Kompozit köprü kirişlerinin deneysel ve nümerik ısıl analizi

Sürekli dış hava olaylarına açık olan köprü yapıları değişken ısıl yüklere maruz kalmaktadırlar. Bu yükler esas olarak güneş radyasyonunun ve hava sıcaklığının zamanla değişkenliğinden kaynaklanmaktadır. Bu araştırmada, güneş radyasyonunun ve hava sıcaklığının değişimi altındaki kompozit köprülerin ısıl davranışlarını incelemek üzere deneysel ve sonlu elemanlar çalışmaları yürütülmüştür. Bu araştırma dört kısımdan oluşmaktadır. İlk aşamada, T-kiriş ve I-kiriş olmak üzere iki kompozit köprü parçası ile deneysel bir çalışma gerçekleştirilmiştir. Köprü parçaları, termokapıllar, gerinim ölçerler ve hava sensörleri ile donatılmıştır. İkinci bölümde ise deneysel sıcaklık kayıtları kullanılarak her iki köprü için termo-mekanik sonlu elemanlar analizi COMSOL programı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Köprü boyutlarının etkisini değerlendirmek için doğruluğu onaylanmış sonlu elemanlar modeli kullanarak, üçüncü bölümde bir parametrik çalışma yapılmıştır. Dördüncü bölüm ise Türkiye'deki uzun vadeli sıcaklık değişimlerini değerlendirmeye yöneliktir. Bu bölümde, Türkiye'deki 10 şehrin 50 yılı aşkın hava durumu kayıtlarına ek olarak doğrulanmış sonlu elmanlar modeli kullanılmıştır. Deneysel sonuçlar, her iki köprü için de, beton kısımlardaki sıcaklık değişiminin çelikten yüksek olduğunu göstermiştir. Deneysel ve sonlu elemanlar analizi arasındaki karşılaştırmalardan, sonlu elemanlar modellerinin sıcaklıkları doğru bir şekilde yakalayabileceğini ortaya koymaktadır. Parametrik çalışma, en etkili geometrik parametrenin, üst beton tabliyesinin kalınlığı olduğunu ortaya koymaktadır. Aşırı sıcaklık analizi, düşey sıcaklık değişimlerine dayanarak Türkiye'nin iki bölgeye ayrılabileceğini göstermektedir.