I-enkesitli Avrupa çelik hadde profilleri için pratik tasarım formüllerinin geliştirilmesi

Abstract

Bu çalışmanın amacı, ülkemizde çelik yapı tasarımıyla uğraşan mühendis ve mimarların, I-enkesitli çelik hadde profillerin alan, atalet momenti, mukavemet momenti, atalet yarıçapı gibi temel enkesit özelliklerinin yanı sıra, tasarım eğilme momenti ve basınç kuvveti dayanımlarını profil tablolarını ve nispeten karışık yönetmelik formüllerini kullanmadan kolayca hesaplayabilmelerini sağlayan basit ve pratik tasarım denklemleri geliştirmek ve böylece kendilerine özellikle tasarımlarının ilk aşamasında hız ve zaman kazandırmaktır. Tasarım formülleri ülkemizde yaygın şekilde kullanılan I-enkesitli hadde profilleri için çıkarılmıştır. Dayanım formülleri, ülkemizin güncel çelik tasarım yönetmeliği olan `Çelik Yapıların Tasarım, Hesap ve Yapım Esaslarına Dair Yönetmelik` temel alınarak ve üç farklı çelik sınıfı için ayrı ayrı elde edilmiştir. Tezde önerilen tasarım formüllerinden, elemanın narinlik oranına da bağlı olan eksenel dayanım formüllerinin dışındaki bütün formüller; birim boy kütle, enkesit derinliği ve başlık genişliği olmak üzere yalnız üç parametreye bağlıdır. Dayanım formülleri, yönetmelikte tanımlanan Yük ve Dayanım Katsayılarına göre Tasarım yöntemi kullanılarak elde edilmiştir; ancak, tasarımda Güvenlik Katsayılarına göre Tasarım yönteminin kullanılması durumunda, tasarım dayanımları kolaylıkla güvenli dayanımlara dönüştürülebilmektedir. Tezde önerilen tasarım formüllerindeki hata yüzdelerinin, incelenen profiller ve çelik kaliteleri için, yanal burulmalı burkulmanın eğilme davranışını, yerel burkulmanın da basınç davranışını kontrol etmediği durumlarda, oldukça makul olduğu, çoğu durumda üst sınır olarak belirlenen yüzde 20'nin çok altında kaldığı tespit edilmiştir.

The aim of this study is to develop simple and practical design formulas for the computation of flexural and axial strengths as well as cross sectional properties of I-shaped European rolled steel profiles so that the engineers and architects that design steel structures can compute them easily, particularly in the initial stage of their design, without using section tables and rather complex code formulas; which, in turn, is believed to enable steel designers to save time, effort and money.Design formulas are derived for I-shaped rolled sections widely used in Turkey. The strength formulas are developed based on the Specification for the Design and Construction of Steel Structures using three different steel grades. Except the axial strength formulas, which also depend on the slenderness ratio of the member, the design formulas proposed in the thesis depend only on three parameters; mass per unit length, section depth and section width. The strength formulas are derived using the Load and Resistance Factor Design approach; however, design strengths can easily be converted to allowable strengths. It has been shown that, for the shapes and steel grades studied within the scope of the thesis, the percent errors in the proposed design formulas are reasonable and in most cases well below the upper limit (20 percent) provided that lateral torsional buckling does not control the flexural behavior and local buckling does not control the axial behavior.