Kutu kesitli kiriş-kolonların berkitmesiz alın levhalı kaynaklı moment aktaran birleşimleri için süneklik detaylarının incelenmesi
Investigation of ductility details for without ribbed end-plate welded moment resisting connections of box section beam-columns
Yazar: BOĞAÇHAN BAŞARAN
Danışman: DOÇ. DR. ZEKİ AY
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Bir çelik yapı, deprem etkisine maruz kaldığı zaman, depremin yapıya uyguladığı enerji ile yapının kinetik enerjisi,  geri dönen elastik şekil değiştirme enerjisi, viskoz sönüm enerjisi ve geri dönmeyen (tüketilen) histerik enerji arasındaki denge, yapının deprem etkisi altında davranışını belirler. Depremin başlangıcında veya orta şiddetli depremler için, tüm sismik enerji sönüm tarafından dengelenir. Şiddetli depremler için, sönüm enerjisinin, depremin uygulamış olduğu enerjiden küçük olması halinde ise, sönüm enerjisi ile depremin uygulamış olduğu enerji arasındaki fark, histerik enerji ile dengelenir. Bu fark yapının düktilitesini tanımlar. Depreme dayanıklı yapı tasarımı uygulamalarında, düktilite terimi plastik deformasyonlar sayesinde tüketilen enerjiyi ifade eder ve yapının deprem etkisine karşı koyabilme kabiliyetini ifade etmek için kullanılır. 

Ülkemizde halen yürürlükte olan deprem yönetmeliği (TDY-2007) çelik yapılar ile ilgili 4.cü bölümü birleşim detayları ile ilgili önemli hükümler içermektedir. Yönetmeliğe göre, yapının plastik deformasyonlarla, depremin yapıya yüklemiş olduğu enerjiyi sönümleme kabiliyetinin göz önüne alınabilmesine olanak sağlamak maksadı ile, Eşdeğer Deprem Yükü uygulanmaktadır. Bu yöntemde yapının sönümlemesinin belirlenmesinde taşıyıcı sistem davranış katsayısının R kullanılmaktadır. TDY-2007?nin Çelik Binaların Deprem Dayanıklı Tasarımı ile ilgili 4.cü bölümde çelik taşıcı sistemler süneklik düzeyi normal ve süneklik düzeyi yüksek sistemler olarak tanımlanmakta bu koşullarla ilgili, TDY-2007 Bilgilendirme Eki 4A?da I profilleri için geçerliliği kanıtlamış olan kiriş-kolon birleşim detaylarını tanımlanmıştır. Kutu profilleri yapıların bağlantı davranışı UBC, IBC ve Eurocode 8 ve FEMA 356 gibi yönetmeliklerde de yeterli olmamakla birlikte yer almaktadır. Türkiye'de, kullanımı yaygın olarak kullanılmasına rağmen yönetmeliklerdeki bu eksiklikler büyük sorunlara yol açabilecek durumdadır. Bu nedenle, çalışmada, bu kutu profilleri yapılar için birleşim süneklik detaylarının incelenmesi amaçlanmaktadır.

Bu çalışmada,  kutu kesitli kiriş-kolonların berkitmesiz alın levhalı kaynaklı moment aktaran birleşiminin süneklik detayları incelenecektir. Berkitmesiz alın levhalı kaynaklı moment aktaran birleşimlerde,  profil boyutlarının ve malzeme özelliklerinin düzlem de burkulma, şekil değiştirme oranı, yükleme sayısı gibi değişik parametrelerin dönme kapasitesinin üzerine etkisi sayısal ve deneysel olarak incelenecektir. Çelik elemanların plastik mafsallarının dönme kapasitesi Sap2000 ve Ansys programları yardımı ile sonlu elaman yöntemi kullanılarak belirlenmeye çalışılacaktır. Çok sayıda model için, sayısal analizler gerçekleştirilerek elde edilen sonuçlar ile,  deneylerden elde edilecek sonuçlar karşılaştırılarak verilecektir.

Anahtar Kelimeler: Türk Deprem Yönetmeliği 2007, Kutu kesitli kiriş-kolonlar, alın levhalı kaynaklı moment aktaran birleşim, süneklik detayı, moment aktaran çelik çerçeve sistemler.

Abstract:
Dynamic response of a steel structure to a seismic input energy is based on the application of energy concepts through the use of an energy balance among kinetic energy, recoverable elastic strain energy, viscous damped energy, and irrecoverable hysteric energy, when the structure is subjected to earthquake excitation. At the beginning of an earthquake or for a moderate earthquake, all input energy is balanced by damping. For severe earthquakes, when the input energy is greater than damping, The difference is balanced by hysteric energy, which implies the ductility of the structure. In the common practice of earthquake resistant design, The term ductility is used for evaluating the performance of structures, by indicating the quantity of seismic energy which may be dissipated through plastic deformations.

In Turkish earthquake code (TEC-2007), chapter 4, the connection details are provided. According to Turkish earthquake code, Equivalent Earthquake Load Design is given for energy based design process considering plastic deformations. R (Ductility factor) is used for this method. Again, in   chapter 4, ductile building behavior is defined. For a steel frame, higher ductility level is defined in addition to moment resistant frames. Appendix 4A is dedicated to connection details for I profiles. Box profile details are not given in this part. Therefore connection behavior of structures with box profiles is not clear UBC, IBC and Eurocode 8 and FEMA 356 give some details but not enough information can be obtained in this manner. In Turkey, box profiles are used in common but this information is missing that can cause important damage and problems.  In the present study, it is aimed to give some details about connection problem for structures with box profiles.

In the present study, it is aimed to investigation on ductility details of moment resisting welded connections of end plate of beam and columns. For without ribbed end plate moment resisting connections, the effects of different types of parameters such as dimensions, material properties, in plane of plane buckling, will be investigated analytically and experimentally. Plastic hinges will be investigated through different programs such as ANSYS, and SAP2000. Analytical results will be compared with experimental research results. Effects of material properties, member dimensions, moment variation, buckling types, strain rate will be considered in the analytical and experimental investigation.
Keywords: Turkish Earthquake code 2007, Box section beam columns, end plate welded moment resisting connections, ductility details, moment resisting steel frames.