Kafes ti̇pi̇ köprü yapIıardaki̇ bağlantı elemanlarının di̇nami̇k yük etki̇si̇ altındaki̇ davranışının modellenmesi̇

Abstract

Kafes köprüler ekonomik ve nispeten uygun fiyatlı tasarım inşaat nedeniyle ulaşım ağlarında kullanılmaktadır. Birleşim plakalardan oluşan bu köprüler genellikle tekrarlanan ve dinamik yükler etkisi altında yük taşıma kapasitesi ve rijitliklerini kaybederler. Bu birleşim plakaların varlığı köprü üyelerinin sertliği üzerinde kayda değer bir etkisi vardır. Bu çalışma ile, bu özel bağlantı elemanının sismik yükler altında, hareketini karakterize edilmesi amaçlanmaktadır. Bu da kafes çelik köprünün bağlantı levhası davranışını tahmin etmek için hesaplama sonlu eleman modelini kurarak elde edilir. Malzemenin kurucu davranışı doğrusal olmayan çifte-elastoplastik hasar malzeme modeli ile karakterize edilir. Doğrusal olmayan sonlu eleman analizleri sismik yükleme koşullarına maruz birleşim plakaların stres, elastik olmayan gerilme ve hasar durumlarını hesaplamak için yapılır. Analizlerin sonucu şunları önerir; i) makas elemanlarından ötürü bağlantı levhası üzerinde sıkıştırma/basınç ve gerilme arasındaki etkileşim birleşim plakalarda hasar oluşmasında önemli rol oynar ii) çatlak, perçinli bağlantı etrafında başladığı tahmin edilmektedir ve çatlak bölgesel plastic gerilme bölgede ilerleyip birleşim plakaların ciddi yetersizliğine yol açar iii) Burkulan bağlantıt plakalar etkili genişlikten çıkmış oluyor dolaysıyla onların tasarım kontrolü için kullanılan etkin genişlik konsepti burada tutarlı olmadığı görülüyor.

The truss based steel bridges have been used in transportation networks due to their economical design and relatively affordable construction. These bridges usually consist of gusset plates which lose their load carrying capacity and rigidity under the effects of repeated and dynamics loads. The resence of these gusset plates has an appreciable effect on the stiffness of the members of the bridge. This study is aimed to characterize the behavior of this particular connection member under the seismic loading. This is achieved by establishing a computational finite element model to predict the behavior of gusset plates in a truss based steel bridge. The constitutive behavior of material is characterized by a nonlinear coupled elastoplastic damage material model. The nonlinear finite element analyses are performed to calculate the stress, inelastic strain and damage states of the gusset plates subjected to seismic loading conditions. The analyses results suggest the followings; i) the interaction between compression and tension on the gusset plate due to the truss members plays an important role on the failure of the gusset plates ii) the initiation of crack due to the damage on gusset plate is predicted around riveted connections and it is found that the crack propagates over the localized plastic strain region, resulting in a catastrophic failure of the gusset plate iii) the gusset plate is buckled out of the plane, therefore the effective width concept used in the design check of the gusset plates is found to be unconservative.