Soğuk şekil verilmiş çelik tam ölçekli silo çatısının düşey yükler altındaki davranışının deneysel ve numerik olarak incelenmesi
Experimental and numerical investigation of the behavior of cold formed steel full-scale silo roofs under vertical loads
Yazar: YAKUP BÖLÜKBAŞ
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA SÖNMEZ
Aksaray Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Bu çalışmada, soğukta şekil verilmiş çelik silo çatısının yük etkisindeki davranışını deneysel olarak belirlemek ve numerik yöntemler kullanılarak bu çatının davranışını modellemeyi amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda, 18 m çapında 30 derece eğime sahip gerçek boyutlardaki silo çatısı inşa edilerek deneysel çalışmalar yapılmıştır. Çatıyı göçme durumuna götürecek veya elastik sınır ötesine geçirecek yüklemelerin uygulama zorlukları ve güvenlik gerekçeleri sebebiyle çatı tasarım yükünün %35'i ve %70'i kapsayan yükleme durumları incelenmiştir. Deney çalışmalarının ilk aşamasında simetrik çatı yüklerinin davranışa etkisini incelemek amacıyla tasarım yükünün %35'ine karşılık gelen tekil yükler çatı üzerindeki tüm düğüm noktalarından uygulanmıştır. İkinci yükleme deneylerinde, çatı üzerinde asılı duran ağırlıklar çeyrek alanları kapsayacak şekilde kaldırılarak çatı üzerindeki kısmi kar erime durumu tatbik edilmeye çalışılmıştır. Çalışmanın üçüncü aşamasında tasarım yükünün %70'i çatı alanının çeyreğine karşı gelen kirişlere uygulanarak istisnai çatı yükleri tatbik edilmeye çalışılmıştır. 

Numerik çalışmalarda çatı davranışını daha gerçekçi olarak modellemek için SEM tasarımında geometrik ve malzeme açısından doğrusal olmayan davranış dikkate alınmıştır. SEM modeli oluşturulurken deney çatısının gerçek ölçülerine ve mesnet durumlarına bağlı kalınmıştır. 

Simetrik yükleme durumunda çatı üzerinde herhangi bir eksantrisite oluşmadığından, çatının tüm elemanları taşıma gücüne katkı sağladığı görülmüştür. Ancak çatı üzerindeki kar yığınlarının kısmen erimesi durumunda çatı kirişlerinde oluşan deplasman değerleri simetrik yükleme sırasında ölçülen deplasman değerlerinden 2 kat fazla seviyesine çıktığı görülmüştür. Hazırlanan SEM modelinin çatı davranışını tahmininde statik yükler altında yakın değerler elde edilmiştir.

Abstract:
In this study, it is aimed to experimentally determine the behavior of cold formed steel silo roof under load and to model its realistic behavior by using numerical methods. For this purpose, experimental studies were carried out by constructing a life-size silo roof with a diameter of 18 m and a slope 30 degree. Loading situations covering 35% and 70% of the roof design load have been examined due to the application difficulties and safety reasons of the loadings that will cause the roof to collapse or pass it beyond the elastic limit. In the first stage of the experimental studies, single loads corresponding to 35% of the design load were applied from all nodal points on the roof in order to examine the effect of symmetrical roof loads on the behavior. In the second loading experiments, the weights suspended on the roof were lifted to cover the quarter areas and partial snow melting condition on the roof was tried to be applied. In the third phase of the study, 70% of the design load was applied to the beams corresponding to a quarter of the roof area, and exceptional roof loads were tried to be applied.

In order to model the roof behavior more realistically in numerical studies, nonlinear behavior in terms of geometric and material has been taken into account in FEM design. While creating the FEM model, the actual dimensions and support conditions of the experimental roof were adhered to. 

Since no eccentricity occurs on the roof in the case of symmetrical loading, it has been observed that all elements of the roof contribute to the bearing capacity. However, in case of partial melting of the snow piles on the roof, it was observed that the displacement values ​​in the roof beams increased to 2 times higher than the displacement values ​​measured during symmetrical loading. In the estimation of the roof behavior of the prepared FEM model, close values ​​were obtained under static loads.