A comparative study on practical modeling of steel I-girder bridges considering restrained warping behavior

Eğik ve yatay kavisli çelik I-kiriş köprüler, özellikle inşaat sırasında standart köprü yükleri altında gösterdikleri burulma hareketi nedeniyle karmaşık bir davranışa sahiptirler. Kirişlerin sınırlandırılmış çarpılma tepkisi, bu yapıların analizi ve tasarımında kritik bir rol oynayabilir. Sonlu eleman analizinde, kirişin sınırlandırılmış çarpılma davranışı, detaylı üç boyutlu kabuk modelleri veya geleneksel kiriş elemanları ile birlikte analizde etkili bir burulma sabitinin kullanılması gibi alternatif yöntemlerle dikkate alınabilir. Bununla birlikte, pratik amaçlar için, zaman kazandıran, güvenilir ve belirli analiz çıktı parametrelerini yeterli doğrulukla sağlayacak bir ara modelleme yaklaşımına hala ihtiyaç vardır. Bu çalışma, kabuk elemanlarını, çarpılma davranışına sahip kiriş elemanlarını ve kabuk-kiriş elemanlarının kombinasyonunu içeren farklı modelleme yaklaşımlarını incelemektedir. Ayrıca, ek bir çarpılma serbestlik derecesine sahip kiriş elemanlarını kullanan modelleme yaklaşımının, belirtilen diğer modelleme yaklaşımlarına kıyasla ne kadar doğru sonuçlar üretebileceğini de değerlendirmektedir. Bu amaçla MATLAB'da üç boyutlu bir çerçeve analiz programı geliştirilmiş ve programa çeşitli kiriş eleman formülasyonları entegre edilmiştir. İnşaat yükleri altında, düz bir I-kiriş, yatay kavisli bir I-kiriş ve yatay kavisli bir I-kiriş köprü, çerçeve analiz programı aracılığıyla çözümlenmiştir. Bunlara ek olarak, eşdeğer üç boyutlu kabuk modelleri, LARSA 4D programında oluşturulup çözümlenmiştir. Gerçekleştirilen bütün çözümlemeler sonrasında burulma açılarının, dikey sapmaların, ana eksen ve yanal eğilme momentlerinin ve ilişkili gerilmelerin, çapraz çerçeve kuvvetlerinin doğruluğu karşılaştırılmıştır. Sonuç olarak, çarpılma serbestlik derecesine sahip kiriş elemanının gerekli çözümleme sonuçlarını yeterli doğrulukta üretebildiği görülmüştür. Buna ek olarak, bir I-kesitin gövde ve flanşlarını modellemek için sırasıyla kabuk ve kiriş elemanlarının kullanılması bu tür köprüleri modellemede alternatif ve pratik bir yol olarak düşünülebilir.