Çelik yapılarda kolon taban plakaları, taban destek plakaları ve ankrajların analitik olarak incelenmesi
Analytical investigation of column base plates, base support plates and anchors in steel structures
Yazar: MELİKŞAH ÖZAY
Danışman: PROF. DR. ALİ KÖKEN
Konya Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Yapı Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Çelik yapılarda kolon taban plakasının tasarımı oldukça önem taşımaktadır. Bu çalışma kapsamında çelik yapılarda taşıyıcı sistemin en önemli yapı taşlarından biri olan çelik kolon taban plakası birleşiminin detayları hakkında açıklamalar yapılmıştır. Çelik kolon-temel birleşim yerinde kullanılacak taban plakası, ankraj ve bulonlar hakkında bilgilendirmelerde bulunulmuştur. Bağlantıdaki elemanların özellikleri ve kullanımı hakkında detaylar verilmiştir. Analizlerde kullanılan program hakkında detaylı bilgiler verilmiş ve arka plandaki teorik bilgilerden bahsedilmiştir.
Bu çalışmada, değişken parametrelerle oluşturulan birleşimlerin statik yüklemeler doğrultusunda yapılan analizleri neticesinde birleşim elemanlarında meydana gelen gerilme ve deformasyonlar karşılaştırılarak değerlendirmelerde bulunulmuştur. Taban plakası kalınlık farklılıkları, ankraj elemanlarının çap ve adet farklılıkları, berkitme levhaların kullanımının birleşime etkileri incelenerek yorumlanmıştır. Mühendislik hizmetlerinde çelik bağlantı hesaplarında kullanımı tercih edilen sonlu elemanlar yazılımı olan IDEA Statica programı kullanılarak analizler yapılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre çelik kolon taban plakası tasarımında olumlu ve olumsuz yönler ele alınarak çıkarımlarda bulunulmuştur.
Analizler doğrultusunda rijitleştirilmiş kolon taban plakasındaki birleşiminin, berkitme levhası kullanılmayan birleşime göre daha iyi sonuçlar verdiği gözlemlenmiştir. Taban plakasının kolon başlığı ile birleştirilmiş bölgelerde, ankraj ve çevresinde oluşan gerilmelerin berkitme levhası kullanımında oldukça azaldığı görülmüştür. Bu sebeple rijitleştirilmiş birleşimlerde berkitme plakası kullanımının, birleşim için oldukça yararlı olacağı görülmüş ve kullanımı önerilmiştir. Berkitme levhası kullanımının, çelik kolon taban plakası birleşiminde diğer elemanlardaki gerilme ve deformasyonları olumlu yönde etkilediği belirtilmiştir. Taban plakası kalınlığının birleşim elemanlarının gerilme ve deformasyonları üzerinde önemli bir etkisinin olduğu gözlemlenmiştir. Ankraj çaplarının ve adetlerinin ise birleşimdeki gerilme ve deformasyonları etkilediği tespit edilmiştir.

Abstract:
The design of the column base plate is very important in steel structures. In this study, the details of the steel column base plate joint, which is one of the most important building blocks of the structural system in steel structures, are explained. Information about the base plate, anchors and bolts to be used at the steel column-foundation joint is given. Details about the properties and usage of the elements in the connection are given. Detailed information about the program to be analyzed is given and the theoretical information in the background is mentioned.
In this study, the stresses and deformations occurring in the joint elements as a result of the analysis of the joints formed with variable parameters in the direction of static loads were compared and evaluated. The effects of base plate thickness differences, anchor element diameter and number differences, and the use of reinforcing plates on the joint are analyzed and interpreted. Analyses were performed using the IDEA Statica program, which is the preferred finite element software for steel connection calculations in engineering services. According to the results obtained, positive and negative aspects of steel column base plate design are discussed and conclusions are made.
According to the analyses, it is observed that the joint of the rigidized column at the base plate gives better results than the joint without the use of the bracing plate. In the areas where the base plate is connected with the column head, it is observed that the stresses in and around the anchorage are significantly reduced with the use of berming plates. For this reason, it was observed that the use of berming plates in rigidized joints would be very beneficial for the joint and its use was recommended. It is stated that the use of berming plates positively affects the stresses and deformations in other elements in the steel column base plate joint. It was observed that the thickness of the base plate has a significant effect on the stresses and deformations of the joint elements. Anchor diameters and number of anchors were found to affect the stresses and deformations in the joint.