Hafif çelik çerçeve sistemlerin tepe birleşim bölgesinin sonlu eleman analizleri ile optimizasyonu
Optimization of lightweight steel portal frames by finite element analyses
Yazar: FERHAN ÖZTÜRK
Danışman: DOÇ. DR. SELİM PUL
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Hafif çelik çerçeve sistemler uygulamada giderek artan bir kullanım alanı bulmaktadır.
Ancak, teknik literatürde ve özellikle yerli ve yabancı standartlarda konuyla ilgili mevcut
bağıntı, hüküm ve öneriler henüz geleneksel çelik yapılar için geçerli olanlar kadar
kesinleşmiş değildir. Dolayısıyla bu çalışmayla, bir hafif çelik çerçeve tepe birleşim
bölgesinin farklı tasarımları üzerinde yapılacak sonlu elemanlar analizleriyle optimum
birleşim bölgesi tasarımının belirlenmesi amaçlanmıştır. Dört asıl bölümden oluşan
çalışmanın birinci bölümde, demir-çelik malzeme, hafif çelik elemanlar, bu elemanların
uygulamadaki kullanım alanları ile analiz ve tasarım yöntemleri kısaca tanıtılmakta, konuyla
ilgili daha önce gerçekleştirilen bazı çalışmalar sunulmaktadır. İkinci bölümde, bir hafif çelik
çerçeveye ait tepe birleşim bölgesinin sonlu elemanlar yöntemiyle doğrusal olmayan
analizleri Abaqus v6.12 yazılımı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Üçüncü bölümde, bu
analizlerden elde edilen sonuçlar sunularak irdelenmekte, dördüncü bölümde ise çalışmanın
tümünden çıkarılan sonuç ve öneriler sunulmaktadır. Bu son bölümü kaynaklar listesi ve öz
geçmiş izlemektedir.
Sonuç olarak bu çalışmayla, tepe birleşim bölgesi davranışının birleşim levhası
elemanlarında oluşan yerel burkulmalar ve delik geometrilerinin bozulmasına bağlı olduğu,
yerel burkulmaların eş zamanlı olarak başladığı modeller yerine profiller arası mesafenin en
az, gövde levhasının rijitleştiricili ve üst başlığın dudaklı olduğu tasarımın amaçlanan
optimum tasarım olarak kabul edilebileceği ortaya konulmuştur.

Abstract:
Lightweight portal frames are increasingly being used in practice. However, related
formula, provision and suggestions are not as precise as for those of conventional steel
structures in technical literature, particularly in national and international standards. Therefore
with this study, optimum connection plate design of a lightweight portal frame was aimed at
by performing finite element analyses of various connection plate designs. Within the first
chapter of this study being composed of four main chapters, iron-steel material, lightweight
members, usage of those members as well as analysis and design methods are briefly
described, some previous research related to this study are presented. In the second chapter,
description of nonlinear finite element analyses of apex connection of a lightweight portal
frame were performed by using Abaqus v6.12 software is given. In the third chapter, the
results obtained from those analyses are discussed and the last chapter, where the results and
suggestions derived from this study were presented, was followed by references and personal
background.
As of the results of this study, it is concluded that apex connection behaviour is highly
influenced by local buckling of connection plates and excessive deformation of bolt holes.
Additionally, the model with the least distance between profiles, stiffened apex plate and
lipped compression plate was suggested to be the optimum design, instead of models which
local buckling of apex and compression plates occurs simultaneously.