Reliability based safety level evaluation of Turkish type precast prestressed concrete bridge girders designed in accordance with the load and resistance factor desing method

Bu tez çalışmasında, AASHTO LRFD şartnamesine göre tasarlanmış, Türkiye'de kullanılan öngermeli prefabrik köprü kirişlerinin güvenirlik seviyesi değerlendirilmiştir. 25m'den 40m'ye kadar açıklığa sahip köprüler göz önünde tutulmuştur. Yük ve dayanımın istatistiksel parametreleri, yerel verilerden ve uluslararası çalışmalardan elde edilmiştir. İki tip tasarım kamyonu yük modeli hesaba katılmıştır; H30S24 - Türkiye'de tasarımda kullanılan tasarım kamyon yüklemesi ve HL93-AASHTO LRFD de belirtilen tasarım kamyonu yüklemesi. Karayolları Genel Müdürlüğü, Ulaşım ve Maliyet Etütleri şubesinden alınan dingil ağırlığı etüt verileri ile hesaplanan orta açıklık maksimum momentleri kullanılarak birikimli dağlım işlevi Gumbel olasılık kâğıdına çizilmiştir ve bu dağlımlar daha uzun periyotlara extrapole edilerek tasarım kamyon yükü istatistiksel parametreleri belirlenmiştir. Yerel üreticilerden alınan test verileri kullanılarak C40 beton sınıfı ve öngerme halatının dayanımlarına ilişkin istatistiksel parametreler belirlenmiştir. Öngerilmeli kirişler, servis ve mukavemet sınır durumları düşünülerek tasarlanmış ve gerekli öngerilme halat sayıları belirlenerek her iki sınır durumu için karşılaştırılmıştır.Yapısal güvenirlik esasına dayalı köprü değerlendirme alanında yapılan çalışmalar, güvenirlik indeksinin köprü yapı emniyetinin temel ölçüsü olduğunu doğrulamaktadır. Bu çalışmada, farklı metodlar kullanılarak hem servis hem de mukavemet sınır durumları için güvenirlik indeksi hesaplanmıştır ve karşılaştırılmıştır. Türkiye'deki belirsizliklere göre tasarlanan tipik öngerilmeli köprü kirişlerinin güvenirlik seviyesi diğer ülkelerin belirsizlikleri ve tasarım şartnameleri ile karşılaştırılmıştır. Belirlenen hedef güvenirlik seviyelerine göre farklı yük ve dayanım katsayıları elde edilmiştir. The main aim of the present study is to evaluate the safety level of Turkish type precast prestressed concrete bridge girders designed according to American Association of State Highway and Transportation Officials Load and Resistance Factor Design (AASHTO LRFD) based on reliability theory. Span lengths varying from 25 m to 40 m are considered. Two types of design truck loading models are taken into account: H30S24-current design live load of Turkey and HL93-design live load model of AASHTO LRFD. The statistical parameters of both load and resistance components are estimated from local data and published data in the literature. The bias factors and coefficient of variation of live load are estimated by extrapolation of cumulative distribution functions of maximum span moments of truck survey data (Axle Weight Studies) that is gathered from the Division of Transportation and Cost Studies of the General Directorate of Highways of Turkey. The uncertainties associated with C40 class concrete and prestressing strands are evaluated by the test data of local manufacturers. The girders are designed according to the requirements of both Service III and Strength I limit states. The required number of strands is calculated and compared.Increasing research in the field of bridge evaluation based on structural reliability justifies the consideration of reliability index as the primary measure of safety of bridges. The reliability indexes are calculated by different methods for both Strength I and Service III limit states. The reliability level of typical girders of Turkey is compared with those of others countries. Different load and resistance factors are intended to achieve the selected target reliability levels. For the studied cases, a set of load factors corresponding to different levels of reliability index is suggested for the two models of truck design loads. Analysis with Turkish type truck models results in higher reliability index compared to the USA type truck model for the investigated span lengths 161