YARI-RİJİT BAĞLANTILI DÜZLEMSEL ÇELİK ÇERÇEVELERİN İTME ANALİZİ. Mustafa SÖNMEZ 1,M. Aydın KÖMÜR 1

Transkript

1 YAR-RİJİT BAĞANT DÜZEMSE ÇEİK ÇERÇEVEERİN İTME ANAİZİ Mstafa SÖNMEZ,M. Aydın KÖMÜR Öz: Deee dayanılı çel yaı tasaıında, yaının alzee e geoet değşle baıından doğsal olayan daanışı yanında olon-ş bleşlenn daanışı da göz önüne alınalıdı. B çalışada jt e yaı-jt bağlantılı çel yaılaın daanışı ncelenşt. B aaçla 3 atlı- 4 açılılı olaa tasalanış b çel yaının jt e yaıjt bağlantılı d çn te analzle NPFae ogaı le geçeleştlşt. Öne yaı, b yanal yü bç le FEMA-73 de tanılanan e bna tola yüselğnn %5 ne aşı gelen göçe lt dna ada tlee aaste eğle e lastleşe dağılılaı aşılaştıılıştı. Anahta Kelele: İte Analz, Çel Çeçeele, Yaı-Rjt Bağlantı, Göçe t D Gş Moent taşıyan çel çeçeele en ço llanılan yaı sstelenden bd. B sstele, hazı eya yaa ofllen bble le bleştles le olştl. Söz ons oflle, çeçee eya olon-ş eleanı olaa adlandıılı e analzlede çeçee eleanı olaa odellen. Dğe taaftan, b oflle bleşten bağlantıla se deal afsal eya jt daanış asayıı le odellen. Rjt bağlantılada bleş yenn jtlğnn sonsz oldğ, deal afsalda se bağlantının jtlğnn sıfı oldğ asayılı. Yan he d çn de oent le döne aasında b lş oladığı abl edl. 93 l yılladan be yaılan deneysel çalışala, bleş yelenn b ç d aasında b daanış göstedğn anıtlaıştı (Rathbn, 936). Eğe yaı-jt daanış gösteen b bağlantı, jt eya afsallı olaa odellense doğ elean estlenn llanılaasına e yaının geçe daanışının ta anası le odelleneeesne neden olacatı (Chan e Ho, 994). Kolon-ş bağlantılaının yaı-jt olaa odellenes dnda daha eono çeçee sstelen elde edles üündü (Chstohe e Bjohode, 998). Özellle yanal ötelenes önlenş sstele çn, deal afsallı bağlantıla llana yene yaı-jt bağlantıla llanıldığında, ş açılı oentle, dolayısı le şlede ye değştele azalacatı. Bna bağlı olaa şlede daha üçü estle llanılabl. Ssten yanal ötelenes önleneşse, d yanal ötelenes önlenş çeçeelede gb net değld çünü şle ta-jt olaa bağlaa yene yaı-jt olaa bağlandığında ş ç oentle daha az e açılı oentle daha fazla olacağından dolayı ş boytlaı azalabl. Bnnla blte olona ataılan oentle azalaca e atla aası ye değştele atacatı. B dda daha büyü olon est llanılasını geetebl. Sonç olaa yaı-jt bağlantılaın llanıldığı dnda çeçee alyetnn jt bağlantılaın llanıldığı ddan az ol olayacağı aaştıılalıdı. Bnn yanında, Nothdge (994) deenden sona yaılan nceleelede, aynalı bleşle llanılaa olştlan ta-jt bağlantılı yaılaın bağlantı yelende oblele oldğ gözlenşt. Bndan dolayı çeçee sstelende aynalı bleşle yene yaı-jt (blonl) bleşle llanılası söz ons olşt. B çalışada, aaştıacılaın sılıla llandılaı 3 atlı-4 açılılı b çeçee sste date alınıştı. Söz ons yaı, jt e yaı-jt bağlantılı olaa odellenşt. Yaı daanışının bellenesnde; elast yöntelee göe daha fazla blg een, doğsal olayan dna analz yöntelenden daha olay olan e son yıllada yaygın şelde llanılan te analz yönte tech edlşt. Çeçee sstelen te analzle, NPFae ogaı (Sönez, ) le geçeleştlşt. Nğde Ünestes, Asaay Mühendsl Faültes, İnşaat Mühendslğ Bölüü, 68, Asaay. 67

2 Çeçee Eleanı e Bleş Yenn Modellenes NPFae ogaında alzeenn doğsal olayan daanışı last bölge yalaşıı le odellenşt. B yalaşıda lastleşenn çeçee eleanı boynca e denlğnce yayıldığı asayılı. Plastleşenn elean denlğnce yayılasını odellee çn çeçee eleanı fbelee bölünüştü e he b fben afes eleanı gb daandığı asayılıştı (Şel ). B yalaşıda düzle dışı e yeel blala hal edlşt., y, y, x Fbe, x θ, θ,, fx, fx, fy, fy jt laala Şel : Çeçee Eleanı Çeçee eleanlaı, Tesheno Kş teos e Udated agangan onfgüasyon llanılaa foüle edlşt. Geoet olaa doğsal olayan daanış se geoet jtl ats yadıı le analze dahl edlşt. Ketye değşte aasında atısal lş denle de elşt. ( [ fl [sh [ g ){} { f} { f} () Bada elen [ fl, aya denc göz önüne alınadan elde edlen atısal jtl atsd. B ats sadece fbelen ets göz önüne alınaa hesalanıştı. [ sh sadece aya dencn tesl eden atısal jtl atsd. [ g se geoet jtl ats olaa adlandıılı e çeçee eleanının geoetsnn değşnden dolayı eydana gelen doğsal olayan daanışı tesl etes çn llanılı. Aynı zaanda b ats elean üzende esenel et e ç oentlen fonsyond. Atısal jtl ats foüle edlen Udated agangan yalaşıı llanıldığı çn denle en son blnen onfgüasyona göe yazılıştı. Denle de elen atsle çn ayıntılı blg lteatüde (Sönez, Sönez ) blnabl. Ayıca b atslen açı hal le E elşt. Denle de elen { f} e { f} sıası le atı başlaadan önce e sona elean ç etlen, {} se düğü notalaında atısal ye değştelen tesl ede. B etöle açı şelde aşağıda göstelşt. x f y fx f y T { f} { f,,,,, } () x y x y T { f} { f, f,, f, f, } (3) { } { θ (4) T,, θ,,, } Bleş yele se olon e şleden bağısız olaa, bleş ye eleanı llanılaa odellenşt. En bast hal le bleş eleanının odellenesnde jt b ol e bna bağlı esenel, yanal e dönel yay llanılıştı (Şel ). Yaı-jt bağlantı ye odelnn ateatsel fades denle 5 de elşt. 68

3 Sıfı znl Göde genşlğ f x,, θ f y, f Rgd A Bleş eleanı znlğ,, θ f, x f y, Şel : Bleş Eleanı ([ [ ){} { f} { f} (5) c g e [ c bleş eleanının atısal jtl atsn fade eteted. a a [ c (6) a a [ c atsnde elen a and bleş eleanının esensel e yanal jtllen tesl ede. Eğe esenel e yanal şel değştele hal edlece se a e değele çn sıası le AE 5, AG 5 llanılabl. Bada E şn elastste odülünü, A alanını, G aya odülünü e se znlğn gösteeted. Bleş eleanının döne jtlğ,, se döne açısının b fonsyon olaa tanılanabl. Moent le döne aasında lş çn b ço ateatsel yalaşı adı. Bnlaın en yaygın olaa llanılanlaından b üçaaetel ateatsel yalaşıdı. B yalaşıın ateatsel göste Denle 7 de elşt. θ M( θ ) (7) e n [ ( θ θ ) / n o Bada e bleş eleanının l jtlğ, θ o efeans last döne aastes ol M / e ye eştt. Bada elen M bleş eleanının oent aastesd. n se şel fonsyond. Denle 7 nn döneye göe tüe bleş eleanının jtlğn eeted. Mateatsel olaa döne jtlğ Denle 8 de fade edlşt. dm (8) dθ e n (n / n [ ( θ θ ) ) o Denle 8 den de anlaşılacağı gb döne jtlğ e,m o e n aaetelene bağlıdı. Bndan dolayı b yönte üçaaetel yalaşı olaa adlandıılı. Tü b aaetele bleş yenn fzsel özelllene bağlıdı. B aaetele bellee çn deneysel e analt ola üzee falı yönte adı. He b bleş ye çn deney yaa he zaan üün oladığından dolayı analt olaa tahn ete daha olaydı. Üç-aaete odelnde llanılan aaetelen hesabı çn Ksh (996) e Sonez () ye başlabl. Denle 5 de elen [ g e bleş eleanının znlğndan dolayı eydana gelen geoet jtl atsd. B ats aynı zaanda dış geoet jtl ats olaa adlandıılı e aşağıda gb fade edl. 69

4 () g e [ Bada,, blnen en son onfgüasyonda elean üzende esenel yü e oentle e. nds olaa e aalaı düğü notalaının naalaıdı. Gözden açaası geeen b notada denle 6 da elen bleş eleanı atısal jtl ats şte sağ bleş elaanı çnd. Bleş eleanının sağda olası dnda denle 6 yenden yazılalıdı. Stat İte Analz İte analz, llanılan b yanal yü bç le yaının elast bölge ötesne tlesne dayanatadı. İte şle soncnda, taban ese etnn en üst at ye değştes le değşnden olşan aaste eğs elde edleted. İte analznde yanal yü bç bellenes geeen önel aaeteleden bd. En ço llanılan yanal yü bçle; tes üçgen(), aabol() e düzgün yayılı yanal yüled (FEMA-73, 997). B çalışada date alınan yanal yü dağılıı Denle 4 le fade edlebleted. wh F V n b () w h j j j Bada; w. at ağılığını, V b taban ese etn, h. atın zenden yüselğn e se bnanın doğal tteş eyodna bağlı bleşen tesl eteted. İte şle genellle tes üçgen şelnde yanal yü () le geçeleştlebleted. Yaılan çalışala, söz ons yanal yüün, bnc odn ha oldğ az atlı yaılada llanılasının y sonçla edğn gösteşt (Kawnle e Seneatna, 998). Yüse odlaın ha oldğ ço atlı bnala çn aabol yanal yü dağılıı () llanılalıdı. İte analz et e yedeğşte ontollü ola üzee şelde yaılatadı. Ket ontollü te analznde önceden bellenş yanal yü bç yaıya atısal olaa yglanatadı. Yedeğşte ontollü te analznde se, b yanal yü şel seçl e b yanal yü şelnn büyülüğü, önceden bellenş yedeğşte değene laşa çn adı adı değştl e yaının stenen yedeğştesne aşılı gelen et taı hesalanı. Sayısal Uyglaa B çalışada llanılan 3 atlı 4 açılılı çeçee sste daha önce Gta e Kawnle (999, ), Hasan e dğ. () taafından çalışılıştı (bz. Şel ). Unfo Bldng Code (UBC, 994) a göe tasalanış oent taşıyan çel çeçee, sabt açılılı (9.4 ) e sabt yüselld (3.96 ). B çeçee sste 3 falı bleş eleanı çn analz edlşt. Bleş yele bnc dda jt olaa, nc e üçüncü dda se yaı-jt olaa tasalanıştı. Yaı-jt bağlantı yenn jtl aaetes olaa e E/(.67*) e n llanılıştı. Bnn aacı şlede ç oentle le açılı oentlenn eşt olasını sağlaatı. Bndan dolayı yaı-jt bağlantılı çeçee sste çn yen b tasaı yaılaıştı. Bleş eleanı çn oent taşıa aastes, şlen last oent taşıa aastelenn % 4 e % 8 olaa alınıştı. Kolon e şle sıasıyla 4 e 8 eşt açaya bölünee odellenşt. 6

5 Bütün olonla 5 s (345 MPa) çelğ e şlede se 36 s (48 MPa) çelğ olaa tanılanıştı. Kolonlada belenen aa geles 57.6 s (397 MPa) e şlede se 49. s (339 MPa) olaa llanılıştı. Çeçee sste Aean estlenden al edlşt. Dış olonlada W4 57 ofl, ç olonlada se W4 3 ofl llanılıştı. Bnc, nc e çatı atı şlende sıasıyla W33 8, W3 6 e W4 68 oflle llanılıştı. Düşey yüle çatı atında.97s/ft (8.7 N/), noal atlada se.s/ft (3. N/) olaa date alınıştı..974 /ft (8.73 N/) W4x68.8 /ft (3.9 N/).8 /ft (3.9 N/) W4x3 W4x3 W4x3 W4x3 W4x3 W4x3 W3x6 W33x8 W4x57 W4x57 W4x57 3@3' (3@3.96 ) 4@3' (4@9.5 ) Şel 3. Çalışaya Kon Olan Çel Çeçee Sste. Sonç e Değelendele B çalışada 3 atlı-4 açılılı çel düzle çeçee ssten falı bağlantı dlaı çn te analz yaılıştı. Çeçee ssten te analznde, aabol () yanal yü bç llanılıştı. Söz ons yanal yü le çeçee sste, FEMA-73 de elen e bna yüselğnn %5 ne aşı gelen göçe lt dnn ötesne tlşt. Çalışadan elde edlen bazı sonçla aşağıda elşt: Analz soncnda taban ese etnn çatı ye değştes le değşnden olşan aaste eğle elde edlşt (Şel 4). Ayıca Şel 4 de çeçeelen göçe lt dlaında yü taşıa aastele e bnlaa aşı gelen ye değştele de elşt. Çeçee ssten yanal yü taşıa aastes jt dda yaı-jt dlaa göe daha büyü çııştı. Bleş yenn oent taşıa aastes azaldıça bna bağlı olaa taban ese et de azalıştı. Ye değştele açısından baıldığında FEMA-73 de elen göçe lt d, jt çeçeele çn sağlanış faat yaı-jt bleşle çn daha önce olşşt. Çeçee sstele olştan eleanlada lastleşe yüzdele %5 l göçe lt d çn, Şel 5, 6 e 7 de elşt. B şellede göüleceğ gb jt çeçeede, güçlü olon-zayıf ş felsefesne ygn olaa, tü şlede lastleşe olşş daha sona taban olonlaında lastleşeden dolayı sste göçüştü. Yaı-jt bağlantılaın llanılası halnde d baz daha falıdı. M.4 oldğnda hçb şte lastleşeye astlanaış, ssten göçes taaen taban olonlaının lastleşesnden dolayı eydana gelşt. M.8 oldğ dda se sadece yatay etn en fazla yglandığı en üst notada l şte lastleşe gözlenş e sste taban olonlaının lastleşes le göçe dna laşıştı. Sonç olaa yanal ötelenes önleneş yaı-jt bağlantılı çeçeelen yanal yü taşıa aastele, bağlantı eleanlaının oent taşıa aastelene bağlı olaa azalatadı. Yaı-jt bağlantılaın llanıldığı dlada FEMA-73 de elen %5 l göçe da laşa çn olon estle atıılabl. 6

6 7 6 5 V b (N) 4 3 FEMA-73 (%5) Şel 4. Falı Bağlantı Dlaı İçn Kaaste Eğle Rjt M.4 M.8 Göçe t D U n / H Basınç bölges aası Çee bölges aası Şel 5. Yaı-Rjt Çeçeenn Göçe t Dnda Plastleşe Yüzdele (M.4) Basınç bölges aası Çee bölges aası Şel 5. Yaı-Rjt Çeçeenn Göçe t Dnda Plastleşe Yüzdele (M.8) 6

7 Basınç bölges aası Çee bölges aası Şel 5. Rjt Çeçeenn Göçe t Dnda Plastleşe Yüzdele KAYNAKAR. CHAN, S.. and HO, G.W., 994. Nonlnea baton analyss of steel faes wth se-gd connectons, Jonal of Stctal Engneeng, Vol., CHRSTOPHER, J.E. and BJORHOVDE, R., 998. Resonse chaactestcs of fae wth se-gd connectons, Jonal of Constctonal Steel Reseach, Vol. 46, No. -3, FEMA-73, 997. NEHRP Gdelnes fo the sesc ehabltaton of bldngs, Fedeal Eegency Manageent Agency, Washngton. 4. GUPTA, A. and KRAWNKER, H.,. Behao of dctle SMRFs at aos sesc hazad leels, Jonal of Stctal Engneeng, Vol. 6, No., HASAN, R., XU,. and GRİERSON, D.E.,. Psh-oe analyss fo efoance-based sesc desgn, Cotes and Stctes, Vol. 8, KSH, N., CHEN, W. F., GOTO, Y. and HASAN, R., 996, Behao of Tall Bldng wth Mxed Use of Rgd and Se-Rgd Connectons, Cotes & Stctes, Vol. 6, No. 6, KRAWNKER H. and SENEVRATNA, G.D.P.K., 998. Pos and cons of a shoe analyss of sesc efoance ealaton, Engneeng Stctes, Vol. No. 4-6, RATHBUN, J.S., 936. Elastc oetes of eted connectons, tansacton of ASCE Jonal of Engneeng Mechancs, Vol., SONMEZ, M.. A Bea-Coln Model fo Nonlnea nelastc Analyss, Ffth ntenatonal Congess on Adances n Cl Engneeng, İstanbl Techncal Unesty,Vol, :85-94, İstanbl, Tey.. SONMEZ, M.,. Elasto-lastc lage dslaceent analyssof lane faes wth jontsflexblty sng fnte eleent ethod, Ph.D. thess, Cl and En. Engneeng Det., Unesty of Pttsbgh, PA. 63

8 E Denle de elen atslen açılılaı b ete elşt. ( ) ( ) f n 3 e T fl [R [ [ [ [ [R [ B denlede [ e fbe elean çn jtl ats, [, [, e [ 3 se doğsal olayan etleden dolayı olşan e ye değştelee bağlı olan jtl atsled. [R se fbe eleanlaın ç notalaında et e ye değştele, çeçee eleanı yeel oodnatına dönüştüe atsd. n f se çeçee eleanında fbe sayısını göste., A E [ e e e e e e (A), E A [ (A), E A [ (A3) , 4 E A [ (A4) h h [R (A5) Bada - e - d. Denle de elen [ sh, aya dencn tesl eden jtl atsd G A [ * sh (A6) A* e G sıası le çeçee eleanının etl est alan e aya odülüdü. Denle de elen [ g, geoet jtl ats olaa adlandıılı e çeçee eleanının geoetsnn değşnden dolayı eydana gelen doğsal olayan daanışı tesl etes çn llanılı. 64

9 A A A A [ g (A7) Denle 4 de elen çeçee eleanın atalet oent e A se est alanınıdı. 65