Kısa Alın Levhalı Bulonlu Kiriş-Kolon Birleşimleri İçin Parametrik Çalışma


Karasu A. , Vatansever C. , Alçiçek H. E.

International Journal of Technological Sciences, cilt.11, ss.24-33, 2019 (Hakemli Üniversite Dergisi)

  • Cilt numarası: 11 Konu: 1
  • Basım Tarihi: 2019
  • Dergi Adı: International Journal of Technological Sciences
  • Sayfa Sayıları: ss.24-33

Özet

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.

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.