Train induced vibration and its effects on building structures

Abstract

Teknolojinin gelişimiyle birlikte son yıllarda kent merkezlerinde artan olanaklar, iş imkanları, geçmiş yıllara göre ivmelenerek artış göstermektedir. Gerek şehirler arası transferler gerekse kent içi ulaşım ihtiyacı nüfus artışı ile doğru orantıda artmaktadır. Bu nedenle ulaşım ve yolcu taşımacılığı gün geçtikçe daha büyük önem arz etmektedir. Tren yolu ile taşımacılık ise ulaşım türleri arasında en tercih edilen ve güvenilir olan sistemdir. Enerji tasarrufu sağlaması, fiyat kalite performansı, güvenilirliği ve hava koşullarından bağımsız oluşu gibi birçok avantajı bulunuyor olmasına rağmen, özellikle şehir merkezi içinde kalan alanlarda yakın çevresinde konfor azaltıcı titreşime sebebiyet vermektedir. Bu çalışmada tren hattı üzerindeki tren geçişlerinden kaynaklı titreşimlerin zemine olan etkisi araştırılmıştır. Bir takım saha çalışmaları yürütülmüş, titreşimlerin etkisini azaltmak için kazılmış bir hendek bariyer kullanılmıştır. Yük, yolcu treni ve yüksek hızlı trenden kaynaklanan titreşim düzeyleri demiryolu hattından 40 m uzaklığa kadar, titreşim hareketinin üç farklı bileşeni için ölçülmüştür. Seçilen çalışma sahasındaki ortalama Vs30 değeri 200 m/s olarak ölçülmüştür. Elde edilen kayıtlar hem zaman tanım alanında hem de frekans tanım alanında incelenmiştir. Sonuçlar serbest zemin ve hendekli zemin için ayrı ayrı hesaplanarak birbirleri ile karşılaştırılmıştır. Titreşimlerin yapılar üzerindeki etkisini incelemek için 3 farklı bina modellemesi yapılarak sahadan alınan tren kayıtları ile bu yapılar üzerinde lineer time history analizi yapılmıştır. Yapının kat bazında ivme, hız ve deplasman değerlerine bakılmış ve uluslararası alman standardıyla karşılaştırılmıştır.With the advancement of technology, sources and job opportunities diversified in urban centers recently, and both inter-city transfers and urban transportation are expanding in direct proportion with population growth. Therefore, transportation and public transportation in a safe and fast manner become highly important day by day. Railway transportation is the most preferred and reliable system amongst transportation types. Although it has many advantages such as energy-saving, cost-effectiveness, reliability, and independence of weather conditions, it causes discomforting vibrations, especially in the urban city center. In my thesis, the effect of vibrations caused by train passes on the track line was investigated. Several field studies carried out, and an excavated trench barrier has used to reduce the impact of vibrations. Vibration levels due to freight and passenger trains with high-speed trains measured for three-components of the vibration motion, up to 40 meters from the railway line. The average Vs30 value in the selected test site is 200m/s. The ground vibrations examined both in the time and frequency domain. Also, the results calculated separately for the free-field and barrier-field, accordingly compared with each other. To investigate the effect of vibrations on the structures, three different 2D frame system buildings modeled and linear time history analysis performed with the train records recorded from the field. Finally, the peak acceleration, velocity, and displacement values of each story of models examined and compared with the international standards.