Kutu Kesitli Kiriş-Kolon Birleşiminde Mesh Kalitesinin Şekil Değiştirmeye Etkisi



Benzer belgeler
Eğilme Etkisi Altındaki Kutu Kesitli Kiriş-Kolon Birleşiminde Modelleme Tekniklerinin Birleşim Davranışı Üzerine Etkisi

KUTU KESİTLİ KOLON-KİRİŞLERİN KAYNAKLI BİRLEŞİMİNİN MOMENT ETKİSİ ALTINDA İNCELENMESİ

YARI RİJİT BİRLEŞİMLİ ÇELİK ÇERÇEVELERİN ANALİZİ

BETONARME KESİT DAVRANIŞINDA EKSENEL YÜK, MALZEME MODELİ VE SARGI DONATISI ORANININ ETKİSİ

İÇERİSİ BETON İLE DOLDURULMUŞ ÇELİK BORU YAPI ELEMANLARININ DAYANIMININ ARAŞTIRILMASI ÖZET

İTME ANALİZİ KULLANILARAK YÜKSEK RİSKLİ DEPREM BÖLGESİNDEKİ BİR PREFABRİK YAPININ SİSMİK KAPASİTESİNİN İNCELENMESİ

Çelik Yapılar - INS /2016

YAPI MÜHENDİSLİĞİ BİLGİSAYAR UYGULAMALARI

hir Osmangazi Üniversitesi, Mühendislik

DERS 1: Statik Çözümleme Genel Bilgiler Yapı Sistemlerinin İdealleştirilmesi, Matematik Modelleme Sap2000 Grafik Arayüzü

SÜNEK OLMAYAN B/A ÇERÇEVELERİN, ÇELİK ÇAPRAZLARLA, B/A DOLGU DUVARLARLA ve ÇELİK LEVHALAR ile GÜÇLENDİRİLMESİ.

ÇOK KATLI BİNALARIN DEPREM ANALİZİ

DEÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ FEN ve MÜHENDİSLİK DERGİSİ Cilt: 8 Sayı: 1 s Ocak 2006 SOĞUK ÇEKİLMİŞ LEVHA MALZEMELERDE GERİLME ANALİZİ

SONLU ELEMANLAR YÖNTEMI ile (SAP2000 UYGULAMASI) 3D Frame Analysis. Reza SHIRZAD REZAEI

BİNALARDA KISA KOLONA ETKİ EDEN PARAMETRELERİN İNCELENMESİ

Derin Çekme İşlemi Üzerine Kalıp Geometrisinin Etkisinin Sonlu Elemanlar Analizi

Eğilme Etkisi altındaki Kirişlerde Kullanılan Berkitme Levhasının Davranışa Etkisi

FATİH SULTAN MEHMET VAKIF ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ DERS BİLGİLERİ

YAPILARDA BURULMA DÜZENSİZLİĞİ

Kesmeye Karşı Güçlendirilmiş Betonarme Kirişlerin Deprem Davranışı

DİKDÖRTGEN KESİTLİ BETONARME KOLONLARIN YAKLAŞIK HESABI İÇİN BASİT BİR FORMÜL

Çelik I Kirişlerinde Gövde ve Berkitme Kalınlığı ile Berkitme Yerleşim Şeklinin Eğilme Davranışına Etkisi

KAVELALI MOBİLYA KÖŞE BİRLEŞTİRMELERİNİN SONLU ELEMANLAR ANALİZİ. Ergün Güntekin FINITE ELEMENT ANALYSIS OF DOWELED FURNITURE CORNER JOINTS

Adnan Menderes Yeni İç Hatlar Terminal Binası Hakkında Genel Bilgiler

ÇELİK UZAY ÇATI SİSTEMLİ HAL YAPILARIN DEPREM DAVRANIŞLARININ İNCELENMESİ. Armağan KORKMAZ *, Zeki AY **

Eğilme Etkisi Altında Çelik Boru Kesitli Kiriş-Kolon Birleşimlerinde Başlık Levhasının Rijitliğe Etkisi

MOMENT AKTARAN BİRLEŞİMLER YAPI MERKEZİ DENEYSEL ÇALIŞMALARI

Birleşimler. Birleşim Özellikleri. Birleşim Hesapları. Birleşim Raporları

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

Perdeli-Çerçeveli Taşıyıcı Sistemli Binalarda Taşıyıcı Sistem Seçiminin Yapı Davranışı Üzerindeki Etkisinin İncelenmesi

Prefabrik yapıların tasarımı, temelde geleneksel betonarme yapıların tasarımı ile benzerdir.

Çaprazlı çelik çerçevelerin sismik performansı üzerine bazı değerlendirmeler

TAŞIYICI SİSTEM TASARIMI 1 Prof. Dr. Görün Arun

BETONARME KİRİŞLERİN ÇELİK LEVHALARLA KESMEYE KARŞI GÜÇLENDİRİLMESİ SHEAR STRENGTHENING OF REINFORCED CONCRETE BEAMS WITH STEEL PLATES

MEVCUT BETONARME BİNALARDAKİ PERDE DONATI AYRINTILARI VE BİR AYRINTI İÇİN SONLU ELEMAN ANALİZİ

Kahramanmaras Sutcu Imam University Journal of Engineering Sciences

Eğilme Etkisi Altındaki Çelik I Kirişlerinde Gövde ve Berkitme Kalınlığının Davranışa Etkisi

Tanım: Boyuna doğrultuda eksenel basınç kuvveti taşıyan elemanlara Basınç Çubuğu denir.

AKDENİZ BÖLGESİNDEKİ SANAYİ YAPILARININ DEPREMSELLİĞİNİN İNCELENMESİ

FARKLI KESİT GEOMETRİLERİNE SAHİP BETONARME KOLONLARIN DAVRANIŞININ İNCELENMESİ INVESTIGATION OF RC COLUMN BEHAVIOUR HAVING DIFFERENT GEOMETRY

Yapı Elemanlarının Davranışı

CLP İLE GÜÇLENDİRİLMİŞ ÇELİK I-KİRİŞLERİN TERSİNİR YÜK DENEYLERİ

Düzlem Kafes Sistemlerin ANSYS Paket Programı ile Optimum Geometri Tasarımı

SONLU ELEMANLAR YÖNTEMİ (SAP2000 UYGULAMASI) I. Genel Kavramlar

Çelik Yapılar - INS /2016

PERDELERDEKİ BOŞLUKLARIN YATAY ÖTELENMEYE ETKİSİ. Ayşe Elif ÖZSOY 1, Kaya ÖZGEN 2 elifozsoy@hotmail.com

PETEK YAPILI SANDVİÇ YAPILARDA KÖPÜK DOLGUNUN KRİTİK BURKULMA YÜKÜNE ETKİSİNİN SAYISAL OLARAK TESPİTİ

Birleşimler. Birleşim Özellikleri. Birleşim Hesapları. Birleşim Raporları

Elde tutulan bir kağıt bir kenarından düz olarak tutulduğunda kolayca eğilir ve kendi ağırlığını bile taşıyamaz. Aynı kağıt kıvrılarak, hafifçe

Dairesel Betonarme Kolonlarda Çatlamış Kesite Ait Etkin Eğilme Rijitliklerinin İrdelenmesi

Yapısal Analiz Programı SAP2000 Bilgi Aktarımı ve Kullanımı. Doç.Dr. Bilge Doran

ÇELİK ÇAPRAZ ELEMANLARLA GÜÇLENDİRİLEN BETONARME YAPILARIN DEPREM DAVRANIŞLARININ İNCELENMESİ

Sıvı Depolarının Statik ve Dinamik Hesapları

Dolgu Duvarlı Betonarme Yapıların Deprem Davranışında Bağ Kirişlerinin Yapı Performansına Etkisinin İncelenmesi

TAŞIYICI SİSTEM TASARIMI 1 Prof. Dr. Görün Arun

Uzay Çatı Sistemlerinin ANSYS Paket Programı Kullanılarak Statik Analizi

Autodesk Robot Structural Analysis Professional İnşaat Müh. için Yapısal Modelleme, Analiz ve Tasarım çözümü

Burkulması Önlenmiş Çelik Çaprazlı Sistemler ile Süneklik Düzeyi Yüksek Merkezi Çelik Çaprazlı Sistemlerin Yapısal Maliyet Analizi Karşılaştırması

Merkezi Çaprazlı Çerçevelerde Dayanım Farklılığı Sonucu Oluşan Burulma Etkileri

DEÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ FEN ve MÜHENDİSLİK DERGİSİ Cilt: 4 Sayı: 2 sh Mayıs 2002

ÇELİK YAPILAR. Hazırlayan: Doç. Dr. Selim PUL. KTÜ İnşaat Müh. Bölümü

ÖZHENDEKCİ BASINÇ ÇUBUKLARI

SÜRTÜNME ETKİLİ (KAYMA KONTROLLÜ) BİRLEŞİMLER:

TÜRKİYE PREFABRİK BİRLİĞİ 14. SEMPOZYUMU BETON PREFABRİKASYONDA YENİ ARAYIŞLAR

THE FACTORS AFFECTING TORSIONAL IRREGULARITY IN MULTI-STOREY STRUCTURES

DEPREM ETKİSİ ALTINDA TEK KATLI ÇELİK YAPILARIN TEMEL SİSTEMİ İÇİN MODEL ÇALIŞMASI

K VE DİRSEK TİPİ EĞİK ELEMANLARLA RİJİTLEŞTİRİLMİŞ DEPREM ETKİSİNDEKİ YAPILARIN LİNEER DAVRANIŞLARININ KARŞILAŞTIRMALI OLARAK İNCELENMESİ

MEVCUT BİNALARDA DEPREM PERFORMANSLARININ AYRINTILI İNCELEME YÖNTEMLERİ İLE DEĞERLENDİRİLMESİ

ESKİŞEHİR-KÖSEKÖY HIZLI TREN HATTINDAKİ KÖPRÜ VE VİYADÜKLERİN ÜSTYAPILARININ TASARIMI

ÇELİK LEVHA PERDELİ YAPILAR

ÖZGEÇMİŞ VE YAYINLAR LİSTESİ

Karayolu Köprülerinin Modal Davranışına Kutu Kesitli Kiriş Şeklinin Etkisi Doç. Dr. Mehmet AKKÖSE

Güçlendirme Alternatiflerinin Doğrusal Olmayan Analitik Yöntemlerle İrdelenmesi

BETONARME KOLONLARIN AKMA EĞRİLİKLERİNİN TESPİTİ İÇİN TBDY-2016 DA VERİLEN AMPİRİK BAĞINTILARIN İNCELENMESİ

Yığma yapı elemanları ve bu elemanlardan temel taşıyıcı olan yığma duvarlar ve malzeme karakteristiklerinin araştırılması

PERDE DUVARLI MODEL BİR BİNANIN DİNAMİK DAVRANIŞINA YÖNELİK PARAMETRİK ÇALIŞMA

DÜZLEM KAFES SİSTEMLERİNİN ANSYS İLE ANALİZİ

Sigma Vol./Cilt 26 Issue/Sayı 1 Araştırma Makalesi / Research Article EVALUATION OF NONLINEAR BEHAVIOR OF CONCENTRIC BRACED STEEL STRUCTURES

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

Şekil 1. DEÜ Test Asansörü kuyusu.

Üç Boyutlu Çerçeve Yapıların Statik Analizi için Geliştirilen Bir Bilgisayar Programı: YapAn05

TUĞLA YIĞMA DUVARLAR İÇİN PERFORMANSA DAYALI BİR DEĞERLENDİRME YÖNTEMİ

YAPISAL DÜZENSİZLİKLERİ OLAN BETONARME YAPILARIN DEPREM DAVRANIŞLARININ DEĞERLENDİRİLMESİ

KONUT TÜRÜ YAPILARDA AMAÇ DIŞI KULLANIM YÜKLERİNİN TEHLİKELİ SONUÇLARI

MERKEZİ ÇELİK ÇAPRAZLA TEŞKİL EDİLMİŞ ÇOK KATLI ÇELİK YAPILARIN İKİNCİ MERTEBE ANALİZİ

ANALİTİK MODEL GÜNCELLEME YÖNTEMİ KULLANILARAK KÖPRÜLERİN HASAR TESPİTİ

İÇİNDEKİLER. Sayfa ÖNSÖZ... II ÖZET... VIII SUMMARY...IX ŞEKİL LİSTESİ... X TABLO LİSTESİ...XIX SEMBOL LİSTESİ...XX

ALIN LEVHALI BULONLU KOLON-KİRİŞ BİRLEŞİMİNİN ÇEVRİMSEL YÜKLEME ALTINDA DENEYSEL ÇALIŞMASI

ÇELĐK PREFABRĐK YAPILAR

BİR JET EĞİTİM UÇAĞI KOKPİTİNİN YAPISAL ANALİZLERİ

TMMOB İNŞAAT MÜHENDİSLERİ ODASI İSTANBUL ŞUBESİ

GÜÇLENDİRİLMİŞ TUĞLA DUVAR DENEYLERİNDE YÜK DEFORMASYON ÖLÇÜMLERİNİN POTANSİYOMETRİK DEPLASMAN SENSÖRLER İLE BELİRLENMESİ

Adı Soyadı : Cavidan YORGUN Doğum Yeri ve Yılı : Bandırma, Medeni Hali : Evli ve bir çocuk annesi. İ.T.Ü.

Ders Kodu Ders Adı İngilizce Ders Adı TE PR KR AKTS Ders Kodu Ders Adı İngilizce Ders Adı TE PR KR AKTS

D. ÖZHENDEKCİ. Kesme aktaran basit kiriş-kiriş birleşimleri-1

MODELLEME TEKNİKLERİNİN MEVCUT BİNALARIN DEPREM PERFORMANSI ÜZERİNE ETKİLERİNİN ARAŞTIRILMASI

2004 Üniversitesi Y. Lisans İnşaat Mühendisliği İzmir Yüksek 2008 Teknoloji Enstitüsü Doktora İnşaat Mühendisliği Ege Üniversitesi 2015

T.C. ERCİYES ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ (Y.L.) PROGRAMI EĞİTİM ÖĞRETİM YILI DERS KATALOĞU

Perde Duvar ile Güçlendirilen Betonarme Çerçevenin ANSYS ve STA4- CAD Analiz Sonuçlarının Karşılaştırılması

Sonlu Eleman Yazılımı İle Ankrajın Doğrusal Olmayan Kesme Davranışının Belirlenmesi

Transkript:

Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi Suleyman Demirel University Journal of Natural and Applied Science 19(1), 34-39, 2015 Kutu Kesitli Kiriş-Kolon Birleşiminde Mesh Kalitesinin Şekil Değiştirmeye Etkisi Mehmet FENKLİ *1, Nurettin Alpay KIMILLI 2, İlyas Devran ÇELİK 2,Mustafa SİVRİ 3, Zeki AY 2 1 Süleyman Demirel Üniversitesi, Teknik Eğitim Fakültesi, Yapı Eğitimi, Isparta. 2 Süleyman Demirel Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, İnşaat Mühendisliği, Isparta. 3 Süleyman Demirel Üniversitesi, Teknik Bilimler Meslek Yüksekokulu, İnşaat, Isparta. (Alınış Tarihi: 09.12.2014, Kabul Tarihi: 03.03.2015) Anahtar Kelimeler Türk Deprem Yönetmeliği 2007, Dairesel Kesitli Kutu Profiller, CHS, Dikdörtgen Kesitli Kutu Profiller, RHS, Alın Levhalı Kaynaklı Moment Aktaran Birleşimler, Moment Aktaran Çelik Çerçeve Sistemler, Tersinir Statik Yükleme, Moment-Dönme İlişkisi, Süneklik Detayı. Ansys, Mesh Kalitesi. Özet: Ülkemizde meydana gelen son depremler sebebi ile çelik yapıların, betonarme yapılara göre kullanım oranı özellikle sanayi tipi yapılarda artış göstermiştir. Ancak çelik yapıların tercih edildiği yerler göz önünde bulundurulduğunda gerek mimari ve statik proje, gerekse de imalat ve montaj aşamasında görev alan teknik altyapı ülke geneline eşit oranda hizmet verememektedir. Bu sebeple proje, imalat ve uygulama hizmetleri yerel imkanlar ile çözümlenmeye çalışılmaktadır. Bu durum yapı tasarımında kolay erişilebilir ve işlenebilir olan kutu kesitli profilleri ön plana çıkarmaktadır. Ancak kutu kesitli profiller sahip oldukları kesit geometrisine bağlı olarak özellikle kesme ve eğilme yükleri etkisi altında istenmeyen lokal burkulma problemlerini de beraberinde getirmektedir. Kutu kesitli profiller kullanılarak oluşturulan çerçeve sistemlerde bu lokal burkulma problemleri hesaplarda öngörülmeyen kapasite kayıplarına neden olmakta olup özellikle sanayi tipi yapıları riskli kılmaktadır. Bu durum sismik hareketliliğin etkin olduğu ülkemizde depreme dayanıklı yapı tasarımında yapısal zaafların öngörülmesi ve buna göre dizayn edilmesinde de sayısal analiz programları ve bu programların çözüm algoritmasın doğru yönlendirilmesi ve yorumlanmasını önemli kılmaktadır. Bu çalışmada, Ansys sonlu elemanlar programı ile deneysel analizi tamamlanan bir numunenin sayısal modeli oluşturulmuş ve analiz edilmiştir. Deneysel analize göre doğrulanan sayısal model sabit yükleme düzeneği üzerinde farklı meshleme teknikleri ve çözüm komutları için analiz edilmiş ve gerçek davranış yakalanmaya çalışılmıştır. Bu kapsamda elde edilen sonuçlar karşılaştırılarak mesh tekniği ve mesh kalitesinin düğüm noktası davranışı üzerine etkisi gösterilmeye çalışılmıştır. Mesh Quality Effect on Strain of Beam-Column Connections With Hallow-Sections Keywords Turkish Earthquake Code 2007, Circular Hollow Section Profiles, Rectangular Hollow Section Profiles, Box Section Beam Columns, End Plate Welded Moment Resisting Connections, Ductility Details, Moment Resisting Steel Frames, Cycling Static Loads, Moment Rotation Relations, Ansys, Mesh Quality. Abstract: By the recent earthquakes occurred in our country, the utilization rate of the steel structure especially in the industrial structure has increased when compared to concrete structures. But when the places where steel construction preferred are considered; either architectural and statically project or technical infrastructure which participates in production and mounting steps can t render service to country-wide equally. For this reason, design, manufacturing and application services are tried to be resolved by the local facilities. This situation is easily accessible in the building design and the hallow-section profiles were processed foreground. But hallow-section profiles bring local buckling problems under the effect of shearing force and bending loads together depending on their section geometry. Local buckling problems observed in frame systems formed by hollow-section profiles cause unpredictable capacity losses in the problems and lead to a risk for industrial structures. That s why, numerical analysis programs as well as the appropriate management and interpretation of solution algorithms of these programs are crucial since it is possible to predict structural weaknesses in the design of buildings resistant to earthquake in Turkey where the seismic activity is widespread and thus designing buildings. In this present study, a sample which is completed experimental analysis is numerically modeled with ANSYS and analyzed. The numerical model which is verified by experimental analysis has tried to capture the real behavior and solution was analyzed for commands about different meshing techniques on the loading apparatus. Within this scope, the obtained results are compared and the effects of mesh technique and mesh quality on joint behavior is tried to be shown. * İlgili yazar: mehmetfenkli@sdu.edu.tr

1. Giriş Kutu kesitli profiller sahip oldukları kesit geometrisi sayesinde eksenel yük altında yüksek performans seviyesine sahiptir Ancak özellikle eğilme etkisi altında profil gövdesi ve başlığı üzerinde oluşan lokal burkulmalar, profilin sahip olduğu kesit geometrisinin getirisi olan mukavemet değerlerini birleşime yada parçası olduğu yapıya yansıtmasına engel teşkil etmektedir. Özellikle, eğilme etkisine maruz geniş başlıklı kolon dar başlıklı kirişe ait bir birleşimde; kirişten kolona aktarılan yük kolon başlığı üzerinden dolaylı bir şekilde gövdesine aktarıldığı için olası lokal deformasyonların önü açılmaktadır. Bu sebeple şekil değiştirmeler kiriş üzerinde olmayıp kolon üzerinde sönümlenmekte birleşim güçlü kolon zayıf kiriş prensibinden uzaklaşmaktadır. Son yıllarda meydana gelen depremler kutu kesitli profiller kullanılarak dizayn edilen yapılarda profillerde oluşan lokal burkulma etkilerinin mekanizma durumları üzerinde etkin olduğunu göstermiştir. Bu durum tasarımcıları ve bilim adamlarını kutu kesitli profillerde meydana gelen deformasyonların değerlendirilmesi ve önlemesi üzerine çalışma yapmaya yöneltmiştir. Düzlem eğime durumu Dizayn Rehberi kapsamında da değerlendirilen kare ve dikdörtgen kutu kesitli birleşim için Duff (1963), Kanatani (1980), Mang (1983), Davies ve PanjehShahi (1984), Szlendak ve Brodka (1985, 1986a, 1986b), Szlendak (1986,1991), Kanatani (1986), ve Yeomans ve Giddings (1988), kaynaklı kutu kesitli birleşimler üzerine çalışmışlardır. Araştırmacılar moment etkisine maruz kutu kesitli profillerin kaynaklı birleşimleri, ve birleşimi meydana getiren profiller arasındaki boyutlara göre belirlenen β (b 1/b 0) katsayısının durumuna göre düğüm noktası rijitliğini belirlemeye çalışmışlardır. Dizayn Guide (2009), Korol (1982), Korol ve Mirza (1982) Eğilme etkisi altındaki kolon ve kiriş üzerinde meydana gelen lokal burkulmaların algoritması üzerine yoğunlaşmışlardır. Zhao (2000)(2004)(2009) Ancak her birleşim o birleşimi meydana getiren yapı elemanlarının kesit tesirlerine göre farklı davranışlar sergilemesi sebebi ile ya her birleşim kendi içinde değerlendirilmeli ya da kolon yada kiriş üzerinde meydana gelen şekil değiştirmelere yön verilmelidir. 2. Materyal Metod Yapılan bu çalışmada bu tip bir birleşimde kolonda ya da kirişte meydana gelmesi olası olan şekil değiştirmeler birleşime eklenen rijitleştirme levhası ile engellenmeye çalışılmıştır. Düğüm noktasına eklenen rijitleştirme levhası ile eğilme etkisi altında kolonda oluşan deformasyonlar lineer sınırlar içinde tutulmaya, kiriş üzerindeki deformasyonlar ise istenilen yerde ve şekilde oluşması sağlanmaya çalışılmıştır. Bu amaçla oluşturulan deneysel modele 35 göre kalibre edilen sayısal model üzerinde farklı mesh teknikleri kullanılarak mesh kalitesinin düğüm noktası davranışını üzerine etkisi irdelenmiştir. Yapılan analizler sonucunda gerçek davranış için en uygun sonlu elemanlar modeli oluşturulmaya çalışılmıştır. Deneysel analizi tamamlanan örnek numunenin sayısal analizinde Ansys bilgisayar programı kullanılmıştır. Programda modeller sonlu elemanlara bölünerek nonlineer analize tabi tutulmuş olup deneysel analizi tamamlan modeli aynı şartlar dahilinde programda analiz edebilmesi için uygun sayıda ve geometride sonlu elemanlara bölmesi (Meshlemesi) gerekmektedir. Programda mesh otomatik ya da belirlenen bir algoritma göz önünde bulundurularak manuel olarak yapılabilmektedir. Her iki durumda da meshlenecek olan modelde her bir elemanın sahip olduğu geometri ve bir araya geldiklerindeki etkileşim göz önünde bulundurulmalıdır. Çünkü sonlu eleman çözüm tekniğini kullanarak analiz yapan programda yükler sonlu parçalara düğüm noktaları aracılığıyla dağıtılmaktadır. Eğer, sonlu parçalar uygun boyutta ve uygun alt geometride oluşturulmadıkları takdirde kendi içlerindeki bağlantıyı sağlayan düğüm noktaları birbirini yakalamayacaktır. Bu sebeple ya program yakınsama problemi verip analizi tamamlayamayacak ya da gerçek davranışa ait çözümü sunamayacaktır. Şekil 1. de Ansys programın da kullanılan sonlu parçalar, Şekil 2. de ise otomatik ve manuel mesh tekniği kullanılarak düzenlemiş bir örneğe ait görünüm verilmiştir. Şekil 1. Ansys programında tanımlanabilen sonlu elemanlardan örnekler Şekil 2. Otomatik mesh ve manuel mesh geometrisi Sayısal modellemede kullanılacak olan mesh tekniği mesh kalitesini etkilemekte olup bir katsayı olarak program tarafından hesaplanmaktadır. Bu katsayısı %90 ve üzerinde olduğu her durum için elde edilen sonuçlar doğruya en yakın yaklaşımı vermektedir. Ancak burada mesh kalitesine sadece sayısal bir değer olarak bakmakta çok doğru olmayacaktır. Çünkü analizden elde edilecek sonuçlar bizim beklentilerimizle de ilişkilidir. Bu çalışmada olduğu

gibi bir düğüm noktası davranışına ait sayısal modelde; gerilmelerin yada şekil değiştirmelerin yoğunlaştığı kısmı, tasarımcı belirlemeli ve o bölgelerde sonlu eleman boyutunu küçülterek eleman sayısını arttırmalıdır. Bu şekilde istenilen bölgede analizin yoğunlaşması sağlanacak, ve elde edilecek sonuçlar gerçeğe daha yakın olacaktır. Şekil 3. de bu durumu anlatacak bir örnekleme sunulmuştur. Şekilde de görüldüğü üzere soldaki modelde mesh oluşumu programa bırakılmış, sağdaki modelde ise istenilen bölgelerde yapılan bir haritalandırma tekniği ile mesh kalitesi istenilen bölgede yoğunlaştırılmıştır. Şekil 5. de sayısal modelden genel görünüm verilmektedir. a) Genel görünüm c)yükleme kolu Şekil 3. Otomatik ve manuel mesh uygulaması arasındaki farklar. Çalışmada kaynaklı olarak birleştirilen dairesel kolon ile dikdörtgen kesitli kirişin deneysel ve sayısal modeli çevrimsel etkiyen yatay yük altındaki davranışı incelenmiştir. Modelde kolon için Ø219,1/5 dairesel kesitli çelik profil kullanılırken kirişte ise 150.200.4 dikdörtgen kesitli kutu profil seçilmiştir. Şekil 4. de deneysel model genel durum, mesnet koşulları ve yükleme koluna ait görünümler verilmiştir. Buna göre modelde yatay konumlandırılan eleman kolon, düşey eleman kiriş olup uzunlukları sırasıyla 1960 mm. ve 980 mm. olarak alınmıştır. Deneysel model mesnet koşulları tek yönde dönme serbestliği verilmiş diğer tüm yönlerde hem dönme, hem de deplasman yapabilme kabiliyetleri engellenmiştir. Numuneye yük iki ucu mafsallı olarak dizayn edilen bir yükleme kolu kullanılarak uygulanmış olup tersinir olarak etki ettirilmiştir. Kolon üzerinde konumlanması detaylandırılan rijitleştirme levhasının boyu Vb=300 mm., eni Hb=344 mm. olup et kalınlığı kiriş cidar kalınlığının iki katı olan 8 mm. dir. Numune deneysel analiz sonuçları kullanılarak AnsysWorkBench V14.0 sonlu eleman analiz programı ile sayısallaştırılmış ve model kalibre edilmiştir. Ansys Workbench programı teknik özelliği itibari ile nonlineer analizi, hem geometrik nonlineerite hem de malzeme nonlineeritesi olarak yapabilmektedir. Bu yüzden numuneyi meydana getiren tüm elemanlar (profil, kaynak, mesnet levhaları) nonlineer malzeme özellikleri kullanılarak programa tanıtılmıştır. Bu malzeme özellikleri kullanılarak kolon, kiriş, yükleme kolu parçaları ve mesnet levhaları shell eleman, alın levhası ve kaynaklar ise solid eleman olarak modellenmiştir. 36 d)kesit görünüm e) Üstten görünüm Şekil 4. Çalışmada kullanılan numune detayları a) Sayısal model genel görünüm c)mesnet tanımlaması b) Sayısal model mesh durumu ön görünüm d)yükleme kolu sayısal modeli Şekil 5. Sayısal model genel görünüm ve mesnet detayları Programda sayısal model oluşturulurken deneysel numuneyi tümüyle temsil edecek şevkliyle modellenmeye çalışılmıştır. Bu kapsamda düğüm noktasını meydana getiren profil, levha, kaynak gibi birleşim araçlarının "contact" (temas yüzeyi) tanımlamaları kendi içlerindeki etkileşimlerine göre gruplandırılmıştır ve buna en uygun algoritma seçilmiştir. Birinci grupta kaynak dikişi kullanılarak sağlanan bağlantılar kaynaklı olduğu, yani rijit bir davranış sergilemesi sebebi ile "contact>bonded"

komutu kullanılarak programa tanıtılmıştır. Temas yüzeyi tanımlamalarında ikinci grup; yük aktarımında etkileşimde olan ancak rijit olarak bağlanmayan elemanlar arası durumdur. Bu yüzeyler sürtünmeli yüzey olarak modellenmiştir. Buna göre rijitleştirme levhası-kolon üst başlığı, yükleme kolu, "mafsal pimi" gibi birbiri ile bağlı ancak sadece temas ile yük aktaran yüzeyler, sürtünmeli yüzey olarak tanımlanmış olup programa yüzey sürtünmesi ve buna bağlı rijitlik faktörü girilmiştir. Şekil 5-b,d de rijitleştirme levhası-kolon üst başlığı ile yükleme kolundaki sayısal modele ait birleşim görünümleri verilmiştir. Sürtünme ve Rijitlik katsayıları deneysel numuneye göre idealize edilmiş olup kalibrasyonda etkin rol oynamıştır. Şekil 6. da çalışmanın konusu olan ve iki farklı mesh tekniği kullanılarak oluşturulmuş olan modellin sonlu elemanlara bölünmüş haline ait görünümler verilmiştir. Çalışmada kullanılan model dikdörtgen ve daire kesitli iki elemanın bir araya gelmesinden oluşmuştur. Dikdörtgen kesitli kiriş kurtağzı kesim yöntemi kullanılarak daire forma oturmaktadır. Bu durum sonlu elemanlara bölünmede dikdörtgen formdan daire forma geçiş de sonlu parçaların boyutlarını ve şekillerini standart olmaktan çıkartmaktadır. Farklı form ve boyuttaki sonlu parçaların programda birbirine yük aktarımını sağlayacak olan noktaların birbirini yakalamasını zorlaştırmaktadır. Bu sebeple parçalar birbirine bağlanmak için formlarını kaybetmekte geçişler düzensiz olmaktadır. Bu durum otomatik mesh yapılması halinde dikdörtgenin dairesel forma oturduğu kısımlarda mesh kalitesinin istenilen düzeyde sağlanamamasına sebep olmaktadır. Ancak manuel olarak sonlu parçalara bölünen modelde bu geçiş istenilen formda geçekleştirilmiş parçalar arasında uyum oluşmuştur. Çalışmada analiz edilen bütün modellerde bu kıyaslama üzerinden gidilmiştir. Bu iki teknik kullanılarak oluşturulan modellerde birleşimlerdeki sürtünme ve rijitlik katsayıları değiştirilerek model sayısı arttırılmış farklı etkileşim durumlarında mesh kalitesinin davranışa katkısı incelenmiştir. Buna göre modeller oluşturuldukları mesh tekniğine göre iki grup da ele alınmıştır. Her bir grubu da kendi içinde kıyas düzlemi oluşabilmesi adına birleşimlerde kullanılan sürtünme katsayısı ve rijitlik sabitlerine göre alt notasyonları oluşturulmuş olup toplamda altı model üzerinde çalışılmıştır. Çizelge 1. Çalışmada kullanılan modeller, katsayı ve sabitler. Sıra Model No Sürtünme Sürtünme Rijitlik Otomatik Manuel Kat. Yük. Kat. Plaka Sabt. Mesh Mesh Kolu 1 MAFIX MMFIX Bonded Bonded Fixed 2 MAFRC MMFRC Frıctıonless Frıctıonless Frıctıonless 3 MA30-5 MM30-5 30 0,4 5 4 DM0 Deneysel Model 3. Araştırma Bulguları ve Değerlendirme Deneysel analizde, birleşime eklenen alın levhası ile kolon üzerinde lokal deformasyonların önüne geçildiği görülmüştür. Kolon, rijit bir davranış sergilemiş, güçlü kolon zayıf kiriş tasarımına uygun olarak da kirişte mekanizma oluşmuştur. Düğüm noktası mekanizmaya bağlı kapasite kaybına uğramış ancak, birleşimdeki profiller, alın levhası ve kaynak üzerinde herhangi bir yırtılma oluşmamıştır. Şekil 7.' de eğilme etkisi altında birleşimde meydana gelen deformasyonlar görülmektedir. Şekilde görüldüğü üzere kiriş başlığı iç bükey, gövdesi ise dış bükey bir şekilde burkulmuş olup her döngüde gövde ve başlık da meydana gelen deformasyon artmıştır. Kiriş üzerinde meydana gelen mafsallaşma hali rijitleştirme levhası üzerinden yaklaşık 6 cm. üstte oluşmuştur. a) Kiriş mekanizma hali b) Mekanizmaya bağlı burkulma a) Otomatik Mesh b) Manuel Mesh Şekil 6. Mesh tekniğine bağlı sonlu parçaların geçiş algoritması Çizelge 1.'de, çalışmada kullanılan modellerin isimleri ve her modelde kullanılan notasyonlar gösterilmiştir. 37 Şekil 7. Deney numunesinde eğilme etkisi altında oluşan mekanizma durumu Sayısal analizlerde iki farklı mesh tekniği kullanılarak oluşturulan modeller için ele edilen sonuçlar ait gerilme ve deformasyon grafikleri Şekil 8. de gösterilmiştir. Şekiller incelendiğinde her iki durumda da kiriş üzerinde yaklaşık aynı noktada mafsal durumu yakalanmıştır. Otomatik mesh tekniği ile oluşturulan modellerden MAFIX ve MA30-5' de kirişte meydana gelen deformasyon başlıkta dış bükey gövde de ise iç bükey olup MMFRC modelinde ise kaynak-kolon birleşimi ayrıştığı için analiz sonuçlanamamıştır (Şekil 8 a-c-e). Ancak referans çalışma olan deneysel analizde ise

kirişte meydana gelen şekil değiştirme başlıkta iç bükey gövde de ise dış bükey olup kaynak dikişlerinde hiç bir şekilde ayrışma meydana gelmemiştir (Şekil 7.). Manuel mesh tekniği ile oluşturulan tüm modellerde ise deneysel davranış da elde edilen şekil değiştirme ile birebir örtüşür nitelikte sonuçlar elde edilmiştir (Şekil 8. b-d-f). a) Otomatik mesh tekniği ile sonlu elemanlara ayrılan modellerin yük deplasman eğrileri a) MAFIX b) MMFIX c) MAFRC d) MMFRC b) Manuel mesh tekniği ile sonlu elemanlara ayrılan modellerin yük deplasman eğrileri Şekil 9. Yük-Deplasman Eğrileri e) MA30-5 f) MM30-5 Şekil 8. Sayısal analiz soncunda elde edilen gerilme şekil değiştirme durumları Şekil 9. da gösterilen ve sayısal analizde elde edilen yük-deplasman eğrileri incelendiğinde gerilme- şekil değiştirmeye ait sonuçlar ile paralel gitmektedir. Yükdeplasman eğrilerinde de şekil değiştirmedeki gibi manuel mesh tekniği ile oluşturulan modeller deneysel analiz ile örtüşmüştür. Şekil 9-b de bu durum açıkça görülmektedir. Tüm analiz sonuçları hem rijitlik hem de kapasite olarak deneysel sonucu yakalamıştır. Otomatik meshli modellere ait yükdeplasman eğrileri için MAFIX modeli, rijitlik ve kapasite bakımından deneysel analiz ile örtüşürken, diğer modellerde rijitlik, referans çalışmanın altında seyretmiştir (Şekil 9 a). 38 4. Sonuç ve Öneriler Sonlu elemanlar programları ile yapılan analizler için oluşturulacak olan modellerde malzeme özellikleri ve geometrik ölçülerinin doğru bir şekilde sayısallaştırabildiği kadar gerçek davranışa yakın sonuçlar elde edildiği bilinen bir gerçektir. Ancak analizi yapılacak olan modeller, kesit özelliklerine bağlı lokal şekil değiştirmelerin ön plana çıktığı kutu kesitli profillerden oluşuyor ise, şekil değiştirmenin gerçekleştiği bölgelerde sonlu algoritmanın yoğunlaştırılması ve sonlu parçaların birbiri ile etkileşiminin en doğru şekilde modellenmesi gerekmektedir. Çalışma kapsamında yapılan analizler göstermiştir ki; özellikle farklı kesit geometrilerine sahip parçaların bir arada değerlendirildiği durumlarda, geometrik farklılıkların oluşturulacak sonlu parçaların etkileşimine olumsuz etkisinin önüne geçilmelidir. Aksi takdirde otomatik mesh tekniği kullanılarak oluşturulan modelde olduğu gibi deformasyon arttıkça sonlu parçaların birbiri ile etkileşimi kesintiye uğrayacak, program ya yakınsama hatası verip analizi sonlandıracak ya da analizde olduğu gibi rijit davranış göstermesi gereken kaynak dikişi yırtılacaktır. Bu sebeple farklı kesit geometrisine sahip parçaların bir arada değerlendirildiği analizlerde kullanılan mesh tekniği çözüm sonuçlarını etkilediği görülmüştür. Bu gibi durumlarda sonlu parçalara ayırma işini programa değil, kendi istediğimiz doğrultuda manuel olarak

yapılması, sonlu parçaların boyutu, şekli ve yoğunluğuna tasarımcı tarafından karar verilmesi doğru olacaktır. Bununla birlikte sonlu elamanlar programların da otomatik mesh uygulaması sabit geometrili ve lokal burkulma gibi öngörülemeyen şekil değiştirmelerin oluşmadığı modellerde kullanılmasında bir sakınca yoktur. Kaynaklar Davies, G., Crockett, P., 1996. The Strength of Welded T-DT Joints In Rectangular and Circular Hollow Section Under Variable Axial Loads. Elsevier Science Ltd. 1996. Davies, G., 1998. Static Behaviour of Welded Rectangular Hollow Section Connections. Mechanics and Design of Tubular Structures, International Centre for Mechanical Sciences Volume 394, pp 1-52. Design Guide 3, 2009. For Rectangular Hollow Section (Rhs) Joints Under Predominantly Static Loading. Comité International Pour Le Développement Et L étude De La Construction Tubulaire. Mashiri, F.R., Zhao, X. L., 2004. Plastic Mechanism Analysis Of Welded Thin-Walled T-Joints Made Up Of Circular Braces And Square Chords Under In- Plane Bending. Thin-Walled Structures, 42, 759 783. Mashiri, F.R., Zhao, X. L., 2009. Square Hollow Section (SHS) T-Joints With Concrete-Filled Chords Subjected To In-Plane Fatigue Loading In The Brace. Thin- Walled Structures, 48, 150 158. Wardenier, J., 1982. Hollow Section Joints. Delft University Press, Delft. Wardenier, J., Vegte, G.J. van der, Liu, D.K., 2007a. Chord Stress Function For Rectangular Hollow Section X And T Joints. Proceedings 17th International Offshore And Polar Engineering Conference, Lisbon, Portugal, IV, 3363-3370. Zhao, X. L., 2000. Deformation Limit And Ultimate Strength Of Welded T-JointsIn Cold-Formed RHS Sections. Journal of Constructional Steel Research, 53, 149 165. Garlock, M.M., Ricles, J.M., Sause, R., 2005. Experimental Studies Of Full-Scale Post Tensioned Steel Connections. Journal Of Structural Engineering, March 2005, 438-448. Jeffrey, A., 1993. Moment connections between rectangular hollow sections. Packer Journal of Constructional Steel Research Volume 25, Issues 1 2,, Pages 63 81 Special Canadian Issue. Koning, C.H.M. de, Wardenier, J., 1984. The Static Strength Of Welded Joints Between Structural Hollow Sections Or Between Structural Hollow Sections And H-Sections. Delft University Of Technology, Delft, Part 2: Joints Between Rectangular Hollow Sections, Stevin Report 6-84-19. Korol, R.M., El-Zanaty, M., Brady, F.J., 1977. Unequal Width Connections Of Square Hollow Sections In Vierendeel Trusses. Canadian Journal of CivilEngineering, 4, 190-201. Mang, F., Bucak, Ö., Wolfmuller, F., 1983. The Development Of Recommendations For The Design Of Welded Joints Between Steel Structural Hollow Sections (T- And X-Type Joints). University of Karlsruhe, Germany, Final Report on ECSC Agreement 7210 SA/l 09 and CIDECT Program 5AD. Mashiri, F.R., Zhao, X. L., Grundy P., 2004. Stress Concentration Factors and Fatigue Behavior of Welded Thin - Walled CHS-SHS T-Joints Under In- Plane Bending. Engineering Structural 26, 2005, 1861-1875. 39