DEPREME DAYANIKLI ÇELİK ÇERÇEVELERDE HASAR ALAN VEYA ALMAYAN YÜKSEK ENERJİ TÜKETEN MOMENT BİRLEŞİMLERİNİN GELİŞTİRİLMESİ


Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, İnşaat Fakültesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2023

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: Orkun YILMAZ

Danışman: Serkan Bekiroğlu

Özet:

Moment aktaran çelik çerçeve sistemler, yüksek süneklik kapasitelerinden dolayı sıkça kullanılmaktadır. Türkiye Bina Deprem Yönetmeligi (TBDY-2018)’ne göre, moment ˘ aktaran kiri¸s-kolon birle¸simlerinin en az %4 radyan göreli kat öteleme açısını sagladı ˘ gı ˘ kanıtlanmı¸s olmalıdır. TBDY-2018’de AISC 358-16’ya göre ön yeterliligi kanıtlanmı¸s ˘ olan altı adet kiri¸s-kolon birle¸sim ¸sekli sunulmaktadır. Yeterligi kanıtlanmı¸s olan bu ˘ birle¸simler, kiri¸sin kolona güçlü eksen baglantısında uygulanmakta ve olası deprem ˘ sırasında kiri¸ste hasar meydana gelecek ¸sekilde tasarlanmaktadır. Tez kapsamında, sonlu eleman benzetim yöntemiyle üç adet kiri¸s-kolon birle¸simi geli¸stirilmi¸s olup, ikisi kiri¸sin hasar almadıgı birle¸sim, di ˘ geri ise kiri¸sin hasar aldı ˘ gı zayıf eksen birle¸simidir. ˘

Birincisi, kiri¸se ve kolona bulonlarla baglanabilen sürtünmeli ve elastomerli sismik ˘ birle¸sim aparatlı bir kiri¸s-kolon birle¸simidir. Bu birle¸simin tasarımında, aparat dâhil hiçbir parçada hasar meydana gelmemesi amaçlanmaktadır. Bu birle¸simin aparatı, sürtünme elemanları, elastomerler, dı¸s ve iç baglantı levhaları, destek elemanları, ˘ ana bulon ve ilave bulon gibi unsurlardan meydana gelmektedir. Bu birle¸simde aparatın hasar almaması amaçlansa da aparat gerekli durumlarda degi¸stirilebilir ˘ özelliktedir. Tez kapsamında, sürtünmeli ve elastomerli sismik birle¸sim aparatı sadece kiri¸s-kolon birle¸siminde degil, dı¸smerkez çaprazlı çelik çerçevede ba ˘ g kiri¸si olarak da ˘ kullanılmaktadır. Bu sayede, çerçevenin bag kiri¸si dâhil, hiçbir ta¸sıyıcı unsurunda ˘ hasar meydana gelmemektedir.

˙Ikincisi, kiri¸se ve kolona bulonlarla baglanabilen burkulma levhalı sismik birle¸simaparatlı kiri¸s-kolon birle¸simidir. Bu birle¸simde sadece aparattaki burkulma levhaları hasar almakta olup, aparat hasar sonrası degi¸stirilebilir özelliktedir. Bu birle¸simin ˘ aparatı, burkulma levhaları, kayma levhaları ve kayma bulonundan meydana gelmektedir.

Üçüncüsü, kiri¸sin I-profil kolona rijitlik levhasız alın levhalı bulonlu olarak zayıf eksende baglandı ˘ gı bir kiri¸s-kolon birle¸simidir. Alın levhası, kolon gövdesine paralel ˘ olarak I-profil kolon ba¸slıklarının ucuna kaynaklanan kutu levhasına baglanmaktadır. ˘ Ayrıca, ilave rijitlige gerek duyulması halinde, kolon gövdesinde dü¸sey levha ˘ kullanılabilmektedir. Bu birle¸simin tasarımında, olası hasarın kiri¸ste meydana gelmesi amaçlanmaktadır. Ayrıca, kutu levhalı zayıf eksen birle¸siminde I-profil kolonun farklı yönlerinde de kiri¸s baglantısı olması durumları dikkate alınmı¸stır. Bu sayede, üç ˘ boyutlu bir çelik çerçevenin farklı dügüm noktası yapılandırmaları dikkate alınarak, ˘ kutu levhalı birle¸simin iki eksenli yükleme altındaki davranı¸sı da incelenmi¸stir.

Yapılan sonlu eleman analizleri sonucunda, geli¸stirilen kiri¸s-kolon birle¸simlerinin yüksek enerji tüketme kapasitesine sahip oldugu ve kiri¸s kesitinin plastik moment ˘ kapasitesinden daha fazla moment aktarabildigi görülmü¸stür. Sürtünmeli ve ˘ elastomerli sismik birle¸sim aparatlı kiri¸s-kolon birle¸siminin, alın levhalı bulonlu birle¸simlere göre daha yüksek performans gösterdigi, burkulma levhalı sismik ˘ birle¸sim aparatlı kiri¸s-kolon birle¸siminin ise, alın levhalı birle¸simlerle benzer seviyede performansa sahip oldugu görülmü¸stür. Kutu levhalı zayıf eksen birle¸siminin ise, güçlü ˘ eksen birle¸simlerinin gösterdigi performansa ula¸sabildi ˘ gi görülmü¸stür. Bu çalı¸smada ˘ sonlu elemanlar benzetim yöntemiyle geli¸stirilen sismik birle¸sim aparatlı birle¸simler, TBDY-2018’de önerilen moment aktaran birle¸sim örneklerinin sahip olması arzu edilen dayanım ve esneklige haiz olmasının yanı sıra, de ˘ gi¸stirilebilme özelli ˘ gi sayesinde, ˘ yurt dı¸sı patentli muadilleriyle rekabet edebilecek seviyededir. Ayrıca, geli¸stirilen zayıf eksen birle¸siminin ise, TBDY-2018’de yer alabilecek seviyede performansa sahip oldugu görülmü¸stür. ˘

Anahtar Kelimeler: Sismik birle¸sim aparatı, moment aktaran kiri¸s-kolon birle¸simi, dı¸smerkez çaprazlı çelik çerçeve, sürtünme, zayıf eksen kiri¸s-kolon birle¸simi