Ansys Workbench kullanılarak farklı çelik bağlantıların doğrusal olmayan sonlu elemanlar analizi
Nonlinear finite elements analysis of different steel connections using Ansys Workbench
Yazar: ERTUĞRUL KURT
Danışman: DOÇ. DR. ALİ KÖKEN
Konya Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / İnşaat Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Doğrusal olmayan analiz = Nonlinear analysis ; Rijit bağlantı = Rigid connection ; Sonlu elemanlar analizi = Finite element analysis ; Yapı çeliği = Structural steel ; Yarı-rijit = Semi-rigid

Özet:
Yüksek süneklik kapasiteleri ve tekrarlı yükler altında enerji yutma özelliklerinden dolayı, moment aktaran sünek çelik çerçeve sistemler deprem bölgelerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Yapıların hasar görmeden istenen performansı göstermesi için modellenmesinde en uygun ve doğru kesitlerin seçilmesi, birleşim bölgelerinin seçilen kesitlerden daha rijit olması ve en uygun sistemin seçilerek yapıdan beklenen enerji yutma ve maruz kalacağı yükler altında istenen dayanımı göstermesi istenmektedir. 1994 Northridge depreminden sonra yapılan incelemeler sonucunda önerilen çelik birleşim türleri FEMA-350 adlı raporda sunulmuştur. Bu raporda sunulan birleşimlerden bazıları TBDY – Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği'nde de yer almaktadır.

Bu tez kapsamında moment aktaran ve yarı – rijit çelik kolon – kiriş birleşimlerin monotonik ve çevrimsel yükleme altında doğrusal olmayan sonlu elemanlar analizi ile performanslarının değerlendirilmesi amaçlanmıştır. Sonlu elemanlar analizi yapılacak olan birleşimlerin analizlerini yapmadan önce, sonlu elemanlar modellerinin doğrulanması amacıyla literatürden deneysel analizi yapılmış alın levhalı bulonlu kolon – kiriş birleşimin sonlu elemanlar analizi yapılmış ve bu çalışmanın sonuçları deneysel analiz çalışma sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Bu çalışmada elde edilen sonuçlar ile literatürdeki deneysel analiz çalışmasında elde edilen sonuçların birbiriyle uyumlu olduğu görülmüştür.

Moment aktaran birleşimlerden EMHF ve EMTF birleşimlerinin, EMF birleşim örneğine göre daha fazla moment taşıma kapasitesine sahip olduğu ve plastik mafsal oluşumunun kolon başlık yüzeyinden oldukça uzakta hasar durumunun meydana geldiği görülmüştür. Yarı – rijit birleşimlerde EPW birleşim örneğinin EP, DS ve DSD birleşimlerine göre moment taşıma kapasitesinin fazla olduğu ve diğer birleşimlere göre daha rijit olduğu görülmüştür. Plastik mafsal ve hasar durumunun kirişte meydana geldiği görülmüştür. REMF birleşim örneğinde kolon başlığından belirli bir mesafede yapılan, kirişin başlığında belirli bir oranda yapılan azaltmalar ile plastik şekil değiştirmelerin bu bölgede oluştuğu görülmüştür.

Abstract:
Moment - transmitting ductile steel frame systems are widely used in earthquake zones due to their high ductile capacity and energy absorption properties under cyclic load.In the modeling of structures to show the desired performance without being damaged, it is desired to choose the most suitable and correct sections, the junction areas to be more rigid than the selected sections and the most suitable system. As a result of the investigations made after the 1994 Northridge earthquake, the recommended steel joint types are presented in the FEMA -350 report. Some of the combinations presented in this report are also included in the TBDY-Turkey Building Earthquake Code. 

This thesis, is aimed to evaluate the performance of moment-transmitting and semi-rigid steel column-beam connections under monotonic and cyclic loading by non-linear finite element analysis. Before analyzing the connections to be made with finite element analysis, an experimental analysis was made from the literature in order to verify the finite element models, and the left element analysis of the butt plate bolted column - beam connection was made and the results of this study were compared with the results of the experimental analysis study. It has been observed that the results obtained in this study and the results obtained in the experimental analysis study in the literature are compatible with each other.

It has been observed that EMHF and EMTF joints, which are moment-transferring joints, have more moment carrying capacity than the EMF junction example, and the damage situation occurs quite far from the column head surface of the plastic hinge formation. It has been observed that the EPW joint pattern in semi-rigid connections is more rigid and moment carrying capacity of the EPW connection sample is higher than the EP, DS and DSD joints. It was also observed that the plastic hinge and damage occurred in the beam. In the REMF connection example, it has been observed that plastic deformations occur in this region with reductions made at a certain distance from the column head and at a certain rate in the beam head.