Identification of Revited Steel Bridges’ Fatigue Life

Abstract

Crack or crack-like discontinuities is an important phenomenon that causes damage in

many engineering structures. The most important thing to overcome such formations are to take fatigue

into consideration during the design procedure and the manufacturing process that could help avoiding

the formation of cracks due to the detail and workmanship. It is also required to be examined

periodically throughout the service life of the structure. However, the formation of cracks or crack-like

discontinuities are inevitable. Taking into consideration of Their presence in terms of brittle fracture and

fatigue is under the responsibility of engineers. By completing the rail line between the years 1856 -1866

Izmir- Aydın, 1865 Izmir Turgutlu-Afyon, 1873 Haydarpasa-Izmit, 1888 Istanbul-Edirne-Kırklareli-

Alpullu, Turkey come across with the riveted steel railway bridges. Considering construction years

these are the bridges who are over 100 years old and are subjected to constant dynamic loads. As a

result, it is a necessity to determine the level of fatigue damage in this type of bridges, not by doing

analytical studies but also by testing full-scale riveted bridge members and their connections. It is

obvious, he presence of a fatigue laboratory to test and research group has gained experience in this

regard is very important. In this study, started riveted steel railway bridges’ member tests in the country and fatigue life

prediction will be described in measure experiments done at Haslab full scale fatigue test laboratuvary.

Keywords

• Revited steel railway bridges
• Fatigu life

PERÇİNLİ ÇELİK KÖPRÜ ELEMANLARININ YORULMA ÖMRÜ TESPİTİ ÇALIŞMALARI

Öz

Çatlak veya çatlak benzeri süreksizlikler birçok mühendislik yapısında hasara neden olan önemli

bir olgudur. Bu çatlakların oluşmaması için izlenecek yollardan en önemlisi boyutlandırma sırasında

yorulma ile ilgili etkileri göz önüne almak, imalat sırasında da çatlak oluşumuna neden olabilecek detay

ve işçilik hatalarından kaçınmaktır. Ayrıca servis hayatı boyunca periyodik olarak yapının muayene

edilmesi de gerekmektedir. Buna rağmen, çatlak veya çatlak benzeri süreksizliklerin oluşumu

kaçınılmazdır. Bunların varlığını gevrek kırılma ve yorulma açısından değerlendirmek, mühendislerin

sorumluluğundadır.1856 -1866 yılları arasında İzmir Aydın, 1865 yılında İzmir Turgutlu-Afyon, 1873

Haydarpaşa-İzmit, 1888 İstanbul-Edirne, Kırklareli-Alpullu hatlarının yapılmasıyla Türkiye perçinli

çelik demiryolu köprüleri ile tanışmıştır. Yapım yılları dikkate alındığında bu köprülerin 100 yaşının

üzerinde olduğu, sürekli dinamik yüklere maruz kaldığı ve bunların neticesinde bu tip köprülerde

yorulma probleminin ne seviyede olduğunun belirlenmesi ve gerekmesi durumunda önlemler alınması

kaçınılmazdır. Bunun için gerekli nümerik yöntemlerin varlığı yanında gerçek boyutlu köprü eleman ve

birleşimlerini test edebilecek bir yorulma laboratuvarının ve bu konuda tecrübe kazanmış bir araştırma

grubunun varlığı da çok önemlidir. Bu çalışmada, ülkemizdeki perçinli çelik demiryolu köprüleri için

başlatılan yorulma deneyleri ve ömür tayin yöntemi anlatılacak ve bu çalışmanın üzerine yapılması

gerekli çalışmalar hakkındaki fikirler paylaşılacaktır.

Anahtar Kelimeler

• Perçinli çelik demiryolu köprüsü
• Yorulma ömrü
• Y orulma ömrü

Kaynakça

1. AASHTO, American Association of State Highway and Transportation Officials, Standartd Specifications for Highway Bridges, 1989- 2014 14th-17th Edition, Washington D.C.
2. American Society for Testing and Materials, 1986, Annual Book of ASTM Standarts, Section 3, Vol.03.01, Philadelphia
3. AREA, American Railway Engineering Association, Specifications for Steel Railway Bridges, 1991, Manual for Railway Engineering, Chapter 15, Washington D.C.
4. AREMA Amerikan Demiryolu Mühendisleri Birliği, 1997
5. Baker, K.A., Kulak, G.L., 1985, “Fatigue of Riveted Connections”, Canadian J. Civil Engineering, Vol. 12
6. Barsom,J.M. and Rolfe,S.T, 1987, Fracture and Fatigue Control in Structures, Prentice Hall Inc., Englewood cliffs, New Jersey
7. BE Çelik Demiryol Köprüleri İçin Hesap Esasları 1960
8. Brühwıler,E., Smıth,I.F.C. and Hırt,M.A., 1988, “Fatigue and Fracture of Riveted Bridge Members”, Journal of Structural Engineering, Vol. 116 No 1,

9. COSMOS/M(386) Version 1.65, 1991, Finite Element System Software, Structural Research and Analysis Co., Santa Monica California USA
10. Downing, S.D., Socıe,D.F., 1982, “Simplified Rainflow Counting Algorithms”, Int. J. Fatigue, Vol.4, No. 1, pp. 31-40.
11. Fısher,J.W., Yen,B.T., Wang,D. 1989, “Fatigue of Bridge Structures”, A Commentory and Guide for Design, Evaluation and Investigation of Cracking, ATLSS Report No. 89-02
12. Fısher,J.W., Yen,B.T. and Wang,D. 1987, “Fatigue and Fracture Evaluation for Rating Riveted Bridges”, National Cooperative Highway Research Program Report 302
13. Kaya, H. 1997, Mevcut Çelik Demiryolu Köprülerinde Yorulma Ömrü Tayini, Yüksek Lisans tezi, ITU. Matlab Matrix Laboratory, 1992, High Performance Numeric Computation and Visuliation Software, The Math Works Inc. Mass. USA
14. Miner, M.A., 1945, "Cumulative Damage in Fatigue", J. Appl. Mech., Vol.12, Trans. ASME, Vol.67, pp.A159-A164,
15. Out, J.M.M., Fısher, J.M., Yen,B.T., 1984, “Fatigue Strength of Weathered and Deteriorated Riveted Members”, Fritz Engineering Laboratory Report 483-3C84
16. Palmgren, A. 1924, "Durability of Ball Bearins", ZVDI, Vol.68, No.14, pp.339-341 (in German)
17. Reemsnyder, H.S., 1975, “Fatigue Life Extension of Riveted Connections”, ASCE J. Struct.Div. No.101, pp.2591.
18. TCDD Genel Müdürlüğü İstatistik Yıllığı
19. TCDD Genel Müdürlüğü, Tren Sefer ve Katar Bilgileri
20. Uzgider,E., Şanlı, A.K., Piroğlu, F., Çağlayan, B.O., 1996, “General Report for the Bridge Tests Conducted in 1992, 1993 and 1994”, TU-BRIDGES Research Project Report No 4.
21. Uzgider,E., Gündüz, N., Aydoğan, M., Piroğlu, F., Çağlayan, B.O., Rahmatian, P., Ilıcalı, B., 1996,”Testing & Evaluation of Cambazkaya Railway Bridge”, TU-BRIDGES Research Project Report No 6
22. Uzgider,E., Şanlı, A.K., Piroğlu, F., Özgen, A., Çağlayan, B.O., Tektunalı, A.C., 1996, ”Testing & Evaluation of Karacam Railway Bridge”, TU-BRIDGES Research Project Report No 5
23. Uzgider, E.A, Caglayan, B. O, Kaya H, 2005,“Gerçek Boyutlu Çelik Köprü Elemanlarının Yorulma Testi ve Artık Yorulma Ömrü Tespiti”, Türkiye Mühendislik Haberleri, Sayı 436 2005/2
24. Vorschriften für das Entwerfen der Brücken mit Eisernem Überbau auf den Prinzipischen Staatseisenbahnen vom 1 May 1903