Çelik Çekirdekli Bir Burkulması Önlenmiş Çaprazın (böç) Histeretik Davranışı Ve Böç Lü Bir Çelik Bina Tasarımı

Abstract

Bu çalışma, Burkulması Önlenmiş Çapraz ın (BÖÇ) kuramsal olarak incelenmesini ve numune tasarımı yapılıp, üretiminin gerçekleşmesi sonrasında deneysel olarak incelenmesini içermektedir. Ayrıca, Üretimi yapılan BÖÇ ler kullanılarak inşa edilen İTÜ Enerji Teknokent Arı 6 Projesi de Türkiye de bu tür çaprazların ilk kez uygulanması nedeniyle tez kapsamında incelenmiştir. Öncelikle BÖÇ’lerle ilgili detaylı bir literatür araştırması yapılmıştır. Değinilen önemli noktalara tezde yer verilmiştir. Deneysel çalışmada kullanılacak BÖÇ enkesiti seçilmiş ve bu enkesit hakkında detaylı bilgi verilmiştir. ASTM 370 e göre tasarlanan iki adet S355JR yüksek dayanımlı çelik kullanılarak çekme numuneleri üretilmiştir. Çekme (kupon) deneyleri yapılmış, sonuçları değerlendirilmiştir. Sonrasında, aynı çelik kalitesi kullanılarak AISC 341 2010 a göre çelik çekirdek tasarımı yapılmıştır. AISC LRFD 2010 a göre detay hesabı yapılmıştır. BÖÇ ün üretimi gerçekleştirilmiş ve deney düzeneği oluşturulmuştur. AISC 341 e göre yükleme protokolü belirlenip, numune deneysel olarak incelenmiş ve sonuçları irdelenmiştir. Deneysel çalışmanın sonuçlarını kontrol etmek amacıyla öncelikle AISC 341’e göre teorik hesap modeli oluşturulmuştur. Buna ek olarak SAP 2000 programında statik itme analizi yapılarak sonuçları karşılaştırılmıştır. Sonrasında deneysel çalışmadan elde edilen ve BÖÇ davranışında önemli olan değişkenlerin açıklanmasına ayrılmıştır. Bunlar arasında çevrim sayısına bağlı olarak β (basınç dayanım düzeltme çarpanı) ve ω (pekleşme düzeltme çarpanı) değerlerinin değişimi, çevrim sayısına bağlı olarak ayrık ve kümülatif enerji yutma diyagramları, etkin sönüm oranları, çevrim sayısına bağlı olarak elastik eksenel rijitlikteki değişim ile kuvvet - yerdeğiştirme diyagramları incelenmiştir. BÖÇ’lü bir çelik yapı projesinin tasarım aşamaları incelenmiştir. BÖÇ kullanılarak modellenmiş olan binanın tasarım aşamaları ve tasarım sonuçlarından söze dilmiştir.

This study describes an experimental investigation on the inelastic behavior of Buckling Restrained Braces (BRBs). Also, the design steps of a steel building incorporating BRBs is explained. Conceptual issues about BRBs and their historical evolution are given briefly. A detailed literature review about the recent experimental and theoretical works is added. The experimantal study about BRBs have been made. Two coupons were prepared and tested in accordance with ASTM A370. After that BRB specimen was designed according to these coupons. BRB consists of steel core, unbonded material, mortar and outer (restrainer) tube. The specimen was cyclically tested according to AISC 341. Theorical investigations are presented for specimen. A general structural analysis program, SAP 2000, was selected for this purpose. All calculations were carried out accordance with AISC 341. Pushover analysis was conducted per FEMA 356 using the material properties obtained from the coupon tests. All other graphs and curves related to BRB behavior, such as straingauge (horizontal force versus strain), β and ω factors (β and ω versus each cycle), elastic axial stiffness of core (K versus each cycle), discrete energy (discrete energy versus each cycle), cumulative dissipated energy (cumulative energy versus each cycle), and effective damping ratio (effective damping ratios versus each cycle) graphs, are given. A case study showing the application of BRBs in a steel building for the first time in Turkey. ITU Energy Teknokent Building Arı-6 project, located on Ayazaga Campus, was designed using BRBs in a chevron braces configuration.