KABLO ASKILI BETON KUTU KİRİŞLİ KÖPRÜLERDE TRAFİK VE DEPREM YÜKLERİ ALTINDA ENKESİT OPTİMİZASYONU

Abstract

Bu tez çalışmasında, 260 metrelik tek pilonlu beton kutu kirişli kablo destekli köprünün yapısal performansının kapsamlı bir şekilde incelenmesi amaçlanmıştır. Çalışmanın temelinde, köprünün ana taşıyıcı elemanı olan beton kutu kirişin kesit özelliklerinin optimize edilmesi yer almaktadır. Özellikle, tabliye üst kalınlığı ve kiriş derinliği parametreleri, yapının taşıma kapasitesi, rijitliği ve servis performansını göstermek ve değerlendirmek amacıyla optimize edilmiştir. Optimizasyon süreci, CSIBridge v25.0.0 yazılımı kullanılarak, AASHTO standartlarına uygun trafik yükleri ve deprem etkisi altında gerçekleştirilmiştir. Optimizasyon sonucunda elde edilen kesit parametreleri temel alınarak, köprünün farklı yükleme koşullarına karşı davranışı detaylı olarak analiz edilmiştir. Hem iyi senaryo olarak tanımlanan ideal trafik ve yükleme koşulları hem de kötü senaryo olarak kabul edilen aşırı yüklemeler ve olumsuz koşullar altında deprem etkileri değerlendirilmiştir. Deprem analizleri, doğrusal elastik ve Responce Spectrum analizleri kullanılarak gerçekleştirilmiş, yapının taşıma kapasitesi, elastik ve plastik deformasyonları ile stabilite performansı kapsamlı şekilde incelenmiştir. Köprü modelinde kullanılan kablo gerilme değerleri yönetmelik sınırlarında kullanılmış, yapının statik ve dinamik davranışına etkileri araştırılmış ve mesnet koşulları detaylı olarak modellenmiş, yapının gerçekçi sınır koşulları altında performansı değerlendirilmiştir. Analiz sonuçları, beton kutu kirişli kablo destekli köprülerin kesit optimizasyonunun yapısal dayanım ve güvenlik açısından kritik öneme sahip olduğunu göstermiştir. Farklı deprem senaryoları altında köprünün davranışının kapsamlı bir şekilde değerlendirilmesi, tasarımın afet dayanımı açısından önemli veriler sağlamış ve ekonomik açıdan da bazı araştırmalara önbilgi olmuştur. Bu çalışma, ileri düzey sayısal analiz tekniklerinin köprü tasarımına entegrasyonuna katkıda bulunmakta ve mühendislik uygulamalarında kesit optimizasyonu, kablo gerilme ayarları ve deprem etkilerinin değerlendirilmesi süreçlerine rehberlik etmektedir.

This thesis study aims to comprehensively investigate the structural performance of a 260-meter single-pylon concrete box girder cable-stayed bridge. The core of the study focuses on optimizing the cross-sectional properties of the bridge's main load-bearing element, the concrete box girder. Specifically, the parameters of the deck slab thickness and girder depth were optimized to demonstrate and evaluate the structure's load-carrying capacity, stiffness, and service performance. The optimization process was carried out using CSIBridge v25.0.0 v25.0.0 software under traffic loads and seismic effects in accordance with AASHTO standards. Based on the optimized cross-sectional parameters obtained, the bridge's behavior under various loading conditions was analyzed in detail. Both the ideal traffic and loading conditions defined as the "good scenario" and the excessive loadings and adverse conditions considered as the "bad scenario" were evaluated for seismic effects. Earthquake analyses were performed using linear elastic and Response Spectrum methods, and the structure's load capacity, elastic and plastic deformations, and stability performance were comprehensively examined. Cable tension values used in the bridge model were within code limits, and their effects on the static and dynamic behavior of the structure were investigated. Support conditions were modeled in detail, and the structure's performance under realistic boundary conditions was assessed. The analysis results demonstrated that the cross-sectional optimization of concrete box girder cable-stayed bridges is critically important for structural durability and safety. The comprehensive evaluation of the bridge's behavior under different seismic scenarios provided significant data regarding the design's disaster resilience and also offered preliminary insights from an economic perspective.This study contributes to the integration of advanced numerical analysis techniques into bridge design and serves as a guide for engineering applications in the processes of cross-section optimization, cable tension adjustments, and seismic effect evaluations.