Geri Dön

Structural assessment and fatigue evaluation of a 60-year-old linkspan bridge in Northeast of England

Kuzeydogu Ingıltere'de 60 yıllık lınkspan koprusunun yapısal degerlendırmesı ve yorulma analızı

PDF İndir

  1. Tez No: 887775
  2. Yazar: EMRE USTA
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. KADİR ÖZAKGÜL
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2024
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Yapı Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 99

Özet

Bu tez, bir linkspan köprüsünün yapısal durumununun muayene verilerine dayalı olarak yapısal incelenmesini ve yapılan değerlendirmeler sonucunda yorulma analizini de kapsayarak yapı durumunu ve ömrünü araştırmayı amaçlamaktadır. Bu değerlendirmeyi yapmak için İngiltere'nin kuzeydoğusundaki uluslararası bir limanda faaliyet gösteren ve 1965 yılında inşa edilen linkspan köprüsü seçilmiştir. Orijinal linkspan köprüsü, köprüyü sınırlayan iki dolfen yapısına asılmak suretiyle faaliyet göstermekteydi. Ardından iki kez iyileştirme ve ek yapılarak nihai uzunluk olan yaklaşık 32 metrelik bağlantı köprüsü elde edilmiştir. Bağlantı köprüsü iki adet yüzer duba üzerinde ve iki adet rıhtım bitiminde olmak üzere toplam dört adet noktadan mesnetlenmiştir. Periyodik denetimler ve yapıda zaman içinde meydana gelen önemli değişikliklerin etkileri sonucunda yapısal değerlendirmenin gerekliliği ve yapı ömrünün belirlenmesi hedeflenmiştir. Buna göre yapılan incelemeler ve analizlerin sonucunda yapının genel ve eleman bazında yapısal durumu, dolayısıyla kalan yapısal ömrü belirlenebilir. Yapısal inceleme, bağlantı köprüsünün genel durumunu belirlemek ve eleman kalınlıkları hakkında daha fazla fikir sahibi olmak için ultrasonik test cihazı kullanılarak görsel muayene ve eleman kalınlık okumalarından oluşan iki adımda gerçekleştirilmiştir. Eleman bazında kesit kaybıyla sonuçlanan sürekli korozyon dikkate alınarak, mevcut duruma göre bağlantı köprünün yapısal kapasitesini belirlemek için karşılaştırmalı analiz yapılmıştır. Bu amaçla köprünün geçmiş bilgileri ve mevcut çizimleri temel alınarak linkspan köprüsünün eleman bazında ve global hesaplamalı modelleri SCIA Engineer yapısal analiz yazılımında üretilmiştir. Tez çalışması kapsamında yapılan incelemeler ve analizler, köprünün yapısal durumunu belirlemek ve ömrünü uzatmak amacıyla yapılacak olası müdahaleler için önemli veriler sunmaktadır. Eleman kalınlıklarının ultrasonik test cihazı ile ölçülmesi, köprünün mevcut durumunu anlamak için kritik bir adımdır. Bu ölçümler, korozyonun etkilerini ve elemanların ne kadar aşındığını ortaya koymaktadır. Orijinal eleman kalınlıkları belirli ölçüde azaltılarak korozyonlu durumun temsil edilmesi amaçlanmıştır. Belirli bir miktarda eleman kalınlıkları azaltılmış ve orijinal eleman kalınlığı kullanılarak, sonuç her eleman tipi için tayin edilmiştir. Böylece izin verilen minimum bir kesit kalınlığı tanımlanmıştır. Muayenelere ek olarak, yapının kalan ömrü hakkında daha iyi bir fikir sahibi olmak için yorulma analizi önemli bir yöntem olarak kullanılmaktadır. Bu analiz, gerçeğe yakın veriler kullanılarak yapılmakta olup, yıllık trafiğe ilişkin bilgileri (örneğin, belirli ağırlığa sahip araç sayıları) içermektedir. Bu kapsamda, güncel gemi seferleri ve araç sayıları referans alınarak, örnek bir çalışma olarak yıllık trafik tahmini xxiv yapılmıştır. Yıllık trafik tahminleri ve artışı da dikkate alınarak, köprünün kullanım yoğunluğu ve bu yoğunluğun yapısal elemanlar üzerindeki etkilerini değerlendirmek için yorulma analizi gerçekleştirilmiştir. Yorulma analizi, köprünün maruz kaldığı tekrarlı yüklemelerin yapısal elemanlar üzerindeki etkilerini değerlendirmekte ve bu yüklemelerin birikimsel etkilerini ortaya koymaktadır. Bu analizler, köprünün kalan ömrünü tahmin etmek için kritik bilgiler sunmakta ve gelecekteki bakım ve onarım ihtiyaçlarını belirlemeye yardımcı olmaktadır. Yapılar yaşlandıkça ve özellikle yük taşıma kapasiteleri azaldıkça, yorulmanın biriken etkileri yapının nihai göçmesine ve tekrarlı yükler altında artan aşırı yüklemelerde önemli bir faktör olabilir. Bu nedenle, yapısal kapasite de giderek azalmaktadır. Sonuç olarak, bu tez çalışması, linkspan köprüsünün yapısal durumunu kapsamlı bir şekilde değerlendirerek, yapının güvenli ve verimli bir şekilde kullanılmasını hedefler. Yapılan incelemeler ve analizler, köprünün mevcut durumunu ve gelecekteki performansını anlamak için veriler sağlamakta olup, yapının ömrünü saptamayı amaçlar. Bu kapsamda elde edilen sonuçlar, benzer yapılar için fikir oluşturarak genel olarak liman yapıları hakkında önemli bir referans noktası oluşturabilir. Yapısal modelleme yapılırken tarihsel linkspan yapısının gerçeğe en yakın şekilde modellenmesi hedeflenmiştir. Yapılan analizlerin sonucunda, boyuna kirişler ve enine kirişlerdeki %10 kesit kaybı ile karşılaştırma varsayımının doğru yaklaşım olduğu saptanmıştır ve sonuçların mevcut duruma.izin verdiği kanıtlanmıştır. %10'dan fazla kesit kaybı olan elemanlarda yapısal değişim gerekirken, tabliye levhası ve mesnetler kritik bulunmamıştır. Yapısal muayeneler sonucunda boyuna kirişlerin enine kirişlere olan bağlantılarının yoğun şekilde korozyona uğradığı saptanmış ve bazı yerlerde bu eleman kalınlığı boyunca ilerlemiştir. Bu elemanlarda onarımların yapılması gerektiği sonucuna varılmıştır. Tabliye levhasındaki korozyon kaybını sayısal olarak tanımlamak, araçların geçişi korozyon durumunu önleyeceğinden oldukça zordur. Bu sebeple tabliyenin kalan kalınlığını doğrulamak için linkspan köprüsü boyunca ultrasonik kalınlık ölçümü düşünülmelidir. Linkspan köprüsünün yorulma direncinin değerlendirilmesinde 30 yıllık tasarım ömrü boyunca her gün dört gemi seferi yapılacağı varsayımıyla ve köprünün bu yükleme etkisinde olacağı düşünülerek hesaplamalar yapılmıştır. Linkspan köprüsünün ikinci yapılan genişletme sonrasında kurulan mevcut geometrisi, bu değerlendirmeye temel teşkil etmektedir. Linkspan standardında belirtilern yönergelere göre, yorulma ömrü 30 yıl olarak kabul edilmiş olup, mevcut durumdaki yapı davranışıyla örtüşmektedir. Yorulma hesaplamaları sonucunda, linkspan köprüsünün maruz kaldığı yüklemeler sonucunda oluşan gerilmelerin, eşdeğer nihai izin verilen gerilmelerden daha düşük olduğu ve dolayısıyla yorulma dayanımlarının kabul edilebilir sınırlar içinde olduğu ortaya koyulmuştur. Araç hareketlerinden kaynaklanan döngüsel yüklemenin yüksek frekansı, nispeten küçük gerilme döngüleri ile sonuçlanmakta ve bu nedenle genel yapısal bütünlüğü önemli ölçüde etkilememektedir. Yorulma değerlendirmesi, seçilen üç detayın öngörülen 60 yıllık yorulma ömrü için yorulma açısından kritik olmadığını belirlemiştir ki bu, son yapılan genişletilmiş yapı temel alınarak yapılmıştır. Bu nedenle, yapının kalan 34 yıl boyunca hizmet etmesi gerektiği sonucuna varılabilir. Tez kapsamındaki bulgulara ek olarak tavsiyelere de yer verilmiştir. Korozyon oranlarını her bir eleman başına daha iyi anlamak için kapsamlı durum araştırması xxv yapılmalıdır, örneğin her bir eleamnda farklı kalınlık okumaları alınarak ve bugüne kadar olan korozyonun doğrusal mı yoksa daha komplike eğilimde mi olduğu belirlenebilir. Deniz ve liman yapıları için korozyon önemli bir faktördür. Bu nedenle, önleyici tedbirler yapıların tasarım ömründe hayati bir rol oynar. Yapısal onarımlar ve korozyon koruma önlemleri, linkspan yapısının kalan tasarım ömrü boyunca hizmet vermesini sağlamak için uygun şekilde uygulanmalıdır. Linkspan yapısının performansını korumak için bir bakım programı da önerilmektedir. Bu program, rutin denetim planı ve bakım programları dahilinde takip edilebilir; planlı bakım ve periyodik olarak yapılan rutin bakım çalışmalarını içerir. Etkin bakım, gözlemlenen kusurlar sırasında alınacak önlemleri tanımlar. Genel bakım, üyelerin değişim çalışmaları ve gerekli dönemini tanımlar. Ana kirişler, enine kirişler, tabliye levhası ve boyuna kirişler için denetimler, su sızma işaretleri ve korozyon kontrolü ile kaplama sisteminin değerlendirilmesini içerebilir. Büyük kusurları ve yorulma çatlaklarını önlemek için yıllık rutin denetimler önerilirken, reaktif bakım gerektiğinde başlatılmalıdır. Kıyı ve liman yapılarında etkin ve genel bakımlara ek olarak yıllık rutin denetimler de tavsiye edilir. Kıyı kısmında yer alan mesnetler ve ek bölgesisnde yer alan hidrolik tamponlar işlevsellik kontrollerine tabi tutularak yüzey koruma sistemleri de kontrol edilmelidir. Tabliye yüzeyi, araba yolu ve yaya yolu korozyon ve arayüzlerde aşınma için denetlenebilir.

Özet (Çeviri)

This thesis aims to investigate the condition of a linkspan bridge by performing structural inspection and structural assessment concluded with the fatigue evaluation based on the collected inspection data. To that end, a linkspan bridge has been selected which is constructed in 1965 and operational in an international port that is located in Northeast of England. The original linkspan structure was suspended from a fixed gantry and subsequently extended two times which is approximately 32m and is supported by four hinged bearings two on bankseat and two on the pontoon end. Periodical inspections and evaluation of any changes in the structure over time is a noteworthy concern for the port operators as well in terms of asset management. Accordingly, the condition of the structure can be determined based on overall and member-based structural status, thus the residual life. The structural inspection is conducted in two steps, consisting of visual inspection and thickness readings by using ultrasonic testing device to determine the overall condition of the linkspan bridge and have further idea about the member thicknesses. Considering the continual corrosion resulting with the loss of member sections, a comparison has been made to determine the structural capacity of the link-span bridge based on the existing condition. For that purpose, a member-based computational models of the linkspan bridge have been produced in SCIA Engineer Analysis software based on the historic information and existing drawings of the bridge. Original member thicknesses are compared with the reduced member thicknesses to represent the allowance for corrosion. The results have been defined and evaluated for each member type; accordingly, the minimum allowable section thickness was identified. In addition to the inspections, fatigue analysis is an important method to have an idea of the residual life of the structure based on the actual data. Whilst it is possible to undertake a retrospective analysis of fatigue, which would need to include information on yearly traffic (numbers of vehicles in certain weight bands for example). Therefore, the actual ferry timetables are used for reference and yearly traffic estimation has been made as an exemplar study. As structures age (and particularly if their condition and thus capacity deteriorates), the accumulating effects of fatigue can be a significant factor in the eventual failure of a structure, as well as one-off overloading, the chances of which increase under a given load as the structure corrodes and thus its capacity gradually reduces.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    824562

    The investigation of mechanical properties of annealed 5005Al alloys at different parameters

    Tavlanmış 5005 Al alaşımlarının mekanik özelliklerinin farklı parametrelerde incelenmesi

    RAGHAD MAJEED ABDULKAREEM AL-MUSAWI

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Metalurji MühendisliğiKarabük Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İSMAİL HAKKI KARA

  2. Tez No

    588421

    Production and characterisation of titanium foam scaffolds as bone substitute materials

    Kemik implant malzemesi olarak titanyum köpük materyalin üretimi ve karakterizasyonu

    OKTAY ÇETİNEL

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    Makine MühendisliğiHacettepe Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. BORA YILDIRIM

    DOÇ. DR. ZİYA ESEN

  3. Tez No

    774284

    Structural analysis and fatigue life evaluation of bracket type components subjected to random excitations

    Rastgele uyarıma maruz braket tipi bileşenlerin yapısal analizi ve yorulma ömürlerinin değerlendirilmesi

    ÜLGEN YEŞİLÇİMEN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Makine MühendisliğiDokuz Eylül Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ZEKİ KIRAL

  4. Tez No

    439367

    Gerçek boyutlu cam panel cephe sisteminin uzun dönem taşıyıcılık ve sızdırmazlık performansının değerlendirilmesi

    Long term structural and impermeability performance evaluation of a full-scale glass panel façade system

    EMİR İLTER

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2016

    Mimarlıkİstanbul Teknik Üniversitesi

    Mimarlık Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. GÜLTEN ASLIHAN TAVİL

    PROF. DR. OĞUZ CEM ÇELİK

  5. Tez No

    421152

    Numerical fatigue strength assessment of welded steel structures

    Kaynaklı çelik yapıların sayısal olarak yorulma dayanımlarının belirlenmesi

    ANIL ÖZDEŞ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. EMİN SÜNBÜLOĞLU

Geri Dön