Mathematical modeling and finite element analysis of masonry arch bridges

Kültür mirasımızın çok önemli bir parçası olan tarihi yapılar en iyi şekilde korunmalıdır. Tarihi yapıların korunması için, öncelikle yapısal davranışlarının çok iyi bilinmesi gerekmektedir. Taş kemerli köprüler, kemer formunun sergilediği kolay anlaşılabilen tipik yapısal davranış nedeniyle yığma yapılar için geliştirilecek olan hesap yöntemleri için en uygun yapı tipidir. Taş ve tuğla gibi yığma yapım tekniğiyle inşa edilmiş yapılar için en iyi hesap yöntemi sonlu elemanlar analizidir. Doğru bir hesap için yapının doğru bir şekilde modellenmesi gerekmektedir. Bu çalışmada, genel kemerli taş köprü tipolojisini yansıtacak şekilde geliştirilen kemer prototipi üzerinde, çeşitli yük etkileri altında matematiksel modelleme teknikleri denenmiştir.

Kemerli taş köprülerin matemetiksel modellenmesi ve sonlu elemanlar yöntemiyle analizi

Historical structures, which constitute a very important part of our cultural heritage, should be well protected. Full comprehension of the structural behavior of historical structures is of prior importance for their protection. Due to the typical arch behavior, which is easily figured out, masonry arch bridges are the most suitable structures to be studied in the analysis methods that would be developed for masonry structures. The most appropriate analysis method for the masonry structures of brick and/or stone is the finite element analysis. For an accurate structural analysis, the model should be exactly defined. In this study, mathematical modeling techniques on a prototype model of a common arch bridge under different loading conditions are studied.

PDF

___

1. Toker, S., "Development of Arch Form; Exploring The Behavior of Masonry Arches and Arch Bridges by Finite Element Analysis", ODTÜ Mimarlık Bölümü yayınlanmamış yüksek lisans tezi, Ankara (2000).
2. Ünay, A.İ., "Tarihi Yapıların Depreme Dayanımı", ODTÜ Mimarlık Fakültesi Yayınları, Ankara (2001).
3. Benvenuto, E., An Introduction to The History of Structural Mechanics; Part II: Vaulted Structures and Elastic Systems, Springer- Verlag, New York (1991).
4. Harvey, W. J., "Application of the mechanism analysis to masonry arches", The Structural Engineer, Vol. 66,No. 5/1: 77-84, March (1998).
5. Loo, Y., Yang, Y., "Cracking and failure analysis of masonry arch bridges", Journal of Structural Engineering, Vol. 117, No. 6: 1641-1659, June (1991).
6. Heyman, J., "The Stone Skeleton: Structural Engineering of Masonry Architecture", Cambridge University Press, Cambridge (1990).
7. Croci, G., The Conservation And Structural Restoration of Architectural Heritage, Computational Mechanics Publications, Southampton (1998).
8. Mainstone, R. J., Developments in Structural Form, Architectural Press, Oxford (1998).
9. Çulpan, C., Türk Taş Köprüleri; Ortaçağdan Osmanlı Devri Sonuna Kadar, Türk Tarih Kurumu Basımevi,Ankara (1975).
10.Karaesmen, E., Ünay, A. İ., Ilter, I., A study of the Sinan's masonry bridges, Structural Repair and Maintenance of Historical Buildings II, Computational Mechanics Publications, Southampton-Boston (1991).
11.SAP2000, Three Dimensional Static and Dynamic Finite Element Analysis and Design of Structures, Computer and Structures Inc., Berkeley, California, USA (1998).