Üçgen tasarımlı berkitmeli korniyerler ve T kesitli birleşimlerde moment dönme davranışının deneysel ve sayısal olarak incelenmesi

Abstract

Kiriş-kolon birleşimleri çerçeve sistemlerin davranışında önemli rol oynamaktadır. Yarım asırı aşkın süredir kiriş-kolon davranışları hem deneysel hem de teorik olarak incelenmektedir. Çelik yapılarda kullanılan hesap yöntemlerinde kiriş kolon birleşimleri mafsallı ya da rijit olarak kabul edilmektedir. Bu teorilere göre rijit birleşimlerde elemanlarda yerel dönme olmamakta, dışardan bir moment etkidiğinde bu moment elemanların rijitlikleriyle orantılı olarak dağıtılmaktadır. Ancak gerçekte birleşimler ne tam rijit ne de tam mafsallı olmaktadır. Son yıllarda yapılan deneysel çalışmalarda birleşimlerin yarı rijit kabul edilmesiyle daha doğru sonuçlar elde edildiği gözlemlenmiştir.Bu araştırma kapsamında literatürde olan birleşim tiplerinden farklı olarak iki tip birleşim çeşidinin davranışının belirlenmesi için çeşitli deneylerle birlikte sayısal modellemeler yapılmıştır. Bu birleşimlerden ilkinde alt korniyerli T birleşimler çalışılmış, fakat literatürden farklı olarak T birleşim elemanı levhalardan; kaynaklanarak değil 1/2 IPE profilinden elde edilmiştir. Böylece, T birleşimlerin kaynaklarında meydana gelen işçilik hataları, kırılma noktası oluşumu, yerinde kaynağın iyi performans gösterememesi gibi problemlerin ortadan kaldırıldığı düşünülmektedir. ½ IPE profilinden imal edilecek T birleşimin davranışı hakkında yeterli bilgiye sahip olabilmek ve böylece kullanım imkânı sağlayabilmek için gerekli çalışmalar yapılmıştır. İkinci birleşim tipinde ise, birleşimin davranışını geliştirmek için IPE profillerden elde edilen berkitmelerin kirişin alt ve üst başlığında kullanımı incelenmiştir. Ayrıca, bu tez kapsamında bu iki tip birleşim için birleşim boyutlarındaki değişimin birleşim davranışına etkileri gözlemlenmiş, böylece birleşim elemanlarının optimum boyutları hakkında bilgi sahibi olunmuştur. Elde edilen veriler ışığında sayısal modelleme yapılarak yarı rijit birleşimlerin genel olarak moment dönme ilişkisi ve davranışı sayısal olarak modellenmiştir. Böylece deneylerle kalibre edilmiş model sayesinde deneyi yapılmamış birleşimler için de gerçek davranışa en yakın sonuçlar elde edilmiştir. Kolon ve kirişden oluşan çelik çerçeve sistemimiz laboratuvardaki donatılı beton kütleye ankre edilmiş. Otomotik hidrolik basınç aleti yardımıyla yükleme yapılmış, yük hücresi yardımıyla veriler kaydedilmiştir. Deformasyon ve eğimler, gerinim ölçerler (strain gauge) ve deformasyon ölçüm cihazları (LVDT) yardımıyla ölçülerek datalogger (veri toplama) cihazı yardımıyla bilgisayar ortamına aktarılmıştır. Bu verilerin toplanmasından sonra moment-dönme eğrileri çizdirilerek ve bu eğriler yardımıyla rijitlik, dönme kapasitesi ve moment dayanımı ile ilgili bilgiler elde edilmiştir. Deney verileri ışığında sonlu elamanlar modelleri kurulmuştur.

Taking into account the behavior of connections in design and analysis of steel frames is required because it represents the actual behavior. So, the behavior of the connections should be well known. Since the most important force which transmitted by connections in the frame is moment, the connection behavior can be represented by rotational deformation. The connections form various moment-rotation curves according to the type of connection, the elements of connection and the shape of placement. These curves are visual expression of the actual behavior that has been obtained from experiments. The experiments of some connections have been obtained partially and has been formed the databank. It has been done the classification and formed models by this databank to express the behavior of connection. However, they have been limited with 7 connection types that are defined in the literature.In the context of this research, numerical modeling was carried out with various experiments to determine the behavior of the two types of joints which are different from the joint types in the literature. In the first of these connections, angle T connections were studied, but unlike the literature, not by welding, but by the 1/2 IPE profile. Thus, it is thought that problems such as workmanship errors that occur at the sources of T-connections, break-point formation, inadequate performance of on-site welding have been removed. The necessary work has been done in order to have sufficient knowledge about the behavior of the T- in the case of the second type of connections, the use of the IPE profiles obtained in order to improve the behavior of the connections, has been examined. In addition, in this thesis, the effects of the change in connection dimensions on the joint behavior are observed for these two types of connections, Thus, the optimum dimensions of the connection elements could be obtained. Numerical modeling is performed on the obtained data beam and the moment rotation relation and the behavior of the semi-rigid connections are numerically modeled in general. The closest results to the actual behavior were obtained for untested combinations due to the model calibrated by experiments. The steel frame system consisting of columns and beams is anchored to the reinforced concrete mass in the laboratory. Load was made with the aid of an automatic hydraulic pressure device and data were recorded by means of load cell. Deformation and slopes were measured with strain gauges and linear variable differential transformers and transferred to the computer environment with the aid of a datalogger (data collection) device. After collecting these data, moment-rotation curves are plotted and with this graph, information about stiffness, rotational capacity and moment resistance are obtained. Within the light of experiments, the finite element models are created.