Çelik kiriş ile kolon birleşimlerinin sonlu elemanlar yöntemi ile incelenmesi
Investigation of steel beam to column connections using finite element method
Yazar: MOHAMMAD HAROON EHSAN
Danışman: DOÇ. DR. MUTLU SEÇER
İzmir Katip Çelebi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Kiriş-kolon birleşimi = Beam-column collection ; Moment-eğrilik ilişkisi = Moment curvature relationship ; Rijit diyafram modeli = Rigid diaphragm model ; Sonlu elemanlar yöntemi = Finite element method ; Çelik çerçeveler = Steel frames

Özet:
Çelik yapıların tasarımında malzeme, geometri gibi temel özelliklerinin yanında kiriş ile kolon birleşim davranışının da dikkate alınması gereklidir. Yapı modellerinin pratik şekilde kurulabilmesi açısından kiriş ile kolon birleşimleri genellikle ideal mafsallı veya tam rijit olmak üzere iki şekilde uygulanmaktadır. İdeal mafsallı birleşimlerin dönme serbestlik derecesi açısından sınırlandırılmamış olup moment aktarmadığı, tam rijit birleşimlerin ise dönme serbestlik derecesi engellenmiş olup tüm momenti aktardığı farz edilir. Hâlbuki pratikte hem bir miktar dönme yapan hem de bir miktar moment aktaran üçüncü bir birleşim tipi bulunmaktadır. Bu tip birleşimler yarı-rijit birleşim olarak adlandırılmaktadır. Çelik kiriş ile kolon birleşimleri davranışlarının tanımlanabilmesi için moment dönme ilişkilerinin incelenmesi gereklidir. Bu çalışmada çelik yapılarda kullanılan kiriş ile kolon birleşimlerinin davranışlarının incelenmesi ve yarı-rijit davranışın önemi araştırılmıştır. Çalışmada çelik kiriş ile kolon birleşimleri sonlu elemanlar yöntemi ile modellenmiş ve hesap sonuçları literatürde yer alan birleşimler dikkate alınarak incelenmiştir. Çelik kiriş ile kolon birleşimlerinin yarı-rijit davranışlarına göre moment–dönme ilişkileri elde edilmiş ve çerçeve sisteme yansıtılarak doğrusal olmayan yapı davranışı incelenmiştir. Ayrıca, çalışmada imalat hatalarını temsil etmek amacıyla bulonlu birleşimlerde birer adet bulonun birleşimde yer almaması, hesap öngerme değerlerinin tam değer olarak uygulanamaması gibi çeşitli imalat hatası durumları incelenmiş, çerçeve sistemler üzerine olan etkileri sayısal olarak araştırılmıştır.

Abstract:
In the design of steel structures, it is necessary to take into account the behavior of beam to column connections, as well as basic features such as material and geometry. In order to establish practical building models, beam to column connections are generally applied in two ways, ideally pinned or fully rigid. Ideally pinned connections are assumed to be unconstrained in terms of rotational degrees of freedom and do not transmit moment, while fully rigid connections are assumed to have restricted degrees of freedom and transfer all moments. However, in practice, there is a third type of connection that allows some rotation and transmits some moment. These types of connections are called semi-rigid connections. In order to define the behavior of steel beam to column connections, it is necessary to examine the moment-rotation relationships. In this study, the behavior of beam to column connections used in steel structures and the importance of semi-rigid behavior are investigated. In the study, steel beam to column connections were modeled using the finite element method, and the calculation results were examined by considering the connections in the literature.  According to the semi-rigid behavior of the steel beam to column connections, the moment-rotation relations were obtained and the non-linear structure behavior was examined by reflecting the frame system. Besides, various manufacturing errors such as the absence of one bolt in the bolted joints, the inability to apply the pretension values as full values were examined in order to represent the manufacturing defects, and their effects on the frame systems were investigated numerically.