Çelik birleşim araçlarının yangın sonrası davranışının incelenmesi
Investigation of the post-fire behavior of steel joint tools
Yazar: SEDA AKDUMAN
Danışman: DOÇ. DR. MEMDUH KARALAR ; DR. ÖĞR. ÜYESİ NECATİ MERT
Zonguldak Bülent Ecevit Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Eğilme = Bending ; Sonlu elemanlar = Finite elements ; Yangın = Fire ; Çelik = Steel

Özet:
Çelik yapılarda ısı, yapının taşıma gücünde etkili olmaktadır. Çünkü çelik malzemenin mukavemeti ısı ile değişmekte; bu durum da yapının taşıma gücünü etkilemektedir. Çelik yapıların davranışı birleşim bölgelerinin dayanımı ile doğrudan ilişkilidir. Isı etkisi ile birleşim bölgeleri dayanımını kaybetmekte, bu durum da birleştirilen elemanların taşıma gücünü kaybetmesine sebebiyet vermektedir. Dolayısıyla çelik yapıların ısı etkisi altındaki davranışını anlayabilmek için birleşim bölgelerinin davranışının iyi analiz edilmesi gerekmektedir.
Çelik, 600 C'nin altında ısıya maruz kalıp soğuduğunda ısı etkisiyle kaybettiği mekanik özelliklerini geri kazanabilmektedir. Bu özellik sayesinde çelik, soğuduktan sonra tekrar kullanılabilmektedir. Böyle bir durumda da yapıya maruz kaldığı ısının verdiği zararı belirlemek önem kazanmaktadır. Çünkü yapıyı ısıya maruz kaldığı için yıkmak yüksek maliyetli olacaktır. Fakat yapının kullanılmaya devam etmesi durumunda da ısının oluşturabileceği negatif etkilerin öngörülmesi önem kazanmaktadır. Bu amaçla çelik birleşim araçlarının, ısı etkisinden sonraki davranışı deneysel veya numerik olarak belirlenmelidir.
Söz konusu tez çalışmasında farklı birleşim detaylarının ısı sonrası davranışlarını belirlemek hedeflenmiştir. Bu amaçla yüksek bütçeli yangın deneyleri yerine; sadece birleşim araçları limit eşik olan 600 ̊C'de ısıtılarak, birleşimin ısı sonrası davranışının belirlenmesi amaçlanmıştır.
Çalışmada sekiz farklı birleşim modeline ait birleşim araçları belirtilen derecede ısıtılarak, elemanlar soğuduktan sonra çelik çerçeveler oluşturulmuştur. Isı etkili/ısı etkisiz çelik çerçevelere üç noktalı eğilme deneyleri uygulanarak, ısının birleşimler üzerindeki etkisi ortaya konulmuştur. Elde edilen deney verileri sonlu eleman modelleri ile doğrulanmıştır. Böylece deney ile doğrulanan sonlu elemanlar modellerinin farklı kombinasyonlar için kullanılarak, deney yapmadan ısı etkisini tahmin edebilmek amaçlanmıştır. Doğrulanan sonlu elemanlar modelleri kullanılarak, model bütün yapıya aynı ısı verilmiş ve her durum birbiri ile kıyaslanmıştır.
Tez çalışmasının son aşamasında ise seçilen birleşim modellerinin ısıdan önce ve ısıdan sonra olmak üzere on iki adet farklı fay etkisinde deprem sonrası davranışları karşılaştırılmıştır. Böylece, ısının farklı birleşim araçları ve yapı üzerindeki etkisi ile yangından sonra deprem olması durumunda yapının karşılaşabileceği negatif etkiler aynı çalışmada ortaya konulmuştur

Abstract:
Heat is effective on the bearing capacity of the structure in steel structures. Because, the strength of the steel changes with heat; this also affects the bearing capacity of the structure. The behavior of steel structures is directly related to the strength of the joints. The joints lose their strength, which causes the combined elements to lose their bearing capacity with the effect of heat. Therefore, in order to understand the behavior of steel structures under the influence of heat, the behavior of the joints should be well analyzed.
When the steel is exposed to heat below 600 ̊C and cooled, it can regain its mechanical properties lost by the effect of heat., The steel can be reused after cooling because of this reason. In such a case, it becomes important to determine the damage caused by the heat to which the structure is exposed. Because it will be costly to demolish the structure as it is exposed to heat. However, if the building continues to be used, it is important to anticipate the negative effects of heat. For this purpose, the behavior of steel joining tools after the effect of heat should be determined experimentally or numerically.
In the thesis study, it is aimed to determine the post-fire behavior of different joint details. For this purpose, instead of expensive fire experiments; It is aimed to determine the post-fire behavior of the joint by heating only the joint tools at 600 ̊C, which is the limit value.
In the study, the joining tools belonging to eight different combination models were heated to the specified degree, and steel frames were formed after the elements were cooled. Three-point bending tests were applied to fire effective/fire ineffective steel frames, and the effect of fire on the joints was revealed. Obtained experimental data were verified with finite element models. Thus, it is aimed to estimate the fire effect without experimenting by using the finite element models verified by experiment for different combinations. Using the validated finite element models, the model is given the same fire to the whole structure and each case is compared with each other.
In the last stage of the thesis, the post-fire behavior of the selected combination models under the influence of twelve different faults, before and after the fire was compared. Thus, in the same study, the effects of fire on the different joining tools and the negative effects that the structure may encounter in case of an earthquake after a fire are revealed in the same study.