A comparative study on practical modeling of steel I-girder bridges considering restrained warping behavior
Çelik I-kirişli köprülerin sınırlandırılmış çarpılma davranışı dikkate alınarak pratik modellenmesi üzerine karşılaştırmalı bir çalışma
- Tez No: 648945
- Danışmanlar: PROF. DR. ÖZGÜR KURÇ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 112
Özet
Eğik ve yatay kavisli çelik I-kiriş köprüler, özellikle inşaat sırasında standart köprü yükleri altında gösterdikleri burulma hareketi nedeniyle karmaşık bir davranışa sahiptirler. Kirişlerin sınırlandırılmış çarpılma tepkisi, bu yapıların analizi ve tasarımında kritik bir rol oynayabilir. Sonlu eleman analizinde, kirişin sınırlandırılmış çarpılma davranışı, detaylı üç boyutlu kabuk modelleri veya geleneksel kiriş elemanları ile birlikte analizde etkili bir burulma sabitinin kullanılması gibi alternatif yöntemlerle dikkate alınabilir. Bununla birlikte, pratik amaçlar için, zaman kazandıran, güvenilir ve belirli analiz çıktı parametrelerini yeterli doğrulukla sağlayacak bir ara modelleme yaklaşımına hala ihtiyaç vardır. Bu çalışma, kabuk elemanlarını, çarpılma davranışına sahip kiriş elemanlarını ve kabuk-kiriş elemanlarının kombinasyonunu içeren farklı modelleme yaklaşımlarını incelemektedir. Ayrıca, ek bir çarpılma serbestlik derecesine sahip kiriş elemanlarını kullanan modelleme yaklaşımının, belirtilen diğer modelleme yaklaşımlarına kıyasla ne kadar doğru sonuçlar üretebileceğini de değerlendirmektedir. Bu amaçla MATLAB'da üç boyutlu bir çerçeve analiz programı geliştirilmiş ve programa çeşitli kiriş eleman formülasyonları entegre edilmiştir. İnşaat yükleri altında, düz bir I-kiriş, yatay kavisli bir I-kiriş ve yatay kavisli bir I-kiriş köprü, çerçeve analiz programı aracılığıyla çözümlenmiştir. Bunlara ek olarak, eşdeğer üç boyutlu kabuk modelleri, LARSA 4D programında oluşturulup çözümlenmiştir. Gerçekleştirilen bütün çözümlemeler sonrasında burulma açılarının, dikey sapmaların, ana eksen ve yanal eğilme momentlerinin ve ilişkili gerilmelerin, çapraz çerçeve kuvvetlerinin doğruluğu karşılaştırılmıştır. Sonuç olarak, çarpılma serbestlik derecesine sahip kiriş elemanının gerekli çözümleme sonuçlarını yeterli doğrulukta üretebildiği görülmüştür. Buna ek olarak, bir I-kesitin gövde ve flanşlarını modellemek için sırasıyla kabuk ve kiriş elemanlarının kullanılması bu tür köprüleri modellemede alternatif ve pratik bir yol olarak düşünülebilir.
Özet (Çeviri)
Skewed and horizontally-curved steel I-girder bridges show complicated behavior due to the torsional action they exhibit under standard bridge loads, particularly during construction. The restrained warping response of girders can play a critical role in the analysis and design of these structures. In finite element analysis, the restrained warping behavior of girder can be considered through detailed 3D shell models or alternative methods such as utilizing an effective torsion constant in the analysis with conventional beam elements. However, there is still a need for an intermediate modeling approach for practical purposes, that is time-saving, reliable, and will provide specific analysis output parameters with sufficient accuracy. This study investigates different modeling approaches involving shell elements, beam elements with warping behavior, and the combination of shell-beam elements. Then, it evaluates to what extent a modeling approach that utilizes beam elements with an additional warping degree of freedom can produce accurate results compared to the other modeling approaches. For this purpose, a 3D frame analysis program is developed in MATLAB and different beam element formulations are implemented into the program. Under construction loads, a straight I-girder, a horizontally-curved I-girder, and a horizontally-curved I-girder bridge are analyzed through the frame analysis program. Equivalent 3D shell models are constructed and analyzed in LARSA 4D finite element analysis software. The accuracy of twist angles, vertical deflections, major-axis and lateral bending moments, associated stresses, and cross-frame forces are discussed in a comparative manner. The main conclusion drawn from this study is that the beam element with an additional warping degree of freedom is capable of producing essential analysis output parameters with sufficient accuracy. Moreover, using shell and beam elements for modeling the web and flanges of an I-section, respectively, can be considered as an alternative and practical way of modeling such bridges.
Benzer Tezler
- Önüretimli panel duvar sisteminin çevresel etki ve enerji tüketimi bağlamında yerinde yapım dolgu duvar sistemi ile karşılaştırmalı değerlendirmesi
Comparative evaluation of prefabricated panel wall system with on-site construction wall system in the context of environmental impact and energy consumption
BUSE ALMİNA ARSLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
MimarlıkMimar Sinan Güzel Sanatlar ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ÖZGÜNLER
- Mevcut betonarme okul binalarında güçlendirme perdelerinin etkinliğinin doğrusal olmayan dinamik analiz ile irdelenmesi
Investigation of the rc infill wall effectiveness in the rehabilitation of existing rc school buildings employing nonlinear dynamic analyses
ORKUN GÖRGÜLÜ
Doktora
Türkçe
2015
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BEYZA TAŞKIN AKGÜL
- Mimarlıkta döngüsel tasarım yaklaşımı: Karar verme mekanizmaları için kavramsal bir çerçeve
Advancing circular design in architecture: A framework for decision-making mechanisms
AYŞE CEYLİN CEYDA HÜNDAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiBilişim Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MERYEM BİRGÜL ÇOLAKOĞLU
- Beton borulara çelik lif katkısının boru özelliklerine etkisinin deneysel olarak incelenmesi
Experimental investigation of effects of steel-fiber addition to concrete pipes on their mechanical properties of the pipes
KAMURAN ARI
Yüksek Lisans
Türkçe
2004
İnşaat MühendisliğiErciyes Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. TEFARUK HAKTANIR
- Soğuk şekillendirilmiş kirişlerin gövdesinde açılmış dairesel deliklerin eğilme davranışının etkisi: Sonlu eleman analizleri
Effect of flexural behavior of circular holes opened in the body of cold-formed beams: Finite element analyzes
EKİN ABANOZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
İnşaat MühendisliğiSakarya Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ZEYNEP YAMAN
DOÇ. DR. MAHYAR MAALI