Çelik yapılarda bulonlu kolon-kiriş birleşiminin analitik olarak incelenmesi
Analytical investigation of bolted column-beam connection in steel structures
Yazar: SAMET OĞUZHAN DOĞAN
Danışman: DOÇ. DR. ŞENOL GÜRSOY
Karabük Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Çelik = Steel ; Çelik kirişler = Steel beams ; Çelik kolonlar = Steel columns ; Çelik yapılar = Steel structures

Özet:
Çelik yapıların tasarımlarında farklı kolon-kiriş birleşim türleri kullanılmaktadır. Bu durum da farklı kesit etkilerinin dolayısıyla da farklı yerdeğiştirme ve şekil değiştirmelerin ortaya çıkmasına neden olmaktadır. Diğer bir ifadeyle çelik kolon-kiriş birleşimlerde kullanılan kaynaklar, bulonlar, süreklilik levhaları, alın levhaları ve rijitlik levhaları gibi birleşim elemanları kesit etkilerine doğrudan etki etmektedir. Bu husus çelik kolon-kiriş birleşim davranışlarının bilinmesi gerekliliğini ortaya koymaktadır.
Bu tez çalışmasında çelik yapılarda yaygın olarak kullanılan alın levhalı, bulonlu kolon-kiriş birleşimi davranışlarına kiriş gövdesine eklenen rijitlik levhalarının, alın levhası kalınlığı ve bulon çapındaki değişimin etkileri karşılaştırmalı olarak incelenmektedir.
Bu tez çalışması toplam altı bölümden oluşmaktadır. Bu çalışmanın birinci bölümünde genel bilgiler ve bu konu ile ilgili geçmişte yapılan bazı çalışmalara yer verilmiştir. İkinci ve üçüncü bölümde sırasıyla ÇYTHYDE ve TBDY kapsamında kolon-kiriş birleşimlerine ve birleşim elemanlarına ilişkin bazı tasarım esasları özetlenmektedir. Dördüncü bölümde referans olarak seçilen deneysel kolon-kiriş birleşimi çalışmasıyla ilgili bilgiler verilerek söz konusu deneysel çalışmanın sonlu elemanlar modeli oluşturulmuş ve doğruluk saptaması yapılmıştır. Beşinci bölümde kiriş gövdesine rijitlik levhaları eklenerek, alın levhası kalınlığı ve bulon çapı değiştirilerek sekiz farklı kolon-kiriş birleşimi sonlu elemanlar modeli oluşturulmuştur. Daha sonra oluşturulan bu sonlu elemanlar modellerinin yapısal çözümlemeleri yapılarak elde edilen bulgular birbiriyle karşılaştırılmıştır. Altıncı bölümde ise bu tez çalışmasının tümünden elde edilen sonuçlar ve öneriler verilmekte ve bu bölümü kaynaklar dizini takip etmektedir.
Bu çalışmadan elde edilen sonuçlar, özellikle alın levhası kalınlığındaki ve bulon çapındaki değişimin alın levhalı bulonlu kolon-kiriş birleşimlerinin davranışlarını önemi ölçüde etkilediğini göstermektedir. Elde edilen bulgular alın levhası kalınlığı ve bulon çapının artmasıyla söz konusu birleşimin moment ve kuvvet taşıma kapasitesinin arttırdığını buna karşın diğer elemanların şekildeğiştirmeye uğrayarak kapasitesini kaybetmesine neden olduğunu ortaya koymaktadır. Bu husus çelik kolon-kiriş birleşimlerinde optimum boyutların oldukça önemli olduğunu göstermektedir. Ayrıca kiriş gövde kısmına rijitlik levhası eklenmesinin söz konusu birleşimin moment taşıma kapasitesine olumlu yönde katkısının olduğu görülmüştür.

Abstract:
Types of different column-beam connections are used in the design of steel structures. This situation causes to occur different internal forces therefore different displacements and deformations. In other words, welds, bolts, continuity plates, forehead plates and stiffness plates used in steel column-beam connections have directly affect the section effects. this matter reveals the necessity of knowing the behaviours of the steel column-beam connections.
In this thesis study, the behaviours of the forehead plate-bolted column-beam connections which is widely used in steel structures are comparatively examined the effects of the stiffness plates added to the beam body, of the change in the forehead plate thickness and bolt diameter.
This thesis study consists of total six chapters. In the first chapter of this study, general information and some previous studies on this subject are given. In the second and third chapters, some design principles regarding column-beam connections and connection elements are summarized within the scope of ÇYTHYDE and TBDY, respectively. In the fourth chapter, information about the experimental column-beam connection study selected as a reference is given, and the finite element model of this experimental study is created and the accuracy is made. In the fifth chapter, eight different column-beam finite element models were created by adding stiffness plates to the beam body, changing the forehead plate thickness and bolt diameter. Afterwards, structural analyses of these finite element models were made, and the obtained findings were compared with each other. In the sixth chapter, the results and suggestions obtained from the whole thesis study are given and this part is followed by the references directory.
The results obtained from this study show that the change especially in the forehead plate thickness and bolt diameter significantly affects the behaviours of column-beam connections with the forehead plate-bolted. The findings obtained show that the moment and force carrying capacity of the said connection increases with the increase in the thickness of the forehead plate and the diameter of the bolt, whereas it causes other elements to lose their capacity by undergoing deformation. This matter shows that optimum dimensions are quite important in steel column-beam connections. In addition, it has been observed that adding stiffness plate to the beam body part has a positive contribution to the moment carrying capacity of the said connection.