Beton dolgulu çelik kolonların bulonlu alın levha kiriş birleşimlerinin çevrimsel davranışına berkitme levhalarının etkisi

Abstract

Bu çalışmada beton dolgulu çelik kolon (BDÇK) ve I-kesitli kirişlerin alın levhalı boyuna bulonlu (through-bolt) birleşimlerine berkitme levhalarının etkisi incelenmiştir. Son yıllarda birçok araştırmanın konusu olan BDÇK elamanlar, diğer muadilleri olan betonarme ve çelik profillere göre önemli üstünlüklere sahiptirler. Ancak BDÇK ve I-kesitli kirişlerin birleşimlerinin tasarımında onaylanmış bir yönetmeliğin eksikliğinden dolayı, beton dolgulu çelik elemanların kullanımı çok sınırlı kalmıştır ve bu alanda farklı çalışmalara ihtiyaç duyulmaktadır. Beton ve çeliğin bu kesitlerde beraber kullanılmasının sağladığı avantajlar ve beton dolgulu çelik kolon ve I-kesitli kiriş birleşimleri için araştırmacılar tarafından önerilen farklı birleşim tipleri ayrıntılı olarak ilk bölümde incelenmiştir. Ayrıca moment aktaran birleşimlerin tasarımı için yaygın olarak tercih edilen alın levhalı birleşimler bahsedilmiş ve bu birleşimlerde kullanılan berkitme levhalarının etkileri ve bunlarla ilgili çalışmalar irdelenmiştir. İkinci Bölümde ise ABAQUS sonlu elemanlar yazılımını kullanılarak ve deneysel bir çalışma referans alınarak, beş adet farklı kiriş yüksekliklerine ve eksenel yüke sahip kare kesitli beton dolgulu boyuna bulonlu berkitmesiz alın levhalı birleşim bu sayısal çalışmanın gerçekleştirilmesi için modellenmiştir. Modellerin kesit özellikleri, malzeme özellikleri, elemanlar arasında yüzeylerin etkileşimi, yük ve sınır koşulları, sonlu elemanlar ağının oluşturulması ve eleman tipleri ile ilgili tüm bilgiler detaylı olarak bu bölümde verilmiştir. Ayrıca referans alınan çalışmanın deneysel ve sayısal sonuçları yorumlanmış ve bu çalışmada modellenen örneklerin analiz sonuçları ayrıntılı bir şekilde gösterilmiştir. AISC 358-22 yönetmeliğinin berkitme levhalarının tasarımı ile ilgili sınırlamalar ve berkitmeli birleşimlerin oluşturulması ise üçüncü bölümde ele alınmıştır. Farklı berkitme levha kalınlığı, açısı ve çelik kalitesine sahip berkitmeler doğrulanmış modeller üzerine ilave edilmiştir. Ayrıca oluşturulan berkitme levhalarında bitiş yüksekliğinin belirlenmesi ve yeni modellerin isimlendirmesi açıklanmıştır. Beton dolgulu çelik kolon ve I-kesitli kirişlerin alın levhalı boyuna bulonlu birleşimlerinde, berkitme levhalarının birleşim davranışına olan etkisinin analiz sonuçları ise dördüncü bölümde sunulmuştur. Çevrimsel yükleme altında birleşimlerin nihai dayanımları, süneklikleri, berkitme ve kirişlerinde plastikleşme ve burkulmalar ve bulon davranışı detaylı olarak incelenmiştir. En son bölümde ise berkitme özelliklerinin birleşim davranışına olan etkisi irdelenmiştir. Berkitme levhalarının kalınlığının ve açısının nihai dayanımın artışında en önemli parametre olarak görülürken, çelik kalitesinin etkisi sınırlı olmuştur. Berkitme levhalarının varlığı kirişlerde yerel burkulmaları önleyemediği için sünek davranışa etkisi görülmemiştir, ancak bulon öngerilme geriliminin korunmasında önemli etken olduğu tespit edilmiştir.