International Journal of Technological Sciences, vol.11, no.1, pp.24-33, 2019 (Peer-Reviewed Journal)
The context of the nonlinearity provided by a building is based on the
behaviors of structural components; beams, columns and their connections
constituting the seismic force resisting system of the structure. Of these members,
beam-to-column connections can play a considerably important role even if they
have a capability of limited stiffness and flexural strength. Structural steel
connections are mainly classified as a pinned or a moment connection. However,
some beam-to-column connections having limited stiffness and flexural strength,
which are called semi-rigid connections such as header end-plate connections can
be characterized by moment-rotation relationship. For this characterization, the
effect of some parameters such as thickness of the header end-plate, depth of the
connection and number of the bolt rows on the behavior of header end-plate
connections has been investigated by the help of finite element (FE) models. These
models include material, geometrical and contact nonlinearities. Each material for
each member is defined by true stress-true strain curve. According to the analyses
results, in addition to shear stresses, axial tensile stresses have been observed to
occur in the bolts at the tension side. Thickness of the header end-plate, depth of
the connection and beam web play a governing role in the development of initial
rotational stiffness and the flexural strength of the header end-plate connections.
However, for the equal connection depth, increasing the number of bolt rows has
not influenced the connection behavior remarkably. An additional study has also
been conducted on yield line analysis to identify the behaviors of header endplates. Analyses results have shown that header end-plate connections have
limited stiffness and flexural strength. However, they seem to be promising to
provide the structural systems with additional stiffness, ductility and strength.
Bir binanın doğrusal olmayan davranışını deprem kuvvetini karşılayan bina
taşıyıcı sistemini oluşturan kiriş, kolon ve özellikle kiriş-kolon birleşimlerinin
davranışları belirlemektedir. Kiriş-kolon birleşimleri esas itibari ile mafsallı
(moment aktarmayan) veya moment aktaran birleşimler olarak sınıflandırılır.
Ancak, sınırlı rijitlik ve dayanıma sahip bazı kiriş-kolon birleşimleri, örneğin kısa
alın levhalı yarı rijit kiriş-kolon birleşimlerinin davranışları moment-dönme eğrisi
ile karakterize edilebilir. Bunun için, sonlu eleman modelleri kullanılarak alın
levhasının kalınlığı ve yüksekliği ile bulon sırası sayısının moment-dönme
ilişkisine etkileri araştırılmıştır. Sonlu eleman modelleri, malzeme ve geometri ile
yüzey teması bakımından doğrusal olmayan davranışları içerecek şekilde
hazırlanmıştır. Malzeme davranışı gerçek gerilme-şekil değiştirme ilişkisi esas
alınarak tanımlanmıştır. Analiz sonuçlarına göre bulon gövdelerinde, kayma
gerilmelerine ilave olarak, eksenel çekme gerilmelerinin de oluştuğu
gözlenmektedir. Kısa alın levhalı kiriş-kolon birleşimlerinin doğrusal olmayan davranışlarının tanımlanmasında alın levhası kalınlığı, alın levhası yüksekliği ve
kiriş gövdesinin belirleyici olduğu anlaşılmaktadır. Ancak kullanılan bulon sırası
sayısının, birleşimin doğrusal olmayan davranışında belirleyici nitelikte etkin
olmadığı görülmüştür. Ayrıca, alın levhalarının davranışlarının incelenmesi
amacıyla, analizler sonunda bu levhalar üzerinde oluşan akma çizgileri de
incelenmiştir. Analiz sonuçları, kısa alın levhalı kiriş-kolon birleşimlerinin sınırlı
rijitlik ve dayanıma sahip olduğunu göstermesine rağmen, bu tür birleşimlerin
yapının göreli kat ötelemelerinin sınırlandırılması, enerji sönümleme kapasitesinin
arttırılması ve ilave bir dayanım sağlanması bakımından etkin olabileceği
düşünülmektedir.