Mevcut Sabit Mantar Otokorkuluk Sisteminin Sayısal Performans

Yer üstü varlığının etrafına konulan, mevcut sabit mantar otokorkuluk sistemi, malzeme mekanik dayanım analizleri yapılmış ST44 dikişsiz, sıcak çekme, 1.500 mm uzunluğunda kaynaksız tek parça, 152,4 mm çapında ve 8 mm et kalınlığındaki çelik borudan imal edilmektedir. Çelik borunun 750 mm’si zemin üstünde ve 750 mm’si zemin altında kalmaktadır. Zemin altında kalan 750 mm’lik bu bölüm, uygulama şartnamesine uygun olarak 560 mm çapında 850 mm yüksekliğinde C 20/25 beton sınıfında temel betonu içerisine alınmaktadır (Şekil 4.33).

Şekil 4.33 : Mevcut sabit mantar otokorkuluk sistemi teknik çizimi.

Çarpma simülasyonları için oluşturulan sayısal modellere bu kabuller çerçevesinde tanımlamalar yapılmıştır (Şekil 4.34). Sayısal modelde çelik boru kabuk (shell) olarak, beton katı cisim (solid) olarak çözüm ağ yapısı kullanılmış olup toprak zemin SPH olarak tanımlanmıştır. SPH metodunda çözüm için ağ yapısı kullanılmamaktadır. Analiz için otokorkuluk, beton ve toprak modelleri, malzeme özellikleri ve malzemeler arasındaki ilişkiler LS-PrePost ile hazırlanıp hata kontrolleri yapıldıktan sonra LS-DYNA yazılımı ile çarpma simülasyon hesaplamaları gerçekleştirilerek sonuçlar LS-PrePost ile görüntülenmiştir (LSTC, 2014).

Şekil 4.34 : Mevcut sabit mantar otokorkuluk sistemi sayısal modeli.

RMS-B bölge reglaj istasyonlarının önünde bulunan mevcut sabit mantar otokorkuluklar için çarpma sonrası kabul edilebilecek maksimum nüfuz etme (penetrasyon) miktarı 1,00 m olarak alınmıştır (Şekil 4.35).

Buna göre, her bir araç türü standardın öngördüğü en düşük hız olan 16 km/sa hız ile simüle edilmiş ve eğer penetrasyon miktarı RMS-B bölge reglaj istasyonu kabini için tayin edilen 1,00 m’lik emniyetli mesafeyi tehdit etmeyecek büyüklükte ise bir üst hız değerine çıkılmıştır. Her araç modeli 1,00 m’lik penetrasyon mesafesini geçtiği hız değeri dikkate alınarak emniyetli sınır değer tespit edilmiştir.

Doğrulanan kaza koşullarındaki kriterler kullanılarak mevcut sabit mantar otokorkuluk analiz modellerinde geçerleme sağlanmıştır. Çizelge 2.6’da özetlenen BSI PAS 68:2013 koşullarına uygun test simülasyonlarının yapılması ile mevcut otokorkuluk sisteminin performansı farklı kategorilerde değişik kütle ve hıza sahip araçların (Şekil 4.36) çarpma simülasyonu ile analiz edilmiştir (EK M).

Simülasyon sonuçlarından elden edilen penetrasyon değerleri Çizelge 4.5’te verilmiştir. Çizelge 4.6’da ise bu penetrasyon değerlerinin elde edildiği analiz sonuç görüntüleri gösterilmiştir.

Yapılan 16 km/sa hız değerlerine ait analiz sonuçlarının Çizelge 4.6’dan da görüleceği üzere, 750 mm’lik sabit mantar otokorkuluğun yüksekliği 7.500 kg’lık N2, 18.000 kg’lık N3 ve 30.000 kg’lık N3 sınıfı taşıtların şasi yüksekliklerini karşılamayıp bu kategorideki taşıtlar sabit mantar otokorkuluğun üzerinden geçerek istasyona zarar verecek seviyeye ulaştığı görülmüştür. Dolayısı ile bundan sonraki analiz adımlarında daha yüksek hız değerlerinde 7.500 kg’lık N2, 18.000 kg’lık N3 ve 30.000 kg’lık N3 sınıfı taşıtlar dikkate alınmayarak, 900 kg ve 1.500 kg’lık M1, 2.500 kg’lık N1G ve 3.500 kg’lık N1 sınıfı araçlar için anazlilere devam edilmiştir.

Çizelge 4.5 : Araç çarpma simülasyon analiz sonuçları (16 km/sa).

Çizelge 4.6’da farklı kombinasyondaki araçların mevcut sabit mantar otokorkuluğa çarpmadan önceki ve sonraki görüntüleri gösterilmiştir. Aynı zamanda penetrasyon

Analiz

No ^TaşıtHızı Kütlesi^Taşıt Sınıfı^{Taşıt Penetrasyon}Miktarı ^Çarpma Enerjisi ^Açıklama

[km/sa] [kg] [m] [kJ] 1 16 900 M1 0,001 9 2 16 1.500 M1 0,04 15 3 16 2.500 N1G 0,1 25 4 16 3.500 N1 0,15 35 5 16 7.500 N2 > 1 74

Otokorkuluk yüksekliği bu kategorideki taşıt yüksekliklerini karşılamadığından penetrasyon miktarı istasyona zarar verecek seviyede bulunmuştur. Bu sınıf taşıtlar için daha yüksek hızlarda analiz yapılmasına gerek görülmemiştir.

6 16 18.000 N3 > 1 178

Otokorkuluk yüksekliği bu kategorideki taşıt yüksekliklerini karşılamadığından penetrasyon miktarı istasyona zarar verecek seviyede bulunmuştur. Bu sınıf taşıtlar için daha yüksek hızlarda analiz yapılmasına gerek görülmemiştir.

7 16 30.000 N3 > 1 296

Otokorkuluk yüksekliği bu kategorideki taşıt yüksekliklerini karşılamadığından penetrasyon miktarı istasyona zarar verecek seviyede bulunmuştur. Bu sınıf taşıtlar için daha yüksek hızlarda analiz yapılmasına gerek görülmemiştir.

sınır değeri 1,00 m olması sebebiyle 1,00 m’ye kadar olan penetrasyon değerleri yazılarak, 1,00 m’den büyük olanlar ayrıca ayrıntılı bir şekilde yazılmayıp sadece 1,00 m’den büyük olduğu ifade edilmiştir.

Çizelge 4.6 : Araç çarpma simülasyonlarında araç penetrasyon miktar ve görüntüleri (16 km/sa).

Çizelge 4.7’de 32 km/sa hız değerleri için yapılan analiz sonuçları gösterilmiştir. Bu analizler neticesinde araç penetrasyonu için Çizelge 4.8’de görüleceği üzere 3.500 kg ağırlığındaki N1 sınıflı taşıtın en ön noktası, otokorkuluğun ön yüzünün orijinal pozisyonunun 0,90 m ötesine geçmiştir.

Analiz

No Kütlesi^Taşıt Sınıfı^{Taşıt Penetrasyon} Miktarı ^{Analiz Başlangıç Görüntüsü Analiz Sonuç Görüntüsü}

[kg] [m] 1 900 M1 0,001 2 1500 M1 0,04 3 2500 N1G 0,10 4 3500 N1 0,15 5 7500 N2 > 1 6 18000 N3 > 1 7 30000 N3 > 1

Çizelge 4.7 : Araç çarpma simülasyon analiz sonuçları (32 km/sa).

Çizelge 4.8 : Araç çarpma simülasyonlarında araç penetrasyon miktar ve görüntüleri (32 km/sa).

Çizelge 4.9’da 48 km/sa hız değerleri için yapılan analiz sonuçları gösterilmiştir. Bu analizler neticesinde araç penetrasyonu için Çizelge 4.10’da görüleceği üzere 2.500 kg ağırlığındaki N1G ve 3.500 kg ağırlığındaki N1 sınıflı taşıtın en ön noktası, otokorkuluğun ön yüzünün orijinal pozisyonunun 1,00 m ötesine geçerek istasyona zarar verecek seviyeye ulaştığı görülmüştür. Dolayısı ile bundan sonraki analiz adımlarında daha yüksek hız değerlerinde 2.500 kg ağırlığındaki N1G ve 3.500 kg

Analiz

No ^TaşıtHızı Kütlesi^Taşıt Sınıfı^{Taşıt Penetrasyon}Miktarı ^Çarpma Enerjisi ^Açıklama

[km/sa] [kg] [m] [kj] 8 32 900 M1 0,075 36 9 32 1.500 M1 0,4 59 10 32 2.500 N1G 0,7 99 11 32 3.500 N1 0,9 138 Analiz

No Kütlesi^Taşıt Sınıfı^{Taşıt Penetrasyon} Miktarı ^{Analiz Başlangıç Görüntüsü Analiz Sonuç Görüntüsü}

[kg] [m]

8 900 M1 0,075

9 1500 M1 0,40

10 2500 N1G 0,70

ağırlığındaki N1 sınıfı taşıtlar için analiz yapılmasına gerek görülmemiştir. 900 kg ve 1.500 kg’lık M1 sınıfı araçlar için anazlilere devam edilmiştir.

Çizelge 4.9 : Araç çarpma simülasyon analiz sonuçları (48 km/sa).

Çizelge 4.10 : Araç çarpma simülasyonlarında araç penetrasyon miktar ve görüntüleri (48 km/sa).

Analiz

No ^TaşıtHızı Kütlesi^Taşıt Sınıfı^{Taşıt Penetrasyon}Miktarı ^Çarpma Enerjisi ^Açıklama

[km/sa] [kg] [m] [kj]

12 48 900 M1 0,33 80

13 48 1.500 M1 0,62 133

14 48 2.500 N1G > 1 222

Penetrasyon miktarı, bu kategorideki taşıtın, bu hızda oluşturduğu çarpma enerjisini karşılamadığı tespit edilmiş olup penetrasyon miktarı istasyona zarar verecek seviyede bulunmuştur. Bu sınıf taşıtlar için daha yüksek hızlarda analiz yapılmasına gerek görülmemiştir.

15 48 3.500 N1 > 1 311

Penetrasyon miktarı, bu kategorideki taşıtın, bu hızda oluşturduğu çarpma enerjisini karşılamadığı tespit edilmiş olup penetrasyon miktarı istasyona zarar verecek seviyede bulunmuştur. Bu sınıf taşıtlar için daha yüksek hızlarda analiz yapılmasına gerek görülmemiştir.

Analiz

No Kütlesi^Taşıt Sınıfı^{Taşıt Penetrasyon} Miktarı ^{Analiz Başlangıç Görüntüsü Analiz Sonuç Görüntüsü}

[kg] [m]

12 900 M1 0,33

13 1500 M1 0,62

14 2500 N1G > 1

Çizelge 4.11’de 64 km/sa hız değerleri için yapılan analiz sonuçları gösterilmiştir. Bu analizler neticesinde araç penetrasyonu için Çizelge 4.12’de görüleceği üzere 900 kg ağırlığındaki M1 sınıfı taşıt 0,75 m penetrasyona uğrarken, 1.500 kg ağırlığındaki M1 sınıfı taşıtın en ön noktası, otokorkuluğun ön yüzünün orijinal pozisyonunun 1,02 m ötesine geçmiştir.

Çizelge 4.11 : Araç çarpma simülasyon analiz sonuçları (64 km/sa).

Çizelge 4.12 : Araç çarpma simülasyonlarında araç penetrasyon miktar ve görüntüleri (64 km/sa).

Çizelge 4.13’te 80 km/sa hız değerlerinde yapılan analiz sonuçları gösterilmiştir. Bu analizler neticesinde araç penetrasyonu için Çizelge 4.14’te görüleceği üzere 900 kg ve 1.500 kg ağırlığındaki M1 sınıflı taşıtların en ön noktası, otokorkuluğun ön yüzünün orijinal pozisyonunun 1,00 m ötesine geçerek istasyona zarar verecek seviyeye ulaşmıştır.

Analiz

No ^TaşıtHızı Kütlesi^Taşıt Sınıfı^{Taşıt Penetrasyon}Miktarı ^Çarpma Enerjisi ^Açıklama

[km/sa] [kg] [m] [kj]

16 64 900 M1 0,75 142

17 64 1.500 M1 _1,02^{> 1} 237

Analiz

No Kütlesi^Taşıt Sınıfı^{Taşıt Penetrasyon} Miktarı ^{Analiz Başlangıç Görüntüsü Analiz Sonuç Görüntüsü}

[kg] [m]

16 900 M1 0,75

Çizelge 4.13 : Araç çarpma simülasyon analiz sonuçları (80 km/sa).

Çizelge 4.14 : Araç çarpma simülasyonlarında araç penetrasyon miktar ve görüntüleri (80 km/sa).

Yapılan simülasyon çalışmalarında 900 kg, 1.500 kg, 2.500 kg, 3.500 kg ağırlıklı taşıtların 48 km/sa hızla, mevcut sabit koruma otokorkuluğa çarpması sonucu değişen enerji seviyelerine göre farklı araç penetrasyonları Şekil 4.37’de görülmektedir.

Analiz

No ^TaşıtHızı Kütlesi^Taşıt Sınıfı^{Taşıt Penetrasyon}Miktarı ^Çarpma Enerjisi ^Açıklama

[km/sa] [kg] [m] [kj]

18 80 900 M1 > 1 222

Penetrasyon miktarı, bu kategorideki taşıtın, bu hızda oluşturduğu çarpma enerjisini karşılamadığı tespit edilmiş olup penetrasyon miktarı istasyona zarar verecek seviyede bulunmuştur. Bu sınıf taşıtlar için daha yüksek hızlarda analiz yapılmasına gerek görülmemiştir.

19 80 1.500 M1 > 1 370

Penetrasyon miktarı, bu kategorideki taşıtın, bu hızda oluşturduğu çarpma enerjisini karşılamadığı tespit edilmiş olup penetrasyon miktarı istasyona zarar verecek seviyede bulunmuştur. Bu sınıf taşıtlar için daha yüksek hızlarda analiz yapılmasına gerek görülmemiştir.

Analiz

No Kütlesi^Taşıt Sınıfı^{Taşıt Penetrasyon} Miktarı ^{Analiz Başlangıç Görüntüsü Analiz Sonuç Görüntüsü}

[kg] [m]

18 900 M1 > 1

Şekil 4.37 : Farklı çarpma enerjileri için değişen araç penetrasyonları.

Farklı taşıt kompozisyonu ve farklı çarpma enerjileri altında mevcut sabit mantar otokorkuluk sisteminin sayısal model içerisindeki davranışı Şekil 4.38’de gösterilmiştir.

Şekil 4.38 : Farklı çarpma enerjileri altında otokorkuluk sisteminin davranışı. Farklı taşıt kombinasyonları ve hızları için yapılan simülasyonlar sonucunda gerçekleşen 1,00 m’nin altındaki araç penetrasyon değerleri ve çarpma enerjileri Çizelge 4.15’te gösterilmiştir.

Çizelge 4.15 : Bir metrenin altındaki araç penetrasyon ve çarpma enerjisi tablosu.

Analiz

No ^TaşıtHızı Kütlesi^Taşıt Sınıfı^{Taşıt Penetrasyon} Miktarı ^Çarpma Enerjisi

[km/sa] [kg] [m] [kj] 1 16 900 M1 0,001 9 2 16 1.500 M1 0,04 15 3 16 2.500 N1G 0,10 25 4 16 3.500 N1 0,15 35 8 32 900 M1 0,075 36 9 32 1.500 M1 0,40 59 10 32 2.500 N1G 0,70 99 11 32 3.500 N1 0,90 138 12 48 900 M1 0,33 80 13 48 1.500 M1 0,62 133 16 64 900 M1 0,75 142

Çizelge 4.15’te elde edilen çarpma enerjilerine karşılık gelen araç penetrasyon değerleri koordinat sisteminde gösterilerek eğilim çizgisi elde edilmiştir (Şekil 4.39). Elde edilen eğilim çizgisinden 1,00 m’lik taşıt penetrasyon değerine karşılık gelen eşik enerji miktarı olarak 178 kJ bulunmuştur. Bu eşik enerji değeri değişen taşıt ağırlıklarına göre çarpma hızlarının bulunması için kullanılmıştır.

Şekil 4.39 : Mevcut sabit mantar otokorkuluk sistemi 1,00 m penetrasyon için eşik enerji değeri grafiği.

Bir metre penetrasyona karşılık gelen 178 kJ eşik enerji değeri için farklı sınıftaki taşıt kombinasyonlarına ait çarpma hız değerleri Çizelge 4.16’da ve bu hız değerlerine ait grafik Şekil 4.40’da gösterilmiştir. Çizelge 4.16’da yer verilmesine rağmen, 7.500 kg, 18.000 kg ve 30.000 kg’lık taşıtları en düşük hızlarda bile mevcut sabit mantar otokorkuluk durduramamaktadır.

Çizelge 4.16 : 178 kJ eşik enerji değeri için farklı sınıftaki taşıtlara ait çarpma hız değerleri.

900 1.500 2.500 3.500 7.500 18.000 30.000

[m] [kj]

1,00 178 72 55 43 36 25 16 12

Penetrasyon

Miktarı ^Çarpma Enerjisi

Taşıt Kütlesi [kg]

Şekil 4.40 : 178 kJ çarpma enerjisine karşılık gelen farklı sınıfta taşıtlara ait çarpma hız değerleri grafiği.