Low-cycle fatigue performance of steel H-piles in integral bridges
Entegral köprülerde çelik H-kazıkların düşük devirde yorulma performansı
- Tez No: 385046
- Danışmanlar: PROF. DR. MURAT DİCLELİ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2014
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mühendislik Bilimleri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 355
Özet
Integral köprüler geleneksel genleşme derzleri olmayan, üst yapı ile uç mesnetlerin monolitik olarak inşaa edildiği köprülerdir.Mevsimlik ısı değişimi nedeniyle monolitik uç mesnetleri, mesnet arkasında bulunan dolguyu yukarı doğru iterek kazık üst bölgesinde yanal değişimlere neden olabilirler. Bu periyodik değişimlerin büyüklüğü sıcaklık değişimlerinin, üst yapıda kullanılan malzeme tipinin ve köprünün uzunluğunun bir fonksiyonudur. İntegral köprü uzunluğu arttıkça, çelik H profilli kazıklarda meydana gelen kuvvet ve yerdeğiştirmelerde büyük olabilir. Bu durum, malzeme yorulmasından dolayı köprünün servis hayatının azalmasına neden olabilir. Bu çalışmada, çelik H profil kazıkların hem analitik hemde deneysel testler aracılığı ile sıcaklık değişimlerinin neden olduğu yerdeğiştirmelerin, çelik H profilli kazıklar üzerindeki etkileri incelenecektir. İlk olarak, mevsimlik ve günlük sıcaklık değişimlerinden dolayı, çelik H profil kazıkların küçük ve büyük periyotlu yer değiştirmelerinin büyüklüğünü ve sayısını elde etmek için yeni bir method geliştirilecektir. Daha sonra, integral köprülerdeki çelik kazıklarda sıcaklıkdan dolayı yerdeğiştirmelerin neden olduğu küçük ve büyük ölçekli periyotların sayısının kombinasyonunu sunan yeni bir denklem geliştirilecektir. Daha sonra, sonlu elemenlar yöntemi kullanılarak deneysel kısımda test edilecek olan çelik H profillerin ANSYS modeli geliştirilecektir. Bu modelin geliştirilmesindeki amaç, deneysel kısımda meydana gelebilecek olan problemleri öngörmek ve gerekli önlemleri almaktır. Bu çalışmanın deneysel kısmında ise sıcaklık değişimlerinden dolayı meydana gelen yerdeğiştirmelerin çelik H profilleri üzerindeki yorulma ömrünü incelemektir. Bu testler çeşitli parametlerin, kazık boyutu, kazık boyu, güçlü/zayıf eksen yönünde yerleştirilmesi, küçük periyotlu döngüler, büyük periyotlu döngülerin içinde yer alan küçük periyotlu döngüler, kazığın üzerine etki eden eksenel yükün büyüklüğü gibi parametrelerin etkisi incelenmiştir. Araştırmanın son kısmında ise, deneysel kısımdan elde edilen sonuçlar sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak oluşturulan ANSYS modeli ile karşılaştırılıp, ilerki çalışmalarda çelik H profillerin malzeme yorulma performansı üzerinde çeşitli parametrelerin etkisini incelenmek için ANSYS modeli kullanılacaktır.
Özet (Çeviri)
Integral bridges are jointless bridges where the superstructure is connected monolithically with the abutments. Due to seasonal temperature changes the abutments are pushed against the approach fill and then pulled away, causing lateral displacements at the top of the piles that support the abutments. This may result in the reduction of their service life due to low-cycle fatigue effects. In this research, both analytical and experimental studies are conducted to investigate the effect of thermal induced cyclic displacements/strains on the low cycle fatigue performance of steel H-piles at the abutments of integral bridges. First, a new cycle counting method is developed to determine the number and amplitude of large and small pile displacement/strain cycles due to seasonal and daily temperature fluctuations. Then, a new equation is developed to determine a displacement/strain cycle amplitude representative of a combination of a number of small and large amplitude cycles existing in a typical temperature induced displacement/strain history in steel H-piles of integral bridges. Then, nonlinear finite element models (FEMs) of the steel H-pile specimens used in the experimental part of this research study are developed using the computer program ANSYS. Next, FEM of these test specimens are subjected to a loading similar to that is used in the experimental testing. The main purpose of conducting such nonlinear analyses is to identify potential problems that may be encountered during testing and to improve the test apparatus if necessary. Low cycle fatigue tests are then conducted to investigate the fatigue life of steel H-piles subjected to thermal induced cyclic strains/displacements. The tests are designed to study the effect of several parameters, namely; (i) pile size (ii) equivalent length of the pile, (iii) orientation of the pile (strong axis or weak axis bending), (iv) small amplitude cycles (displacement history with and without small amplitude cycles), iv) amplitude of the small displacement/strain cycles with respect to that of large displacement/strain cycles and (vi) the magnitude of the axial load applied on the pile. Furthermore, nonlinear FEMs of the steel H-pile specimens are developed using the program ANSYS to numerically predict their low cycle fatigue performance under cyclic thermal induced displacements/strains.
Benzer Tezler
- Paslanmaz çeliklere uygulanan düşük sıcaklık nitrürleme işleminin mekanik ve korozyon özelliklerine etkisi
The effect of low temperature nitriding on mechanical and corrosion properties of stainless steels
ÖZGÜR ÇELİK
Doktora
Türkçe
2010
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EYÜP SABRİ KAYALI
- İyon nitrürlenmiş AISI 4140 çeliğinin yorulma ve korozyonlu yorulma davranışı
Fatigue and corrozion fatigue behaviour of ion nitrided AISI 4140 steel
KENAN GENEL
- Torsional hysteretic damper for seismic protection of structures
Yapıların depreme karşı korunması için burulmalı histeretik enerji sönümleme cihazı
ALI SALEM MILANI
Doktora
İngilizce
2014
İnşaat MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMühendislik Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT DİCLELİ
- Effects of roller burnishing on the surface integrity and mechanical properties of duplex and 316L stainless steels
Başlık çevirisi yok
İBRAHİM ORHUN TUGAY
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Makine MühendisliğiÖzyeğin ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜNEY GÜVEN YAPICI
- Novel approaches for protection of light metals under various wear conditions via micro arc oxidation process
Hafif metallerin mikro ark oksidasyon yöntemiyle farklı aşınma şartlarında korunmasına yönelik yenilikçi yaklaşımlar
FAİZ MUHAFFEL
Doktora
İngilizce
2021
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN ÇİMENOĞLU