A parametric study on the effect of post-tensioning in bridge pier foundations

Abstract

Bu çalışmada, iki açıklıklı bir köprünün orta ayak temelinde ardgerme etkisi sonlu elemanlar analizleri ile araştırılmıştır. Bu amaçla, daha once inşa edilmiş olan gerçek bir köprünün temeli seçilmiş ve bu temel 3 farklı halat tipi ve 3 farklı halat aralığı için olmak üzere toplam 9 farklı ardgerme opsiyonu ile analiz edilmiştir. Sonuçlar enine ve boyuna toplam 6 kesitte; maksimum ve minimum temel basınçları, temel basınç dağılımları; temele gelen eğilme momentleri ve moment dağılımları açısından incelenmiştir. Analiz sonuçlarına gore ardgerme uygulanmadığı durumlarda temellerde kolon altına denk gelen bölgede temel basınçları ciddi şekilde yoğunlaşmaktadır. Ardgerme uygulanan analizlerin çoğunda ardgermesiz duruma gore çok daha düzgün yayılı bir basınç dağılımı elde edilirken, temel uç basınçlarında bir miktar artış görülmüştür. Bu etkinin, toplam düşey yükün değişmemesi ancak temelin deformasyon profilinin iyileştirilmesi sebebiyle oluştuğu sonucuna varılmıştır. Temel basınçlarına benzer şekilde moment dağılımlarının da, analiz edilen bir çok durum için ardgerme uygulanması halinde ardgermesiz duruma gore çok daha düzenli olduğu görülmüştür. Ancak halat sayısı ve halat aralıklarında belirli bir optimum noktadan sonra moment yönlerinin değiştiği görülmüştür. Bu durum dikkatli olunmazsa tasarımda olumsuz etkiler yaratabilecektir. Temelde ardgerme uygulanması ile görülen bir diğer avantaj da, tüm temelin basınç altında çalışmasıdır. Bu durumun temelin uzun dönemdeki çatlama ve korozyon problemlerine olumlu yönde katkı yapacağı değerlendirilmiştir.

In this study, the effect of post-tensioning on a bridge pier foundation of a two span bridge was investigated by finite element analyses. For this purpose, a formerly constructed real bridge was selected and the pier foundation of this bridge was analysed for three different post-tensioning tendons and for three different tendon spacings making a total of nine different cases. The results were compared in the meaning of maximum and minimum base pressures, base pressure distributions; bending moments and their distributions at six different cross-sections in the longitudinal and transverse directions. The results have revealed that; without post-tensioning a significant pressure concentration was observed beneath the columns. While much more uniform base pressure distributions were obtained for most of the post-tensioned foundations at the expense of increased base pressures at the edges of the foundation. This fact was expected since the total vertical force was not changed but the deformation profile of the foundation was improved with the help of post-tensioning. Similar to the case in base pressures, moment distributions were also more uniform for most of the cases with post-tensioning. But after an optimum point for tendon type and spacing, the moment directions were altered which may have a diverse affect in the design. Another advantage of the application of post-tensioning was that the whole foundation was under compression which had a positive effect on the long term behaviour of bridge foundations against cracking and corrosion.