Demiryollarında travers geometrisinin yük transferine etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of traverse geometry on load transfer in railways
Yazar: SAİT GÜL
Danışman: PROF. DR. MESUT TIĞDEMİR
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Demir yolları = Railways ; Dinamik yükleme = Dynamic loading ; Sonlu elemanlar yöntemi = Finite element method ; Statik analiz = Static analysis ; Yük taşımacılığı = Freight transportation

Özet:
Trafik hacmi, karayolu ve havayolu ulaşımında sürekli artmaktadır. Bu artmalarla birlikte karayolu ve havayolu taşımacılığında tıkanmalar yaşanmaktadır. Bu tıkanmalar alternatif ulaşım araçlarından biri olan demiryolu taşımacılığını gerekli kılmaktadır. Son yıllarda yurt içinde ve yurt dışında demiryoluna yapılan yatırımlar da bu gerekliliği destekler niteliktedir. 
Demiryolu taşıtları bugüne kadar sürekli gelişmektedir. Taşıtlardaki gelişme ile birlikte taşıtların dingil yükü iletimini sağlayan üstyapı malzeme ve elemanları da gelişmektedir. Teknolojinin gelişmesiyle bir nesnenin kullanılabilirliği ile birlikte en iyi şekilde kullanılabilirliği araştırılmaktadır. Bu da, bir bütünü oluşturan parçaların en iyi ve en uygun şekilde tasarlanmasını gerektirmektedir. 
Traversler, rayları sabit tutan ve raylardan gelen yükleri balast tabakasına ileten üstyapı elemanıdır. Traversler, statik ve dinamik yüklere maruz kalmakta ve bu yüklerin etkisiyle kırılmakta ve çatlamaktadır. Çoğu travers, hesaplanan servis ömrünü tamamlamadan deforme olduğu için değiştirilmesi gerekmektedir. Dolayısıyla traverslerin bakım ve onarım işlerine önemli miktarda bütçe ayrılmaktadır. Bu durum da traversler konusunda iyileştirmelerin gerekliliğini göz önüne sermektedir.
Bu çalışmada, literatürdeki malzeme özellikleri kullanılarak bilgisayar ortamında bir demiryolu hattı tasarlanmıştır. Bu demiryolu hattında raylar, balast, alt balast ve taban zemininin geometrileri ve malzeme özellikleri sabit tutularak sadece traverslerin geometrileri değiştirilmiştir. Demiryollarında en çok kullanılan travers B70 beton travers olduğu için bu traversle birlikte 5 farklı travers geometrisi modellenmiştir. Bu modellere iki traversin ortasına ve traversin üzerine gelecek şekilde yükleme yapılmıştır. Yüklemenin ardından sonlu elemanlar programında statik analizi yapılmış, deplasman ve gerilme sonuçları elde edilmiştir. Elde edilen sonuçlar karşılaştırılmalı olarak sunulmuştur.
Traverslere uygulanan statik yüklemenin sonucunda elde edilen gerilme ve deplasman değerleri incelenmiştir. İncelenen bu değerlerde modellenen bazı traverslerin sahada kullanılan B70 traverse göre deplasman ve gerilme değerleri açısından olumlu sonuç verdiği görülmektedir.  
Elde edilen deplasman değerleri incelendiğinde, traverslerin taban alanının artmasıyla modellenen hatlardaki toplam deplasmanın azaldığı görülmüştür.
Modellere uygulanan statik yükleme neticesinde oluşan gerilme dağılımları ve deplasman dağılımları da incelenmiş, karşılaştırmalı olarak sunulmuştur. 
Bu çalışmada, traversler üzerine sadece statik yükleme yapılmıştır. Traversler arasında daha iyi karşılaştırma yapılabilmesi için dinamik yükleme ile analizler yapılmalıdır ve traversler saha koşullarında test edilmelidir.

Abstract:
Traffic volume, in highway and airline transportation, is increasing constantly. With this increase, in highway and airline transportation, traffic jams occur more frequently. These jams necessitate railroad transportation, which is one of the alternative means of transportation. In recent years, investments made on the railroads, domestic and abroad, supports this necessity as well. 
Railroad vehicles are improving day by day. With the improvement in the railroad vehicles, materials and components of the superstructure, which provide the transfer of the axle load of the vehicles, are improving as well. As the technology advances, along with the use of objects, the efficiency of them is also investigated. Therefore, parts that make a whole should be designed optimally. 
Traverse are superstructure components that pin the tracks and transfer track loads to the ballast layer. Traverses are exposed to static and dynamic loads and with these loads, cracks and breaks occur. Most of the traverses require replacement due to deformation before reaching their estimated service life. Therefore, replacement and maintenance of the traverses require a large amount of budget. Ergo, the need for the subject of traverses to be improved. 
In this study, a railroad track is designed in computer environment, using material properties from the literature. In this track, geometries and material properties of; ballast, underlayer of the ballast and base ground were kept unchanging. Only the traverse geometries are altered. Most commonly used traverse is the B70 concrete traverse. Along with this traverse model, 5 different traverse geometries were modelled. In the models, loading is applied on the middle of two traverses and on the traverse. After the loading, static analysis was carried out using finite element program. Displacement and stress results were obtained from the analysis. Obtained results are presented comparatively.    
Stress and displacement values obtained from the static loading on the traverses are examined. From the values, it was observed that some of the traverses examined have presented better displacement and stress results compared to the B70 traverse, which is used in the field.
It was also observed that with the increase in the base area of the traverses, total displacement in the modelled tracks has decreased.
Stress distributions and displacement distributions also have been examined and presented comparatively.
In this study, only static loading has been performed on traverses. To obtain a better comparison for the traverses, analysis with dynamic loading should be performed and tracks should be tested in field conditions.