Hafif çelik çerçeve sistemlerin tepe birleşim bölgesinin sonlu eleman analizleri ile optimizasyonu

Abstract

Hafif çelik çerçeve sistemler uygulamada giderek artan bir kullanım alanı bulmaktadır.Ancak, teknik literatürde ve özellikle yerli ve yabancı standartlarda konuyla ilgili mevcutbağıntı, hüküm ve öneriler henüz geleneksel çelik yapılar için geçerli olanlar kadarkesinleşmiş değildir. Dolayısıyla bu çalışmayla, bir hafif çelik çerçeve tepe birleşimbölgesinin farklı tasarımları üzerinde yapılacak sonlu elemanlar analizleriyle optimumbirleşim bölgesi tasarımının belirlenmesi amaçlanmıştır. Dört asıl bölümden oluşançalışmanın birinci bölümde, demir-çelik malzeme, hafif çelik elemanlar, bu elemanlarınuygulamadaki kullanım alanları ile analiz ve tasarım yöntemleri kısaca tanıtılmakta, konuylailgili daha önce gerçekleştirilen bazı çalışmalar sunulmaktadır. İkinci bölümde, bir hafif çelikçerçeveye ait tepe birleşim bölgesinin sonlu elemanlar yöntemiyle doğrusal olmayananalizleri Abaqus v6.12 yazılımı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Üçüncü bölümde, buanalizlerden elde edilen sonuçlar sunularak irdelenmekte, dördüncü bölümde ise çalışmanıntümünden çıkarılan sonuç ve öneriler sunulmaktadır. Bu son bölümü kaynaklar listesi ve özgeçmiş izlemektedir.Sonuç olarak bu çalışmayla, tepe birleşim bölgesi davranışının birleşim levhasıelemanlarında oluşan yerel burkulmalar ve delik geometrilerinin bozulmasına bağlı olduğu,yerel burkulmaların eş zamanlı olarak başladığı modeller yerine profiller arası mesafenin enaz, gövde levhasının rijitleştiricili ve üst başlığın dudaklı olduğu tasarımın amaçlananoptimum tasarım olarak kabul edilebileceği ortaya konulmuştur.

Lightweight portal frames are increasingly being used in practice. However, relatedformula, provision and suggestions are not as precise as for those of conventional steelstructures in technical literature, particularly in national and international standards. Thereforewith this study, optimum connection plate design of a lightweight portal frame was aimed atby performing finite element analyses of various connection plate designs. Within the firstchapter of this study being composed of four main chapters, iron-steel material, lightweightmembers, usage of those members as well as analysis and design methods are brieflydescribed, some previous research related to this study are presented. In the second chapter,description of nonlinear finite element analyses of apex connection of a lightweight portalframe were performed by using Abaqus v6.12 software is given. In the third chapter, theresults obtained from those analyses are discussed and the last chapter, where the results andsuggestions derived from this study were presented, was followed by references and personalbackground.As of the results of this study, it is concluded that apex connection behaviour is highlyinfluenced by local buckling of connection plates and excessive deformation of bolt holes.Additionally, the model with the least distance between profiles, stiffened apex plate andlipped compression plate was suggested to be the optimum design, instead of models whichlocal buckling of apex and compression plates occurs simultaneously.