Soğukta şekil verilmiş ince cidarlı çelik malzemeden üretilen tüp kesitli(CFST) yapı elemanlarının eksenel basınç altındaki davranışı(deneysel ve analitik)
Behavior of structural members produced thin walled cold formed steel tubular sections(CFST)under axial compression (experimental & analytical)
Yazar: BURAK EVİRGEN
Danışman: PROF. DR. AHMET TUNCAN
Anadolu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Gerilme = Stress

Özet:
Yapı elemanlarında yükler ve yükleme durumlarına göre farklı bölgelerde çekme ve basınç gerilmeleri oluşmaktadır. 1850'li yıllardan itibaren bu iki gerilmeyi de aynı kesitte karşılayabilecek en uygun malzemenin kompozit bir yapıya sahip olan donatılı beton olduğu görülmüştür. Fakat son yıllarda beton dolu çelik tüp (Concrete Filled Steel Tube - CFST) elemanlar üzerinde gerçekleştirilen çalışmalar yapı mühendisliği açısından önem kazanmıştır. Bu sistem normal bir yapı imalatı sırasında kalıp sistemi sökülmeden yapının hızlı bir şekilde imalatını sağlamaktadır. Çelik eleman betonu sararak etriye mantığı ile yanal genişlemesini engelleyecektir. Çelik tüp kalıp olarak kullanıldığı gibi hem boyuna hem de enine donatı görevi görecektir. İç kısımdaki beton çekirdek ise eksenel kuvvete karşı koymakla birlikte çeliğin içeri doğru burkulmasını engellemektedir.Bu çalışmada; öncelikle malzeme özelliklerinin belirlenebilmesi maksadı ile beton basınç, elastisite modülü, çelik çekme ve sürtünme deneyleri yapılmıştır. 64 adet beton dolu çelik tüp numunesi üzerinde eksenel basınç deneyleri gerçekleştirilmiştir. Numunelerdeki genişlik/kalınlık (b/t) oranı, beton basınç dayanımı ve kesit geometrik şekli değişkenlerinin; eksenel taşıma kapasitesi, maksimum yük, birim kısalma, süneklik ve burkulma üzerine etkileri araştırılmıştır. Bu kapsamda b/t oranları 18.75, 30.00, 50.00, 100.00; beton basınç dayanımları 10, 20, 30 MPa ve kesitler dairesel, düzgün altıgen, dikdörtgen ile kare seçilmiştir.Numunelerin sonlu elemanlar programı (ABAQUS) ile analitik olarak modellenmesi yapılarak sonuçlar karşılaştırılmıştır. Sonuçların; yapı sektörüne çelik ve betonun birlikte kompozit olarak kullanımına ilişkin yenilikçi bir bakış açısı sağlayarak tasarım aşamasında hem ekonomik açıdan hem de mühendislik muhakemesi bakımından avantajlı bir çözüm olanağı sunması beklenmektedir.

Abstract:
In the structural members tension and compression stresses occur at different regions according to the loads and load conditions. Since 1850s it can be seen that optimum resisting section against these stresses at the same member is the reinforced concrete which has a composite structure. But recent studies about concrete filled steel tubes (CFST) become important in the structural engineering area. This system provides quick construction without removing formwork. Steel member prevents the lateral expansion of concrete as done by stirrups. Steel tube performs both longitudinal and lateral reinforcement as well as is it used as formwork. Concrete core resists axial force, at the same time it prevents buckling of steel to the inside direction of the tube.In this study compression of concrete, modulus of elasticity, steel coupon and friction tests are performed in order to determine the material properties. Sixty four concrete filled steel tube specimens are used for axial compression tests. Effect of width/thickness (b/t) ratio, compressive strength of concrete and geometrical shape of cross section parameters on axial bearing capacity, ultimate load, strain, ductility and buckling are investigated. Within this purpose 18.75, 30.00, 50.00, 100.00 b/t ratio values; 10, 20, 30 MPa concrete compressive strength values and circular, hexagonal, rectangular and square shaped cross sections are chosen.Analytical models of specimens are developed using finite element program (ABAQUS) and the results are compared and presented. The presenting of solutions in terms of both economical and engineering point of view, design procedure can be expected that results provide an innovative perspective for using of steel and concrete together as a composite material.