Kren kirişlerinin yorulma analizi ve bir güçlendirme uygulaması

Abstract

Demir çelik tesisleri başta olmak üzere birçok sanayi tesisinde krenler, üretimi direkt etkileyen önemli görevler üstlenmiştir. Krenlerin ve krenlere mesnetlik eden yapıların hasara uğramasını önlemek üretim devamlılığı açısından önemli olduğu gibi çalışanların güvenliğini sağlamak açısından da önemlidir. Kren kirişleri, başta yorulma olmak üzere çelik yapı elemanlarının güvenliğini tehdit eden diğer faktörlerin etkisinde olup, detaylı analizlerinin yapılması gereken bir yapı elemanıdır.Bu tez çalışmasında belli bir yükleme periyodundan sonra güçlendirilmiş, güçlendirildikten sonra belli bir süre hizmet sunmuş ve sonrasında göçmüş, tekrarlı yüklere maruz bir kren kirişinin yorulmaya bağlı hasarı incelenmiştir. Kren kirişlerinin göçmesine neden olabilecek; aşırı yükleme, ısı etkisi ve tasarım hataları gibi diğer nedenlerin üzerinde durularak kren kirişinin göçmesine ne ölçüde tesir ettikleri tespit edilmeye çalışılmıştır. Çalışmada, örnek kren kirişi basit mesnetli kiriş kabul edilerek çözülmüş, maksimum moment değerinin oluştuğu bölgede kesit üzerinde kritik noktalar belirlenerek bu noktaların gerilme değerleri hesaplanmıştır. Kiriş kesiti üzerinde belirlenen bu kritik noktaların AISC ?LRFD 1997 ve TS EN 1993 1-9?da belirtilen yorulma kategorilerine göre yorulma hasar oranları bulunarak, her bir yükleme periyodu için yorulma miktarları ve ömür hesapları Palm-Migren kuralına göre değerlendirilmiştir. Eurocode ve AISC kodları dikkate alınarak yapılan yorulma analizi sonuçları birbirleri ile karşılaştırılmıştır. Ayrıca klasik kiriş tasarımının ötesinde gelişmiş bir sonlu elemanlar yazılımı olan Ansys Workbench (Version 11.0) programı yardımı ile örnek kren kiriş modelinin güçlendirme öncesi ve sonrası statik ve termal analizleri ve buna bağlı olarak yorulma analizleri yapılmıştır.

Cranes have important tasks that related with production directly in most of industrial plants, especially those producing iron and steel. It is important that protecting cranes and crane supporting structures from hazards and take precaution for crane supporting structures because of people safety and production maintenance. Crane supporting structures which subjected fatigue and other factors that threat steel structure members, must be analyzed separately.In this study, fatigue damage of crane girder which subjected cyclic loading, strengthened after a loading period of time then worked some period of time and then collapsed, was studied. The other reasons such as, overloading, heat effect and design mistakes which cause failure of crane were investigated that what percent affected the failure. Numerical analysis was carried out that crane girder is simple supported beam and some critical stress points were selected and stress values were calculated at the section of maximum moment point. Fatigue evaluations of these critical points were fulfilled according to standards AISC ?LRFD 1997 and TS EN 1993 1-9. For different periods of loading, fatigue ratios are combined according to Palm-Migren rule. Fatigue values were compared according to Eurocode and AISC. Crane girder was modeled and analyzed by using Ansys Workbench (Version 11.0) in addition to prior calculation. Analysis was made for two different situations such that before and after the modernization. Statically and thermal analysis cases were evaluated for each situation.