highway Bridge using time dependent material properties. Structural Engineering and Mechanics 2010; 2: 207-223.
• Aydınoğlu, MN. Mevcut veya güçlendirilen köprü ve viyadüklerinin deprem performanslarının nonlineer analiz yöntemleri ile değerlendirilmesi raporu. İstanbul: TC Bayındırlık ve İskan Bakanlığı Karayolları Genel Müdürlüğü; 2005.
• Belwal A., Thapliyal S., Jhinkwan VS. Construction stage analysis of continuous box girder bridge constructed via full staging and balance cantilever method. Recent Advances in Structural Engineering and Construction Management 2022; 12: 89-99.
• Comite Euro-International Du Beton. CEB-FIP, Model Code, London, 1993.
• Cruz P., Mari A., Roca P. Nonlinear time dependent analysis of segmentally constructed structures. Journal of Structural Engineering 1998; 124(7): 278–287.
• Çavdar Ö., Şener A. Dilimsel dengeli konsol yöntemi ile tasarlanan bir köprünün yapım aşamaları dikkate alınarak yapısal davranışının incelenmesi. El-Cezerî Journal of Science and Engineering 2022; 9: 469-491.
• Gunaydin M., Adanur S., Altunışık AC., Sevim B., Türker E. Determination of structural behavior of Bosporus suspension bridge considering construction stages and different soil conditions. Steel and Composite Structures 2014; 17(4): 405-429.
• Karakaplan A., Caner, A., Kurç Ö., Domaniç A., Lüleç A. Yapı çözümlemesinde yeni bir devir: yapım aşaması. İMO Teknik Dergi 2009; 321, 4905-4917.
• Deprem etkisi altında karayolu ve demiryolu köprü ve viyadükleri tasarımı için esaslar. Ankara: Ulaştırma ve Altyapı Bakanlığı; 2020.
• KGM Yol köprüleri için teknik şartname. Ankara: Karayolları Genel Müdürlüğü; 1973.
• Leite A., Silva F., Berenguer R., Oliviera R. Numerical staged construction analysis of precast concrete bridge. Journal of Civil Engineering and Architecture 2016; 10(2): 447-451.
• Martins A., Simoes L., Negrao J. Cable stretching force optimization of concrete cable-stayed bridges including construction stages and time-dependent effects. Structural and Multidisciplinary Optimization 2014; 51(13): 757-772.
• Orgnoni A., Pinho R., Moratti M., Scattarreggia N., Calvi GM. Critical review and modelling of the construction sequence and loading history of the collapsed morandi bridge. International Journal of Bridge Engineering (IJBE) 2022; 10(3): 37-62.
• PCI design handbook–precast and prestressed concrete. Chicago: 1985.
• SAP2000 Integrated finite element analysis and design of structures. California: Computers and structures ınc; 2015.
• Şancı E. Yüksek yapı sistemlerinin performanslarında P-Delta etkisinin değerlendirilmesi. Uludağ Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Yüksek Lisans Tezi, Bursa, Türkiye, 2021.
• TS 3233 Öngerilmeli beton yapıların hesap ve yapım kuralları. Ankara: Türk Standartları Enstitüsü; 1979.
• Traykov A., Boıadjıeva R. Computer modelling of structures with account of the construction stages and the time dependent material properties. Gradjevinski Materijali i Konstrukcije 2015; 58(3): 29-35.
• Wang H., Tang Y., Zheng N. Analysis of cable-stayed bridges during construction by cantilever methods. Computers and Structures 2004; 82(14): 329-346.
• Wang X., Wang H., Sun Y., Mao X., Tang S. Process-independent construction stage analysis of self-anchored suspension bridges. Automation in Construction 2020; 117(3): 93-115.