Kapalı dikdörtgen çelik çerçevelerin elastik-plastik analizi

Abstract

VII ÖZET Günümüzde gerek Çelik gerekse Betonarme Yapıların hesabında ta şıma gücü yöntemi artık yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu yöntem yıllarca önce gelişmiş ülkelerde benimsenmiş ve birçok uygulama alanı bulmuştur. Ülkemizde de son yıllarda bu konuda önemli gelişmeler olmuş özellikle betonarme konusunda çeliğe kı yasla daha önce ve daha yaygın olarak taşıma gücü yöntemi yer leşmiştir. Bu yöntem ile ilgili yönetmelikler ve kurallar 1978 den itibaren yayınlanmaya ve Üniversitelerin lisans düzeyinde de bu yöntemin işlenmesine başlanmıştır. Çelik yapıların hesabında taşıma gücü yönteminin kullanılması emniyet gerilmeleri yöntemine oranla daha kolay ve ekonomik ol masına ve boyutlandırma bakımından da daha uygun sonuçlar verme sine rağmen bu konu ile ilgili ilk Türk standardı ancak Ekim 1985 de basılabilmiştir. Ayrıca taşıma gücü konusunda lisans e-ğitiminde dersler henüz gereken düzeyde başlamamıştır. Bu çalışmada tek gözlü, kapalı, dikdörtgen bir çelik çerçevenin sabit düşey ve değişken yatay yük etkisi altındaki elastik - plastik davranışı taşıma gücü yöntemi ile ikinci mertebe etkile ri de dikkate alınarak araştırılmış, plastik mafsal hipotezindenVIII yararlanarak yük - deplasman bağıntıları elde edilmiştir. Böylece çerçevenin göçme yükünü saptamak, uygulamada yükler altında çer çevenin boyutlarına bağlı olarak davranışı hakkında çabuk ve doğ ru karar vermeyi sağlayacak bir yöntem vermek mümkün olmaktadır. Tezin birinci bölümünde konu ile ilgili genel bilgiler kısaca a- çıklandıktan sonra konuyla ilgili çalışmalar özetlenmiş ve bunlar değerlendirilerek bu çalışmanın amaç ve kapsamının belirtilmesine geçilmiştir. Bunun devamında çalışmada yapılan kabuller yer al maktadır. ikinci bölümde çerçevenin sol kolonunun üst ucundan etkiyen değiş ken yatay tekil yük Q ve kolon eksenlerinde etkiyen sabit düşey tekil P yükleri etkisi altında çerçevenin yük - deplasman bağın tıları ikinci mertebe etkiler de dikkate alınarak ve plastik maf sal hipotezinden yararlanılarak çıkarılmıştır. Plastik mafsalların dağılımı bir tabloda topluca gösterilmiştir. Üçüncü bölümde aynı çerçevenin üst kirişine q düzgün yayılı yü künü de ilave ederek aynı yöntemle yük - deplasman bağıntıları çı karılmış ve plastik mafsalların oluş sıralarına göre üç farklı tip plastik mafsal dağılımı için bu ifadeler ayrı ayrı verilmiştir. Dördüncü bölümde 10 tip çerçeve seçilerek q = 0 ile q ^ 0 du rumları için ikinci ve üçüncü bölümde çıkarılan analitik ifadeler den yararlanılarak sayısal inceleme yapılmış ve bunların yük - dep lasman diyagramları çizilmiştir. Ayrıca her örnek için plastik maf salların oluştuğu andaki deplasmanlar ve yükler tablo halinde ve rilmiştir. Beşinci bölümde analitik ve sayısal incelemelerden elde edilen so nuçlar yorumları ile birlikte belirtilmiştir.

IX SUMMARY In our days limit design method has been widely used in design of both steel and reinforced concrete structures. Limit design method has been defined and adopted in developed countries since last decades and also applied to the wide variety of practical problems. Recently, in our country there has been important de velopment on this subject and now limit design method is spreadly used in reinforced design earlier and more general comparing to steel design. The specifications and design rules related to this topic have been started to be published since 1978 and in the same year some undergraduate courses in Universities began on this subject. Although limit design method in steel design is more economical and easier and gives more proper results when it is compared to the allowable stress method the first Turkish Standard on this field is just printed in 1985. Furthermore, undergraduate courses on limit design of steel structures have not been started on necessary level yet. In this study, the elastic - plastic behavior of a closed rectan gular steel frame subjected to the constant vertical andvariable horizontal loads has been investigated taking into account of the second order effects and using the limit design method. The elastic - plastic behavior of the frame is presented by de riving its load - deflection relationships in the form of mathe matical expressions using the plastic hinge assumption. So, it is possible to define the ultimate load of the frame and to give a practical method which provides rapid and correct information about the behavior of the frame depending upon its loads and dimensions. In the first chapter, after the brief summary of the subject, the related works are presented and evaluated. Then the scope and objektive of this study is declared and the assumptions made in the work are stated. In the second chapter, the load deflection relationships of the frame, subjected to the variable horizontal force Q acting on the top of the left column and the constant axial column loads P, have been derived using plastic hinge assumption and con sidering second order effects. The different plastic hinge pat terns are depicted all together in a table. In the third chapter, an uniformly distributed load q has been loaded on the top beam of the same frame and the procedure fol lowed in the second chapter is repeated. Here, for only three different types of hinge patterns, the load - deflection rela tionships have been presented seperately. In the fourth chapter, ten different frames are selected and their load - deflection relationships are calculated numericallyXI and their diagrams are also constructed using the mathematical expressions derived in the second and third chapters. Besides, for each frame the loads and the displacements corresponding to the formations of each plastic hinges are presented in the tables. In the fifth chapter, the results extracted from analytical and numerical investigations have been declared with their interpre tations.