IPE çelik konsol kirişlerin yanal burulmalı burkulmasının deneysel olarak incelenmesi ve enerji yöntemleri ile analitik hesabı
Experimental investigation of lateral torsinal buckling of cantilever steel IPE beams and analytical calculation using with energy approach
Yazar: AHMET LOKMAN DEMİRHAN
Danışman: PROF. DR. ÖZGÜR ANIL
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
İnce cidarlı çelik yapı elemanları günümüz tekniğinde çokça kullanılan yapı elemanlarıdır. Fakat bu elemanlar (I, H vs.) genelde çok düşük burulma rijitliğine sahip olmalarından dolayı önemli stabilite problemlerine sebep olabilmektedirler. Yanal burkulma genellikle burulma veya yatay hareket yapması engellenmemiş ince cidarlı elemanlarda meydana gelmektedir. Yanal burulmalı burkulma, sistemin kuvvetli asal eksene göre eğilme kuvveti altında, zayıf ekseni doğrultusunda yer değiştirme ve dönmesine sebep olan yükün, kirişin farklı düzlemlerinde meydana gelecek eğilme, burulma ve çarpılma etkisinin bileşkesinden meydana gelen bir davranış olarak ifade edilmektedir. Yapılan literatür taraması sonucunda çelik yapılarda yangın olarak kullanılan IPE tür profiller için yanal burulmalı burkulma stabilite bozulması için yapılan kapsamlı deneysel bir çalışmanın olmadığı görülmüştür. Bu nedenle deneysel bir çalışma planlanmış ve çalışma kapsamında farklı boylardaki 9 adet IPE160 konsol kiriş deney elemanı, üst başlık, alt başlık ve kayma merkezinden uygulanmak üzere monotonik artan düşey tekil yükleme etkisi altında laboratuar ortamında test edilmiştir. Testler sonucunda deney elemanlarının maksimum taşıma gücü, maksimum düşey ve yatay deplasman değerleri, maksimum konsol ucu burulma açısı değerleri, maksimum yük düzeyindeki rijitlik ve enerji tüketim kapasiteleri hesaplanmıştır. Deneysel çalışmanın yanı sıra, kirişin kritik elastik yanal burulma burkulma yükünü hesaplamak için eşsiz bir kapalı-form analitik formülasyon oluşturulmuştur. Analitik çalışmalardan elde edilen sonuçlar deneysel sonuçlar ile karşılaştırılmış ve ne ölçüde başarılı sonuçlar elde edilebildiği yorumlanmıştır.

Abstract:
Structural steel profiles with thin wall thickness are widely used structural components in steel constructions nowadays. However, as these components generally have little torsional rigidity, they may create stability problems. Lateral buckling mostly occurs because of the components with thin wall thickness whose ability of torsion and lateral movement is not prevented. Lateral torsional buckling is defined as the combination of displacement and twisting of the system from the strong axis to weak axis and bending, torsion, distortion effects on the different locations of the beam due to the bending load in major axis. After literature research, it is seen there is no comprehensive experimental study about stability losses due to lateral torsional buckling for IPE type steel sections which are widely used in steel structures. Therefore, an experimental study is planned and within the scope of this study, 9 samples of IPE160 steel section with different lengths are prepared as cantilever beams. In laboratory conditions, test is conducted with monolithically increasing vertical point loads which are applied to upper flange, lower flange and shear center of the samples. After the tests, maximum load carrying capacity, maximum vertical and horizontal deflections, maximum end point torsion angle, the rigidity on maximum load level and energy absorption capacities of the samples are calculated. Besides the experimental study, a unique closed-form analytic method for calculation of critical elastic lateral torsional buckling load is developed. The results obtained from analytical studies are compared with the results of experimental studies so the success level of these works is discussed.