Çelik Ve Alüminyum Alaşımlı Çekirdekli Burkulması Önlenmiş Çaprazların (böç) Tasarımı, Üretimi Ve Yön Değiştiren Tekrarlı Yükler Etkisindeki Davranışı

Abstract

1994 Northridge ve 1995 Kobe depremleri sonrasında moment aktaran çelik çerçeve sistemlerinin beklenen performansı gösterememesi üzerine, depremin yıkıcı etkisini azaltmayı sağlayacak yeni çözümler arama yoluna gidilmiştir. Burkulması Önlenmiş Çaprazlar (BÖÇ), bir tür mekanik sönümleyiciler olup önemli depremlerde çekmede ve basınçta akarak dengeli bir histeretik davranış gösterirler. Tezin amacı, farklı çekirdek malzemesine ve uç birleşimlerine sahip BÖÇ’lerin yön değiştiren tekrarlı yükler altındaki histeretik davranışını deneysel ve kuramsal olarak incelenmesidir. Çalışmanın özgün yönlerinden biri alüminyum çekirdekli ve alüminyum dış tüplü BÖÇ’lerin bilindiği kadarıyla ilk kez bu çalışma kapsamında üretilmesidir. Getireceği olası yararlar bakımından alüminyum BÖÇ’lerin üretimi inşaat sektörünün bir isteği olarak görülmüştür. Çelik BÖÇ’lerde oluşan çekme ve basınç dayanımı arasındaki farkın, üretilen alüminyum alaşımlı BÖÇ’lerde azaldığı kanıtlanmıştır. İlk olarak, Amerika ve Japonya’da bulunan çeşitli firmaların patentinde üretilen BÖÇ’lere alternatif, farklılığı olan, aynı akma dayanımlı, basit uç detayına sahip, 4’ü ön çalışmalar olmak üzere 2’si çelik çekirdek ve dış tüp, 2’si alüminyum alaşımlı çekirdek ve dış tüp olarak toplam 8 adet BÖÇ tasarlanmış, üretilmiş ve denenmiştir. Kuramsal çalışmada, pekleşmenin dikkate alındığı gerçeğe yakın, deney sonuçlarıyla uyumlu, dengeli ve kararlı histeretik davranış eğrilerinin elde edilmesi amaçlanmıştır. Böylece çelik ve alüminyum malzeme karakteristiklerinin numunelerin davranışları üzerine olan etkisi ve enerji yutma kapasiteleri karşılaştırılmıştır. Ulaşıldığı kadarıyla, buradaki tipik özellikleri ile ilk defa üretilen alüminyum alaşımlı BÖÇ’lerin çelik BÖÇ’lere göre olası davranış verimliliğinin/üstünlüğünün irdelenmesi deprem mühendisliği araştırma ve uygulamaları bakımından önemli görülmektedir.

Since steel moment frames did not show the expected performance during the 1994 Northridge and the 1995 Kobe earthquakes, new solutions which could reduce the destructive effects of earthquakes have been sought. Buckling Restrained Braces (BRBs), being a sort of mechanical damper, displays a balanced hysteretic behavior by axial yielding under reversed cyclic tension and compression forces during major earthquakes. Purpose of the thesis is to analytically and experimentally investigate the hysteretic behavior of BRBs having different core materials and end connection details. One of the unique aspects of the study is that, to the best knowledge of the authors, aluminum alloy core and outer tube BRBs are produced for the first time in this area. Compared to steel core BRBs, aluminum BRBs are expected to dissipate seismic energy through stable, relatively symmetric tension-compression inelastic cycles. As an alternative to commercially available BRB types produced firstly under the patent of various firms in the U.S.A and Japan, a total of 8 BRBs, 4 as preliminary or pilot studies, 2 with steel core and outer tube, 2 with aluminum alloy core and outer tube, having the same yield strength and simple end connection details are designed, fabricated, and tested. In the theoretical part, it is aimed to obtain stable and repeatable hysteretic curves that take the strain-hardening effect into account and compatible with the experimental results. Thus, it has been possible to compare the effect of steel and aluminum material characteristics on the behavior and energy dissipation capacities. Examining the possible superiority of aluminum alloy BRBs that are developed for the first time herein is considered to be of importance in terms of earthquake engineering research and design applications.