NON-LINEAR ANALYSIS OF BRIDGE STRUCTURES

Year 2017, Volume: 18 Issue: 1, 17 - 30, 15.06.2017

Kubilay Kaptan

Abstract

For
the health tracking of civil infrastructures, it is essential to determine the
non-linear behaviour connected to structural damage. For the precise assessment
of these types of non-linear behaviours, it is essential to evaluation of how
these structures will function when exposed to specific earthquake movement. To
determine the behaviour, non-linear static or non-linear time history analysis
approach can be utilized, but the locally destroyed impact has to be also
regarded. With the prominent impact of basic mode of non-linear static approach,
non-linear time history evaluation approach is broadly utilized for the
evaluation of complex non-linear behaviour with many degrees of freedom and
with local damages. Non-linear time history analysis is generally performed by
means of primary step-by-step integration. While this is a effective technique,
its application to large structures is costly and may be occasionally
prohibitively so. In perspective of these local non-linear consequences and
high computational expense of the traditional step-by-step integration method,
the application of the modal superposition approach prolonged to non-linear
techniques or the element mode synthesis approach has been and remains to be an
appealing concept. In this study, the non-linear time history evaluation method
with some restricted higher modes accounting the impact of local damages is
suggested. Specifically, some RC piers are presumed to be surpassed the yield
capability throughout earthquakes and trigger large inelastic deformations and
damage. To identify the seismic response extremely impacted by the hysteretic
behaviour of destroyed RC piers, the modified Takeda model is presented. As a
confirmation of effectiveness of suggested approach, the non-linear responses
of damaged bridge structure are investigated among suggested approaches and
above described traditional non-linear analysis approach.

Keywords

Nonlinear dynamics, hysterical model, modified Takeda model, modal order

KÖPRÜ YAPILARININ DOĞRUSAL OLMAYAN ANALİZİ

Abstract

Altyapı
tesislerinin doğru ve sağlık takibi için, yapısal hasarın doğrusal olmayan
davranışının belirlenmesi esastır. Bu tür doğrusal olmayan davranışların kesin
olarak değerlendirilmesi için, bu yapıların belirli deprem hareketlerine maruz
kaldıklarında nasıl işlev görecekleri incelenmelidir. Davranışı belirlemek
için, doğrusal olmayan statik veya doğrusal olmayan zaman artımı (time history)
yöntemi kullanılabilir, ancak yerel etkiler de göz önüne alınmalıdır. Doğrusal
olmayan statik yaklaşımla doğrusal olmayan zaman artımı yöntemi yaklaşımı,
birçok serbestlik derecesi ve yerel hasarlar içeren karmaşık ve doğrusal
olmayan davranışın değerlendirilmesi için yaygın olarak kullanılmaktadır. Doğrusal
olmayan zaman artımı yönetimi, adım adım entegrasyon vasıtasıyla
gerçekleştirilir. Bu etkili bir teknik olsa da, büyük yapılara uygulanması
maliyetlidir ve sınırlayıcı olabilir. Bu yerel doğrusal olmayan sonuçların ve
geleneksel adım adım bütünleştirme yönteminin yüksek hesaplama masrafının
perspektifinde, modal süperpozisyon yaklaşımının doğrusal olmayan tekniklerle
desteklenmesi veya element mod sentezi yaklaşımı tercih edilebilir. Bu makalede,
yerel hasarların etkisini dikkate alan sınırlı yüksek modları olan doğrusal
olmayan zaman artımı yöntemi önerilmiştir. Özellikle bazı betonarme ayakların,
depremler sırasında esneme kapasitelerini aştığı ve bunun da büyük inelastik
deformasyonları ve hasarları tetiklediği varsayılmaktadır. Hasar görmüş
betonarme ayakların histerik davranışından aşırı derecede tetiklenen sismik etkiyi
tanımlamak için değiştirilmiş Takeda modeli sunulmuştur. Önerilen yaklaşımın
etkililiğinin doğrulanması için, hasar görmüş köprü yapısının doğrusal olmayan
tepkileri, önerilen yaklaşımlar ve yukarıda açıklanan geleneksel doğrusal
olmayan analiz yaklaşımı ile incelenmiştir.

Keywords

Doğrusal olmayan dinamik, histerik model, modifiye Takeda modeli, modal sıralama

References

• Banon, H., Biggs, J. M., and Irvine, H. M., (1981). Seismic damage in reinforced concrete frames. Journal of Structural Engineering, ASCE, Vol. 107, No. ST9, 1713-1729.
• Bazant, Z. P., and Oh, B. H., (1983). Crack band theory for fracture of concrete. Materials and Structures (RILEM, Paris), Vol. 16, 155-177.
• Chai, Y. H., Romstad, K. M., and Bird, S. M., (1995). Energy-based linear damage model for high-intensity seismic loading. Journal of Structural Engineering, Vol. 121, No. 5, 857-864.
• Chopra, A. K., (1995). Dynamics of structures: theory and applications to earthquake engineering. Prentice Hall, New Jersey.
• Chung, Y.S., Meyer, C. and Shinozuka, M. (1989), Modeling of Concrete Damage, ACI Structural Journal, 86(3), 259-271.
• Comi, C., and Perego U., (2001). Fracture energy based bi-dissipative damage model for concrete. International Journal of Solids and Structures, Vol. 38, No. 36-37, 6427-6454.
• Criesfield, M. A., (1982). Local instabilities in non-linear analysis of reinforced concrete beams and slabs. Proceedings of Institute of Civil Engineers, Part 2, Vol. 73, 135-145.
• Crisfield, M. A., (1996). Nonlinear analysis of solids and structures, Volume 1: Essentials, Willey & Sons, New York.
• D’Aveni, A. and Muscolino, G. (2001), Improved dynamic correction method in seismic analysis of both classically and non-classically damped structures, Earthquake Engrg. and Struct. Dynamics, 30, 501-517
• Dikens, J.M., Nakagawa J.M., and Wittbrodt M.J. (1997), A critique of mode acceleration and modal truncation argumentation methods for modal response analysis, Computer & Structures, 62:6, 985-998