Uzay kafes sistem çubukları için düşünülen özel bir düğüm noktası türünün deneysel incelemesi

Abstract

Uzay kafes sistemler, 1950'li yıllardan beri özellikle hareketli yükleri az olan çatı ve benzeri bina bölümlerinde, büyük açıklıktan aşmak için yaygın olarak kullanılmaktadır. Türkiye'de de, özellikle 1985'ten itibaren, uzay kafes sistemler yaygın olarak kullanılmaya başlanmıştır. Ülkemizde bu konuda imalat yapan şirketlerin, düğüm noktası teşkilinde büyük oranda, Mero tipi benzeri düğüm noktası detaylarını tercih ettikleri görülmektedir. Bununla birlikte, özellikle dünya genelinde çok değişik düğüm noktası tipleri vardır ve hergün bunlara yenileri de eklenmektedir. Bu yüksek lisans tezi çalışmasında, Nodus ve Varitec'in 1987 yılında, Alman laboratuarlarından onay alan formundan esinlenerek geliştirilen yeni bir düğüm noktası tipi incelenmiştir. Söz konusu düğüm noktasında ana başlık çubukları, sonradan öngermeli bir bulonla birleştirilen iki yarım küre arasına, vidalanmadan dişler aracılığı ile bağlanmaktadır. İncelenen yeni düğüm noktası tipinde ise, birbirlerine bir bulonla irtibatlanan iki döküm yan küre arasına sıkıştırılan, başlıklı saplama şeklinde çubuk uçlan bulunmaktadır. Diyagonal çubuklar ise, düğüm noktasına doğrudan vidalanmaktadırlar. Yaptığım deneysel çalışmada, sözü edilen çubuklar ve düğüm noktası tipi, İ.T.Ü. İnşaat Fakültesi Yapı Laboratuarlarında yapılan altı adet çekme deneyi ile, birleşimlerin taşıma güçleri ve güvenilirlik açısından incelenmiştir. Yapılan bu deneyler sonucunda, incelenen düğüm noktası tipi, bu hali ile uygulamaya elverişli bulunmamıştır.

Since 1950, space truss structures have been used widely, especially at roofs or similar parts of constructions on which there is no effective live loads. The cause of this choice, using space truss structures, can be defined as: -lightness of weight, -stifness, -high degree of indeterminancy, -almost no bending element therefore using minimum quantity of materials, -freedom of drawing and forming, -great facility in erection, in disassemble and in changing the truss members. Also in Turkey, space truss members have been used widely since 1985. The using ratio of space truss structures in Turkey, has increased continuously, every year. At Table 1 and Figure 1, the condition of usage of the capacity of space truss structures in Turkey is given. Table 1. The Capacity and Capacity Usage of Steel Space Truss Construction in Turkey Approximately, twenty construction companies, manufacture products on this subject in Turkey. In the world, there are more than thirty different kinds of joint used in members of space truss structures. 90 % of the turkish companies prefer to choose a joint type similar to Mero joint type, in their manufactures. IX -i 40 ?? 30.? 10 Ilıe l'rcklııction olSlecl Construction iıı Ttııkoy (10* kN) 45.7 32.1 26.1 \ 19.5 \ \ V\i5.: I4.T" 16.1 14. S 16.3 1.9 34.4 Total Production 19.7 Trivale Scclor 18 3 ^ (except Space Truss) 0.1 0.2. - - n Slate Scclor 12.4 ' -,, Space 'J'mss 1 ^- Years 1988 1989 1990 1991 1992 Figure 1 Development of Steel Construction Production In the year 1987, the Swiss Company Stienen and Tröhler tried a new type of joint (Figures 2 and 3) in space trusses. Presenting some similitudes with the English Nodus joint type, this new type had been tested in Karlsruhe University's laboratories. Tube Extremity bloc \ ^stressed M20 bolt (10.9) Half sphere with 100 mm diametei Figure 2. Varitec Nodus Joint Core (with 45° angle) Core Figure 3. Varitec Nodus Joint That is perhaps why, a Turkish company working on space structures, has worked on a joint type which has also some similitudes with these two joints named above. The nodus is formed with two semi-spherical parts bolted together (Figure 5 and 6). The extremities of the truss members are welded to conical parts which present a kind of stud at their ends, to transfer the forces from the members to the nodus. ? Figure 5. Nodus Detail XI Figure 6. Nodus Detail On my request, 6 samples with different diameters, were performed for me, to be tested. The chracteristics of the mentioned samples are given at Table 2. Table 2. Mechanical Characteristics of the Samples XII On these six samples, one failed on welds, one by the punching of the head of the extremity stud and the four others by the breaking of the stud trunk. Investigation made on the experimental result, shows clearly that the use of the same stud diameter in the extremities of all members presenting different tube diameters is not convenient, because the stud trunk which shows the same diameter, presents always the same resistence. On the other hand, as the members extremities can move in the nodus, this presents another inconvenient. Because thr accumulated slip of the truss members can deviate the displacements of the nodus and then the forces carried by the members. That is why, these experiments showed that this type of joint can not be accepted in the presented form unless future improvements.