Demiryolu traverslerinde yerli lamine cfrpu donatı kullanımının deneysel ve sayısal incelenmesi
Experimental and numerical investigation of the use of domestic laminated cfrpu reinforcement in railway sleepers
Yazar: FERHAT ÇEÇEN
Danışman: PROF. DR. BEKİR AKTAŞ
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Ulaştırma Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Ulaşım = Transportation
Dizin: Karbon lifler = Carbon fibers

Özet:
Demiryolları, çağımızın en sürdürülebilir ve güvenli ulaştırma seçeneklerinden biri hâlindedir. Bu tez çalışmasında, en önemli demiryolu üstyapı elemanlarından biri olan "traversler" ele alınmaktadır. Bu bağlamda, geniş bir literatür taraması yapılmakta ve çeşitli travers modellerinin, üretim ve kullanım süreçleri karşılaştırılmaktadır. Ayrıca, küresel kullanım deneyimleriyle tespit edilen en önemli sorunlarının kök neden analizleri yapılmaktadır. Bunların ardından, "lamine karbon fiber takviyeli poliüretan (L-CFRPU) ürünlerin, beton demiryolu traverslerinde kullanılabilirliği" konusu deneysel ve sayısal analizlerle araştırılmaktadır. Karbon fiber takviyeli polimer (CFRP) ürünler, yüksek çekme dayanımına ve elastisite modülüne sahip, korozyon riski taşımayan, elektriksel olarak yalıtkan ve manyetik olarak nötr ürünlerdir. Ancak (çelik donatılarla benzer klasik dairesel formdaki) CFRP ürünlerin günümüzdeki maliyetleri yüksek olduğundan inşaat mühendisliği yapılarında kullanımı çok fazla yaygınlaşmamıştır. Bu tez çalışması, lamine formdaki L-CFRPU ürünleri, dünyada ilk olarak, beton traverslerde kullanmaktadır. Bu sayede, donatı temininde maliyet düşüşü sağlanmakta ve bu farklı geometrinin sağladığı performans artışı ile öngerilmesiz, pratik bir üretim metodu ortaya konulmaktadır. Üretimi yapılan yeni tip traversler, klasik öngerilmeli yekpare beton traversler ile birlikte TS EN 13230 serisinde geçen standart statik testlere tabi tutulmakta, ayrıca modern analiz yöntemleriyle de dinamik karakteristik özellikleri bakımından karşılaştırmalı analizleri yürütülmektedir. Sonuçlara göre, yeni tip traversler gerek standart, gerekse modern test metotları bakımından önemli avantajlar sergilemektedir.

Anahtar Kelimeler: Karbon fiber takviyeli polimer, Lamine karbon fiber takviyeli poliüretan, Beton demiryolu traversi, Travers darbe testi, Demiryolu hat rijitliği

Abstract:
Railways are among this age's most sustainable and safe transportation modes. In this thesis, among the most important railway superstructure elements, the sleepers, are investigated. In this context, a comprehensive literature review is done, and various sleeper models are compared regarding the production and service-life stages. In addition, root cause analyses of the major problems identified by the global usage experiences are made. After these, "the usability of laminated carbon fibre-reinforced polyurethane (L-CFRPU) products in concrete railway sleepers" is investigated experimentally and numerically. CFRP products have high tensile strength & modulus of elasticity, in addition to non-corroding, non-conducting, and non-magnetic characteristics. However, their use in civil engineering structures (in the classical circular form similar to the steel rebars) has yet to become widespread due to the high costs for the nonce. This thesis uses these products in laminated geometry in concrete sleeper production for the first time worldwide. In this way, a significant cost reduction is achieved, and a practical production method without prestressing is introduced with the performance increase provided by this novel geometry. Newly developed and conventional prestressed sleepers are analysed comparatively with standard static tests per TS EN 13230 series and dynamic characteristics-based modern analysis methods. According to the results, the new types of sleepers show significant advantages in standard and modern test methods. 

Keywords: Carbon fibre reinforced polymer, Laminated carbon fibre reinforced polyurethane, Concrete railway sleeper, Sleeper impact test, Track stiffness