Balastsız Demiryolu Üstyapısının Yapısal Modellenmesi Ve Analizi

Abstract

Bu çalışmada balastsız demiryolu üstyapısının yapısal modellenmesi ve analizi üzerinde çalışılmıştır. Balastsız üstyapı; ray, elastik altlık (selet) ve zemin(elastik yatak) üzerine oturmuş betonarme plaktan oluşmaktadır. Üstyapı-zemin sisteminin modellenmesi ve analizinde SAP2000 sonlu eleman paket programı kullanılmıştır. Sistem modeli; ray, ray altlığı, betonarme plak ve zemin birlikte çalışacak şekilde gerçekleştirilmiştir. Sistem, Yük Modeli A ve Yük Modeli B olarak adlandırılmış iki farklı yükleme koşulu altında, üç farklı parametrenin değişimine gore çözülmüş ve plaktaki içsel kuvvetlerin(eğilme momentleri ve kesme kuvvetleri) değişimi hesaplanmıştır. İlk çözüm değişik yatak katsayıları için yapılmıştır. Sonuçlar yatak katsayısının artmasıyla Mx eğilme momentinde ve Vx kesme kuvvetinde düşüş meydana geldiğini göstermektedir. Bununla beraber, My ve Vy değerlerinde önemli bir değişim olmamıştır. Buna ek olarak, elastik ray altlığının yay katsayısı için de bir parametrik çözüm hesaplanmıştır. Bu çözümün sonucu olarak, yay katsayısının artmasıyla Mx, My eğilme momentleri ile Vx , Vy kesme kuvvetlerinde artış meydana geldiği belirlenmiştir. Daha sonra, plak kalınlığı için bir parametrik çözüm yapılmıştır. Bu çözümün sonucunda, plak kalınlığı artarken Mx eğilme momentinde ve Vx kesme kuvvetinde artış meydana geldiği belirlenmiştir. Bununla beraber, My ve Vy değerlerinde ise önemli bir değişim olmadığı görülmüştür.

This thesis deals with the structural modeling and analysis of a unballasted railway track. The ballastless track is consists of rail, elastic pad and reinforced concrete plate that lies on a soil (elastic bed). The modelling and the analysis of the track-soil system were accomplished by using the finite element software SAP2000. The system model is ensured to behave together with the rail, the rail pad, the reinforced concrete plate and the soil under loading. The system was solved under two different loading conditions which called as ‘Load Model A’ and ‘Load Model B’ that for the variation of three different parameters and the variation of the internal forces (bending moments and shearing forces) of the plate is evaluated. The first analysis is done by considering various bearing coefficients. The results yield that a decrease in the bending moments Mx and the shearing force Vx, as the bearing coefficient increases. However, the change in My and Vy is not very significant. Furthermore, a parametric analysis for the spring coefficient of the elastic rail pad is accomplished as well. As a result of this analysis, an increase in the bending moments Mx and My and the shearing force Vx and Vy is determined, as the spring coefficients increases. Then, a parametric analysis for the plate thickness is done. As a result of analysis, a increase in the bending moment Mx and the shear force Vx are determined, as the thickness increases. However, there is no significant variation in My and Vy.