Öngerme kirişli betonarme demiryolu köprüsünün analizi
Analysis to reinforced concrete railway bridge with pretension beams
Yazar: CİHAN BARAN GÜNDÜZ
Danışman: DOÇ. DR. TURGUT ÖZTÜRK
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Yapı Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Betonarme yapılar = Reinforced concrete structures ; Demir yolları = Railways ; Gerilme analizi = Stress analysis ; Köprüler = Bridges ; Raylar = Rails ; Yüksek hızlı tren = High speed train ; Öngerilmeli beton kiriş = Prestressed concrete beam

Özet:
Yüksek lisans tezi olarak sunulan bu çalışmada, üstyapısı öngermeli prefabrik kirişlerden oluşan bir çift hatlı hızlı demiryolu köprüsü, düşey yükler, trafik yükleri ve deprem yükleri altında çözülerek boyutlandırılmış ve gerekli kesit hesapları yapılarak projelendirilmiştir.Projelendirilen köprü 9 m ve 14 m yüksekliğinde iki adet kenar ayak ile yükseklikleri 18 m ile 34 m arasında değişen orta ayaklardan oluşmaktadır. Orta ayaklar dikdörtgen kesitli olup, 2 x 31,5 m ve 6 x 33 m boyunda toplam 8 adet açıklık mevcuttur. Üst yapı prekast kiriş elemanlardan oluşmaktadır ve kirişler her iki uçta enleme kirişleri ile bağlanmış ve köprü tabliyesi bu elemanların üzerine yerleştirilmiştir.Köprü L = 261 metre boyunda (kenar ayaklar üzerindeki genleşme derzi arasında kalan toplam uzunluk) ve E = 12 metre genişliğinde olup, üzerinden çift hatlı demiryolu geçeceği düşünülerek projelendirilmiştir. İki hat arasındaki mesafe eksenden eksene 4.50 metredir. Köprünün her iki kenarında köprünün yapımından sonra bakımı için düşünülen 1.50 metre genişliğinde yaya yolu ve kablo kanalını içeren bordürler düzenlenecektir. Ray ve traversler minimum 30 cm. yüksekliğinde balast tabakası üzerine oturmaktadır. Köprü her iki kenarında yaya korkulukları kullanılacak ve bordür dış yüzeylerinde estetik ve koruma amaçlı cephe panelleri yerleştirilecektir.Köprü üst yapısı H = 190 cm yüksekliğinde prefabrike öngerilmeli kirişler ve yerinde dökme döşeme ( minimum 25 cm kalınlığında ) ile teşkil edilecektir. Prefabrike kirişlerin mesnetler arasındaki oturma boyları bütün açıklıklarda eşit ve 30 metre olarak düzenlenmiştir. Köprü üstyapısında her iki açıklıkta bir adet genleşme derzi yapılacaktır.Tezin ilk bölümünde konunun tanımı için giriş yapılarak köprülerden bahsedilmiştir.İkinci bölümde yapının analizinde anlatılacak olan konunun ve hesapların esasları yer almaktadır. Ayrıca amaç ve kapsam belirtilmiştir.Üçüncü bölümde üstyapı analizi yapılmıştır. Üstyapı modeli bilgisayar ortamında oluşturulmuş ve sonuçları belirtilmiştir. Bu bölümde ayrıca öngermeli betonarme prekast kirişin ve döşeme hesabı yapılmıştır.Dördüncü bölümde yapı dinamik etkilere göre incelenerek istenilen değerleri sağladığı belirtilmiştir.Beşinci bölümde köprü modeli doğrusal olmayan analiz ile çözülmüş ve sonuçlar gösterilmiştir.Altıncı bölümde ayrı iki köprü modeli kurularak doğrusal olmayan analiz ile çözülmüş ve ray gerilme tahkikleri yapılmıştır.Köprü elemanlarının analizi için oluşturulan bilgisayar modelleri paket program SAP2000 V.11.0.0'da hazırlanmıştır. Köprü üst yapısı için de SAP2000 programında ayrıca bir model oluşturulmuştur.Sonuç olarak günümüzde artık önem kazanan hızlı demiryolu hatlarının vazgeçilmezi olan betonarme köprülerin dinamik analizi en son şartnamelere göre incelenerek istenilen şartlar ve dikkat edilmesi gereken hususlar anlatılmaya çalışılmıştır.

Abstract:
In this study presented as a M.Sc thesis, a two-track fast train railway bridge with a superstructure composed of prefabricated pretension beams is analyzed and sized under vertical loads, traffic loads and earthquake loads and the necessary section calculations have been performed.The bridge is designed with two abutments of 9 m and 14 m high and with piers the heights of which are varying between 18 m and 34 m. The piers have a box section and there are 8 spans in total with 2 x 31,5 m and 6 x 33 m lengths. The superstructure is composed of precast beam elements and the beams are connected with diaphragms at both ends and the bridge slab is placed on these elements.The bridge is L=261 meters long (the total length of expansion joint on top of the two abutments) and E=12 meters wide, and it is designed considering that a two-track railway will pass over it. The distance between the axes of the two tracks is 4,50 meters. A sidewalk 1,50 meters will be designed on both sides of the bridge, including a walkway and cable trough for maintenance purposes. The rails and sleepers shall sit on a ballast layer of minimum 30 cm high. Handrails will be provided on both sides of the bridge and façade panels will be placed for cosmetic and protective purposes.The bridge?s superstructure is composed of prefabricated pretension beams of H= 190 cm high and a cast in-situ slab of minimum 25 cm thick. The distance of prefabricated beams between each span is equal and designed to be 30 meters. The bridge superstructure will include an expansion joint at every other span.In the first section of the thesis, an introduction of the topic is given and bridges are explained.In the second section, the principles of the subject and calculations to be utilized in the structure analysis are explained. The purpose and scope is also defined in this section.In the third section, the superstructure analysis has been conducted. The superstructure model has been prepared on the computer software and the results are given. In this section the calculations of the prefabricated reinforced concrete precast beams and slab has also been provided.In the fourth section, the structure is analyzed as per the dynamic effects and it is stated that the structure meets the required values.In the fifth section, the bridge model is solved with a non-linear analysis and the results are shown.In the sixth section, two different models were formed and solved with a non-linear analysis and the rail stress verification has been made.The computer models formed for the analysis of bridge elements are prepared in the SAP2000 V.11.0.0 package software. For the bridge superstructure, a separate model was formed with the SAP2000 software.As a result, the dynamic analysis of reinforced concrete bridges which are essential for the fast railway tracks that are gaining more importance by the day, have been assessed as per the latest technical specifications and the required conditions and points that should be observed are explained.