...
| Drawio | ||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
Properties
...
Lane Width ve Margin btw. Vehicle and Lane Edge olmak üzere 2 adet parametresi vardır.
- Lane Width: Hareketli yük analizi yapılırken şeritler yol yüzeyine yatay doğrultuda yerleştirilirler. Şerit genişliği ne kadar küçük olursa, oluşturulabilecek şerit kombinasyonu da o kadar artar çünkü analiz yapılmak iştenilen yüzeye daha fazla şerit tanımlanır bu da daha fazla ve farklı şerit kombinasyonlarına neden olur. Dikkat edilmesi gereken konu ise taşıt genişliğinin şerit genişliğinden fazla olmaması gerektiğidir. AASHTO LRFD Bridge Design(2020) ye göre, aksi belirtilmediği takdirde şerit uzunluğu 12ft alınmalıdır. Araçlar, şeritlerin üzerine hem yatay hem de dikey doğrultuda yerleştirilirler.
- Margin btw. Vehicle and Lane Edge: Şeridin her iki kenarından içe doğru yatay doğrultuda taşıt yerleştirilemeyecek mesafesidir. Taşıtın tekerlek yükünün o konumun içerisinde olması mümkün değildir.
...
| Drawio | ||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
Vehicles
...
Vehicle, Vehicle Impact Factor ve Vehicle Direction olmak üzere 3 adet parametresi vardır. Impact Factor ve Direction parametreleri taşıt ile ilgilidir ve Lane üzerine tanımlanan taşıt sayısı arttıkça bu bölümdeki parametre sayısı da aynı oranda artmaktadır.
- Vehicle: Oluşturulan her şerit tipi için şeridin üzerindeki taşıt sayısı ve taşıt çeşidi tanımlanır. Vehicles objesi bu kısıma eklenir ve lane içerisinde tanımlı olur.
- Vehicle Impact Factor: Taşıtın şerit üzerindeki etkisi arttırılıp azaltılır. Dynamic Load Allowance (IM) olarak da geçer. Hareket eden taşıtlardan kaynaklanan tekerlek yükü etkisini hesaba katmak için statik olarak tekerlek yüküne uygulanacak bir artıştır. Fatigue, Fracture ve deck joints in all limit states durumları hariç 1.33 kullanılır ( AASHTO 2020, Table 3.6.2.1.1)
...
| Drawio sketch | ||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
Lane Load
...
Şerit üzerinde, tek başına kritik durum oluşturabilecek taşıt yükleri dışındaki tüm yükler buradan tanımlanır. AASHTO 2020 de yaya yükleri ve ya taşıt yük haricinde eklenebilecek yükler de Lane Load olarak düşünülebilir(C3.6.1.1.2). Lane Load Magnitude yükün yoğunluğudur, çizgisel yük olarak da düşünülebilir ve şerit boyunca uzanır. Lane Load Width ise bu yükün etki ettiği enine uzunluktur. Aksi belirtilmediği takdirde AASHTO ya göre yükün yoğunluğu 0.64 klf ve Lane Load Width 10 ft alınabilir. Bu 0.64 klflik yük yoğunluğu 10 feetlik alan içerisine dağıtılır. Dağıtılan yük o width içerisindeki square footluk kısma eşit olarak dağıtılmaz. O kısımda dolaşıp yine en kritik kuvveti elde etmeye çalışır.
...
Vehicle Placement Settings:
Min. Vehicle Spacing (Back to Front), Max. Vehicle Spacing (Back to Front) ve Adjacent Span Placement olmak üzere 3 adet parametresi vardır.
- Min. ve Max Vehicle Spacing: Analiz yaparken taşıt yerleştirmelerine bir koşul koyar. Taşıtlar şerit boyu uzunluğu içerisinde birbirlerine bu mesafeden yakın veya uzak olamazlar. Bu mesafe öndeki taşıtın arkası ile arkadaki taşıtın önü arasındaki uzunluktur.
- Adjacent Span Placement: Bu parametre AASHTO(2020) 3.6.1.3.1 den alınarak eklenmiştir. Bu parametreye 'yes' demek 2 ve ya daha fazla span durumunda negatif major axis moment değerini maximize etmek için ya da içerideki pierin reaction kuvvetini maximize etmek için 2 adet HL 93 Design Trucks gibi bir yükleme durumunu minumum 50ft olucak şekilde yerleştirip Lane Load dan gelen yükle beraber oluşan etkinin %90ı alıyor. Bunun olabilmesi için Trucklar farklı spanlara yerleştirilmeli ve tabiki de lane üzerine minumum 2 adet taşıt tanımlanmalı. Yani kısacası çoklu ve yeterince uzun spanlarde negative major axis moment ve interior pier reaction için 2 adet taşıt yüklemesi 1 adet taşıt yüklemesinden daha kritik bir konumda olabilir. Bu parametreye evet demek bu durumun dikkate alınıp alınmaması gerektiği ile ilgilidir.
Lane Placement Settings
...
Apply Lane Constraint, Lane Constraint Start ve Lane Constraint End olmak üzere 3 adet parametresi vardır.
...
Drawio baseUrl https://aecbolt.atlassian.net/wiki diagramName path and unit load contentId 85623750 width 726.9999999999999 simple 0 zoom 1 pageId 82378807 diagramDisplayName path and unit load lbox 1 contentVer 1 height 953.0833333333333 revision 1
DATA
...
Yüzey tanımı için bir isim girip 'Roadways' objesi oluşturulduktan sonra, ilgili hücrenin seçenekler kısmından 'Edit Path...' seçilir. Açılan çalışma sayfasında, arasında yüzey oluşturmak istenen noktalar tanımlanır. Bu editörde Station, Offset, Elevation ve Radius gibi bilgiler girilir. Basit düz yüksekliği değişmeyen bir yüzey için 2 adet Station bilgisi girmek yeterlidir. Bu panelden çıkıp Width Right/Left Side (Start/End) parametreleri girilir. Bu parametreler oluşturduğumuz Stationların path'in sağ ve sol kenarlarına uzaklıklarıdır. Bu parametrelerle beraber yükleme yüzeyi geometrik olarak tanımlanmış olur. Hareketli yüklerin sonlu elemanlar analizi için, yükleme yapılacak path objesi sonlu eleman yüzeyleri ile de tanımlanmalıdır. İlgili sonlu eleman geometrileri Surface Group altından seçilmekte olup daha önceden oluşturulmuş ve bir grup altında toplanmış olması gerekmektedir. Son olarak ise Span Locations parametresi ile pierlerin konumları bilgi olarak girilebilir. Bu bilgilerin kullanım amacına Design Lanes → Vehicle Placement Settings → Adjacent Span Placement parametresi örnek olarak gösterebilir. Eğer o parametre evet ise o durumu analiz edebilmesi için span konumlarının OpenBrime tanıtılması gerekmektedir.
Unit Load
...
Bu kısımda dağıtılmak istenen birim yükün hangi sıklıkla dağıtılması gerektiği bilgisi verilir. Enine ve boyuna İstenilen yönde kuvvet ve moment değeri girilebilir. Kısacası kritik yüke sebep olacak taşıt konumlarının belirlenmesi için gerekli olan birim yüklerin hangi sıklıkla yerleştirileceği buradan belirlenir. Longitudinal Placement Increment dikey doğrultuda birim artış değeridir. Transverse Placement Increment ise yatay doğrultuda artış değeridir. Bu Increment değerlerini azaltmak analiz süresini uzatır çünkü daha fazla unit load yani influence surface coefficientler oluşturulur ve her bir coefficient için analiz yapılır. Bu kısımda teorik olarak 3 adet yükleme çeşidi vardır. Bunlar Gravitational Force, Braking Force ve Centrifugal Force dur.
...
| Drawio sketch | ||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
Centrifugal
...
Merkezcil kuvvet etkisi buradan tanımlanır. Centrifugal Fact. for Radial Force ve Centrifugal Fact. for Left Wheel olmak üzere 2 adet parametresi vardır.
- Centrifugal Fact. for Radial Force: Straight bir modelde merkezcil kuvvet 0 gelecektir. Ama bir tarafa dönüş olan yani Radiusun olduğu güzergahlarda yukarıda bahsedilen C constantı OpenBrime tanıtılmalıdır. Asağıdaki örnekte PathUnitLoadY ye eklenen parametreler Station 0 dan 40 ft e kadar C nin 0 olduğu 40 dan 160a kadar 0.1, 160 dan 200e kadar ise 0 olduğunu anlatmaktadır.
- Centrifugal Fact. for Left Wheel: Yine aynı mantıkla çalışır. Bu sefer sol teker yükünün sağ teker yüküne oranı belirtilmiş olur.
Settings
...
Result Tolarance parametresine sahiptir. Bu parametre analiz sonuçlarının memoryde kapladığı yeri azaltmak amacı ile 0 a yakın sonuçların iptal edilmesi amacı ile kullanılmaktadır. Default değer olan 0.005, 1 birim unit load alında üretilen 0.005 ve altındaki sonuçların hesap prosedüründe kullanılmamasını sağlar.
...
Live Load Cases (Hareketli Yük koşulları)
Tanımlanan tüm parametreler ve objeler bu kısımda bir araya toplanarak analize hazır hale gelir.
Properties
...
Yük koşulunun özellikleri buradan belirlenir. Multiple Presence Factor, Maximize for Stress Range(Fatigue) ve Maximum # of Lanes olmak üzere 3 adet parametresi vardır. Multiple Presence Factor herhangi bir anda şeritlerin doluluk durumuna bağlı istatistiksel bir konsepttir. Dört veya üç şeridin aynı anda dolu olma olasılığı oldukça düşüktür, tek şerit içinse bu olasılık daha yüksektir. Bu sebeple her şeritteki yükler, o şeridin rastgele bir anda dolu olmasına bağlı olarak belirlenen kat sayılarla çarpılır. Böylece hem gerçekleşme olasılığı çok düşük durumlar için overdesign yapılmamış olur hem de gerçekleşme olasılığı yüksek durumlar için ekstra güvenlik faktörü eklenmiş olur. Bu bölümde girilen kat sayılar design kodlarından alınır. Bu kısım dökümanın devamında örneklerle açıklanmıştır. AASHTO tarafından belirtilen değerler, tek şerit için 1.2, iki şerit için 1, üç şerit için 0.85 dört şerit için 0.65'tir. Bu faktör Lane Load Magnitude ile çarpılmaz sadece taşıt yüklemelerini Lane sayısına göre çarpar. Maximize for Stress Range (Fatigue) de ise yapılar periyodik yüklerden dolayı yorgunluğa maruz kalırlar. Oluşturulan yükleme koşulunun yorgunluğundan kaynaklı kritik durumları analiz edip etmemesi buradan belirlenir. Hareketli yükler fatigue analizinde 1 şerite 1 adet taşıt yüklemesi yapılır ve gelen sonuçlar Fatigue koşulu için izin verilen değere göre kontrol edilmelidir. Son olarak Maximum # of Lanes ile bu koşul içerisinde Roadwaysin üzerine maximum kaç adet Lane yerleştirilebileceği ile ilgilidir. No Limit seçeneği seçildiği zaman bunun için bir sınır yoktur.
Lanes
...
Design Lane Option parametresi alır. Önceden oluşturulmuş şerit tiplerinden hangilerinin değerlendirmeye alınacağı bu kısımdan belirlenir. Şuan için 4 şerit şekli ile sınırlıdır. Eklenen şerit tipi sayısı arttıkça daha çok durum değerlendirileceğinden analiz süresi artacaktır.
Roadways
...
Loading Surface parametresi alır. Bu parametre aslında Roadways parametresidir. Önceden oluşturulan Roadways objesi buraya tanımlanmalıdır. Kısacası hangi yüzey üzerinde analiz yapılması gerektiğinin bilgisini alır. 4 adet Roadways eklenebilir. Farklı güzergahlardan gelip birleşen yapılar için daha fazla Roadway objesi eklenip analiz edilebilir.
...
Settings
Structure Group ve Is Active olmak üzere 2 adet parametre alır. Structure Group ile hareketli yük koşullarını gruplayarak birbirinden ayrılabilir. Örneğin, LRFD grubu ile LFD grupları oluşturulup koşul hangi gruba ait ise ona tanımlanabilir. Is Active parametresi ile yük koşulu aktif veya pasif hale getirilebilir.
LiveLoadCasesExample örneğinden Fatigue olup olmadığı durumlarda analizin nasıl yapıldığı, multiple presence factorun taşıt yüklerine etkisini ve analiz sonuçlarını inceleyebilirsiniz. Ayrıca 1 Roadway 4 Design Lanes analiz sonuçlarının bu 4 lanenin teker teker 1 roadway 1 design lanes olucak şekilde birbirine bağlayıp bize en kritiğini verip vermediğini Combination and Envolopes kısmından kontrol edebiliriz. Bu iki sonucun birbirleriyle aynı olması gerekmektedir.
Beklenildiği üzere Multiple Presence Factoru artan bütün Laneler için yarıya indirmek bütün analiz reaction kuvvetlerini de aynı şekilde yarıya indirmektedir.
...
Maximum # of Lanes sayısı 2 ile sınırlandırılan durumda Roadway üzerine 2 adet DesignLanes objesi yerleştirilirken aynı durum ve No Limit durumu için 3 adet Design Lanes objesi yerleştirilmiştir.
Analiz
OpenBrIM üzerinde hareketli yük analizi birim yüklerin her bir node üzerinde oluşturduğu etkinin yorumlanmasıyla yapılır. Her bir node için en kritik yükleme tespit edildikten sonra çeşitli algoritmalarla en kritik durumu yaratacak taşıt yüklemesi de belirlenir.
Drawio baseUrl https://aecbolt.atlassian.net/wiki diagramName transverselaneplacement contentId 85623249 width 642 simple 0 zoom 1 pageId 82378807 diagramDisplayName transverselaneplacement lbox 1 contentVer 4 height 501 revision 4
Analiz yapılırken önce şeritler yerleştirilir, şeritler genişlik parametrelerine göre yatay doğrultuda yerleştirilirler. Daha sonra araçlar marjin ve genişlik parametrelerini ihlal etmeden yatay ve dikey doğrultuda yerleştirilirler. Araçlar arasındaki mesafe Lane Type kısmında belirlenen Vehicle Spacing parametrelerinden az ve ya fazla olamaz. Bir Laneye maksimum Lane objesine tanımlanan taşıt sayısı kadar taşıt yükleme yapılır. Yol üzerindeki Şerit sayısı arttıkça taşıt yükleri Multiple Presence Factor parametresi ile azaltılabilir. Amaç bütün kombinasyonları deneyerek en kritik taşıt yükleme konumunu elde etmek. Bu şekilde tanımlanan nodeların kuvvetlerini, deplasmanlarını, oluşturulan yapının major, minor axis gibi moment bending diagramlarına erişilebilir.
Analiz Sonuçları
Analiz sonuçlarına Results kısmından ulaşılır. Bu bölümde Node Displacements (Local), Node Reactions (Local), Node Reactions (Global), Element End Forces (External-Local), Element End Forces (External-Global), Composite Element Forces (Sectional), FESurface Forces (Internal), FESurface Stresses ve Frequencies olmak üzere 9 adet analiz sonucu kısmı vardır. İstenilen analiz sonucuna gerekli bölüme gidilerek ulaşılır.
...