Prediction of ground borne vibrations due to railway traffic
Demiryolu trafiği kaynaklı zemin titreşiminin tahmini
- Tez No: 442202
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET ÇALIŞKAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2016
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 166
Özet
Bu tez çalışmasında demiryolu ulaşımından kaynaklanan zemin titreşiminin araştırılması amaçlanmaktadır. Bir sayısal tahmin modeli geliştirilmektedir ve demiryolu yapısal elemanlarının zemin titreşimine etkileri incelenmektedir. Sunulan tahmin modeli zaman tanım alanında ve üç boyutlu bir modeldir. Modal analiz işlemleriyle, hat ve zemin birleşik yapısı için ve demiryolu taşıtı için modal parametreler elde edilmektedir. Modal parametreler kullanılarak darbe tepki fonksiyonları hesaplanmaktadır. Bu darbe tepki fonksiyonları aracılığı ile titreşim tepkileri tahmin edilmektedir. Sistem alt elemanlarının birleştirilmesi için modal birleştirme sunulmaktadır. Zemin katmanlarındaki dalga hareketi sonlu farklar denklemleriyle formüle edilmiştir. Dördüncü mertebeden şaşırtmalı nokta ağı uygulanarak sistem matrisleri elde edilmiştir. Bu sistem matrislerinin özdeğer analizinden modal parametreler bulunmuştur. Hat ve zemin modellenmesinde, Rayleigh sönümleme modeli zaman tanım alanında uygulanmıştır. Geliştirilen yöntem literatürde verilmiş olan ölçüm sonuçlarıyla doğrulanmıştır. Zaman ve frekans tanım alanındaki sonuçlarla birlikte, titreşim hızı ortalama karekök değeri, tepe titreşim hızı değeri ve en yüksek ağırlıklı titreşim şiddeti değeri gibi titreşim göstergeleri karşılaştırılmış ve tahminlerin ölçüm sonuçlarıyla uyumlu olduğu gösterilmiştir. Hat ve taşıt parametrelerinin zemin titreşim düzeylerine etkisi parametrik analizlerle araştırılmıştır. Zemin titreşim düzeyleri şu parametrelerdeki değişim için karşılaştırılmıştır: tren tipi, tren hızı, ray pürüzlülüğü, ray profili, travers aralığı, balast, balast altı ve alt temel direngenliği, toprak dolgu malzemesi, zemin katmanlarının Young modülü, Poisson oranı, yoğunluğu ve sönümleme oranı. Değişik yalıtım uygulamalarının zemin titreşim düzeylerine etkisi incelenmiştir. Travers altı pedi, balast altı şiltesi ve hat boyunca hendek uygulamaları modellenmiştir. Önerilen yöntemin modüler yapısı sayesinde, demiryolu yapısının tüm alt sistemlerinin en baştan modellenmesine gerek duyulmadan, birleşik sistem sadece gerekli bileşenlerin etkisi için değiştirilip analiz edilebilmektedir. Bu durum hesaplama sürelerinde önemli bir azalma sağlamaktadır.
Özet (Çeviri)
The aim of this thesis is to analyze the ground borne vibrations originating from railway traffic. A numerical prediction model is developed and elements of the railway structure are analyzed for ground vibrations due to railway traffic. The proposed prediction model is a time domain three-dimensional model. Modal parameters of track-and-ground-coupled structure and railway vehicle are obtained by modal analyses. Impulse response functions are calculated from modal parameters. The vibration responses are predicted by these impulse response functions. Modal coupling techniques are introduced to couple dynamic subsystems involving soil layers and track. Wave motion in ground layers are formulated by finite difference equations. A fourth-order staggered grid is implemented to extract system matrices from which modal parameters are obtained through eigenvalue analysis. Rayleigh damping model is implemented in time domain, for track and ground modeling. The developed model is compared and validated with in situ measurements available in literature. Time domain and frequency domain results as well as vibration indicators such as root mean square velocity level, peak particle velocity and maximum weighted severity predictions are shown to be in good agreement with existing measurement results taken from literature. Parametric studies of vehicle, track and ground parameters on ground vibration levels are presented. Ground vibration levels are compared for variation of the parameters: train type, train speed, rail unevenness, rail profile, sleeper spacing, ballast, subballast and subgrade stiffness, embankment material, Young's modulus, Poisson's ratio, density and damping ratio of ground layers. Effects of mitigation applications on ground vibration levels are analyzed. Under sleeper pad, under ballast mat and trench applications are modeled. The modular structure of the proposed method enables the user to modify and analyze the coupled system without going through the burden of remodeling of all the subsystems. This results in considerable reduction in computational times.
Benzer Tezler
- Gemi makinelerinin yataklanması ve titreşim etüdü
Marine engine foundation and study of vibration
AKİLE NEŞE HALİLBEŞE
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OSMAN AZMİ ÖZSOYSAL
- İstanbul ve Erzincan şehirlerinde zemin büyütme etkilerine göre mikrobölgeleme
Microzonation according to soil amplification within the cities of İstanbul and Erzincan
M.AYŞEN LAV
- Taşıt hava emiş sisteminin akustik davranışının incelenmesi
Dynamical response prediction of the heavy truck air intake system using sea model
ÖZGÜN YAKAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALUK EROL
- Hiper gerçek yaratım aracı olarak distopik filmlerde mekânsal davranış incelemesi
Analysis of spatial behavior in dystopic films as a hyper real creation element
ZAHİDE SALAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
SosyolojiÇukurova Üniversitesiİç Mimarlık Ana Sanat Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ FEHİME YEŞİM GÜRANİ
- Performance prediction and optimization of raise boring machines (RBMs)
Başyukarı delme makinelerinin (BDM) performanslarının tahmini ve optimizasyonu
AYDIN SHATERPOUR MAMAGHANI
Doktora
İngilizce
2022
Maden Mühendisliği ve Madencilikİstanbul Teknik ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HANİFİ ÇOPUR