Bu çalışmada, farklı geometrik özelliklere sahip enkesitlerden oluşan çelik elemanların eksenel basınç kuvveti etkisi altında davranışları incelenmiştir. Çelik elemanların sayısal modelleri katı sonlu elemanlar kullanılarak geliştirilmiştir. Yükleme artan eksenel basınç kuvveti şeklinde uygulanmıştır. Çelik malzemenin elasto-plastik gerilme-şekil değiştirme davranışı sergilediği varsayılmıştır. Analizler ikinci mertebe etkilerini ve başlangıç kusurlarını dikkate alacak şekilde gerçekleştirilmiştir. Hesaplanan burkulma yükü, kesitin akmaya erişmesi durumu yanında yerel ve genel elastik burkulma durumları da gözetilerek değerlendirilmiştir. Eksenel basınç kuvveti altında güç tükenmesinin meydana geldiği andaki kritik burkulma gerilmeleri ve Çelik Yapıların Tasarım Hesap ve Yapımına Dair Esaslar (ÇYTHYE) Yönetmeliği’nde eksenel basınç kuvveti etkisindeki elemanların karakteristik dayanımları için tanımlanan eğrilerin gerilme değerleri; farklı başlangıç kusurları da göz önünde tutularak hesaplanmış ve tartışılmıştır.
Haşim ÇAYIR / Fatih Sultan Mehmet Vakıf Üniversitesi
Cüneyt VATANSEVER / İstanbul Teknik Üniversitesi
Muhammed Şükrü YAVAŞ / Fatih Sultan Mehmet Vakıf Üniversitesi
Zekai CELEP / Fatih Sultan Mehmet Vakıf Üniversitesi
Eksenel basınç kuvveti etkisindeki elemanların stabilite bakımından davranışı önemi sebebiyle uzun yıllardır çalışılan konulardan biridir. İki ucu mafsallı, burkulma gerilmesi orantılılık sınırı içinde kalan narin prizmatik bir basınç elemanının kritik burkulma yükü; malzemenin elastisite modülü, enkesitin atalet momenti ve elemanın boyuna bağlı olarak Euler tarafından hesaplanmıştır. Ancak burkulmaya neden olan gerilme, malzemenin orantılılık sınırını aşıyorsagerilme ile şekil değiştirme arasındaki ilişki doğrusal olmayacağından bu noktadan sonra elastisite modülünün kullanılması doğru değildir. Engesser yaptığı çalışmada bu bölgedeki kritik burkulm ayükünün tanjant modülü kullanılarak hesaplanması gerektiğini vurgulamıştır (1). Daha sonrayapılan çalışmalarda elemanın burkulma ile güç tükenmesine ulaşmasında etkili olan parametrelerin çelik sınıfı, üretim metodu, enkesit şekli ve boyutu, eğilmenin asal ekseni, başlangıç kusurları ve uç koşulları olduğu vurgulanmıştır (2).
Bu çalışmada, farklı geometrik özelliklere sahip enkesitlerden oluşan çelik elemanların eksenel basınç kuvveti etkisinde davranışları incelenmiştir. Çelik elemanların sayısal modelleri katı sonlu elemanlar kullanılarak geliştirilmiştir. Yükleme artan eksenel basınç kuvveti şeklinde uygulanmıştır. Çelik malzemenin elasto-plastik davranış sergilediği varsayılmıştır. Analizler ikinci mertebe etkilerini, başlangıç kusurunu ve artık gerilmeleri dikkate alacak şekilde gerçekleştirilmiştir. Hesaplanan burkulma yükü, kesitin akmaya erişmesi durumu yanında yerel ve genel elastik burkulma durumları da gözetilerek değerlendirilmiştir. Eksenel basınç kuvveti altında güç tükenmesinin meydana geldiği durumdaki kritik burkulma gerilmeleri ve ÇelikYapıların Tasarım, Hesap ve Yapımına Dair Esaslar (ÇYTHYE) Yönetmeliği 2016’da (3) eksenel basınç kuvveti etkisindeki elemanların karakteristik dayanımları için tanımlanan eğrilerin gerilme değerleri; farklı başlangıç kusurları da elde edilen sonuçlar göz önünde tutularak tartışılmıştır.
ÇALIŞMANIN AMACI
Çelik elemanların eksenel basınç dayanımının belirlenmesinde sınır durumlar; akma sınır durumu (malzemenin akma gerilmesine ulaşması), yerel burkulma ve genel burkulma sınır durumlarıdır. Basınç elemanları genel burkulma sınır durumuna; enkesitte gerilmelerin doğrusal-elastik düzeyi(orantılılık sınırı) aşmadığı bölge içinde kalarak veya enkesitte bazı kısımlarda bu düzeyin aşıldığı elastik olmayan bölgeler oluşarak ulaşabilir. Bu bölgeler, eksenel basınç kuvveti dayanım eğrisinde elastik ve elastik olmayan bölgeler olarak tanımlanır. Çelik elemanın; enkesiti oluşturan parçaların genişlik/kalınlık oranlarına bağlı olarak sınırlandırılan yerel burkulma sınır durumuna ulaşması halinde, tüm enkesit etkin olamayacağı için genel burkulma sınır durumlarına karşıgelen eksenel basınç kuvveti dayanımlarına ulaşılamaz. Bu nedenle, enkesit parçalarının yerel burkulmalarını önlemek amacıyla, ÇYTHYE Yönetmeliği’nde enkesiti oluşturan elemanların genişlik/kalınlık oranları için sınırlar verilmiştir. Yönetmeliğe göre, narin enkesit parçalarına sahip bir çelik elemanın eksenel basınç kuvveti dayanımı etkin enkesit alanına bağlı olduğundan, genel burkulma dayanımı azalır.
Bu çalışma, farklı geometrik özelliklere sahip narin ve narin olmayan enkesitlerden oluşan çelik elemanların eksenel basınç kuvveti altındaki davranışının ÇYTHYE Yönetmeliği’nde verilen tasarım esasları ve sınırları ile uyumunu ve başlangıç kusurlarının basınç elemanının davranışına etkisini araştırmayı amaçlamaktadır.
ANALİTİK MODEL
Geometri ve Malzeme
Bu çalışmada oluşturulacak analitik modeller için esas alınan enkesitler ÇYTHYE Yönetmeliği’nde enkesit parçaları için verilen narinlik sınırları göz önünde tutularak belirlenmiştir. Narin olmayan enkesitleri temsil etmek üzere geometrik özellikleri Tablo 1’de verilen IPE160, UPE240 ve L80.80.8 hadde profilleri kullanılmıştır. Narin enkesitlerin eksenel basınç kuvveti altındaki elemanların davranışına etkisini değerlendirmek amacıyla, enkesitlerin gövde ve başlık parçalarının genişlik/kalınlık oranlarının ÇYTHYE Tablo 5.1A’da verilen λr sınır değerlerinden oldukça küçük, sınır değere yakın ve sınır değerden oldukça büyük olmak üzere, HE100M, HE650AA, HL1100A, HE300B ve HP360109 olarak 5 adet hadde profil ve ayrıca biradet yapma I-enkesit belirlenmiştir. Yapma I-enkesitin narin olmayan enkesit olması için başlık genişliği 500 mm ve kalınlığı 10 mm seçilmiştir.
Çelik elemanlarda; malzeme sınıfı S235, elastisite modülü E=200GPa, poisson oranı 0.3, birim hacim ağırlığı 78.50 kN/m3 olarak alınmıştır. Çeliğin pekleşme özelliği de malzeme modeli oluşturulurken göz önünde bulundurulmuştur (Şekil 1). Baei ve diğerlerinin (5) çalışmasından faydalanılarak pekleşmenin başladığı şekil değiştirme değeri s=11y, en büyük gerilme değerine ulaşıldığında şekil değiştirme değeri ise u=120y olarak dikkate alınmıştır.
Sonlu Eleman Modeli
Çelik basınç elemanlarının sonlu eleman modeli ABAQUS bilgisayar yazılımı kullanılarak hazırlanmıştır (4). Katı elemanlar kullanılarak oluşturulan sonlu eleman ağları, 10 mm kenar boyutuna sahip, mümkün mertebe kare eleman oluşturacak şekilde düzenlenmiştir (Şekil 2). Eleman tipi olarak eğrisel formda geometrik elemanları da çözümleyebilen (kuadratik) üç boyutlu, yirmi düğüm noktalı ve azaltılmış integrasyon yöntemini kullanan C3D20R tercih edilmiştir. Çelik basınç elemanları iki ucunda dönme serbestliği olan (mafsallı) ve sadece eksenel doğrultuda yer değiştirme yapacak şekilde modellenmiştir. Her basınç elemanı için sınır koşulları aynı tutulmuş, yalnızca elemanın geometrik özellikleri ve boyu değiştirilmiştir.
DEVAMI VAR
2 Ağustos 2024
Türkiye'nin en ESKİ ve en çok ZİYARET EDİLEN şantiyesi: ŞANTİYE®...
İnşaata dair "KAYDADEĞER" ne varsa... 1988'den bu yana...
Şantiye®nin ürettiği, derlediği ve yayınladığı içeriklerde öncelik “KAMUSAL YARAR”dır...
Ve yayınlanan içeriğin “ÖZEL” olmasına özen gösterilir...
BASILI DERGİ + E-DERGİ + SANTİYE.COM.TR + SOSYAL MEDYA + DİJİTAL PLATFORMLAR...
İnşaat sektörünün buluşma noktası Şantiye®, “Güven”i temsil eden “Basılı bir Yayın” olma özelliğinin yanı sıra yenilenen web sitesi, Turkcell Dergilik ve Türk Telekom E-Dergi gibi mobil uygulamalardaki varlığı, 42 bin E-Bülten abonesi ve 85 bin sosyal medya takipçisi-bağlantısıyla inşaat sektörünün en önemli iletişim platformlarından biri olmaya her ortamda devam ediyor... 1988'den bu yana...
Şantiye® ayrıca yapı sektörüne "Şantiye'nin Yıldızı Ödülü", "Yılın Yeşil Yapı Malzemesi / Teknolojisi Ödülü" ve "Şantiyeden Kareler Fotoğraf Yarışması" gibi farklı organizasyonlarla da katkı sunuyor.
Şantiye®nin son sayısı da dahil 1988 yılından bugüne kadar yayınlanan TÜM SAYILARINA E-Dergi olarak göz atmak için lütfen tıklayın...
Şantiye®, başta ABONELERİ olmak üzere 2020-2024 yıllarında ilan veren firmalar ABS Yapı, Akyapı, Alumil, Anadolu Motor (Honda), Alkur, Ak-İzo, Altensis, Arbiogaz, Aremas, Arfen, Assan Panel, Asteknik, Atos, Batıçim, Baumit, Betek, Betonblock, Borusan CAT, Bosch Termoteknik, Bostik, BTM, Buderus, Bureau Veritas, Chryso, Çimsa, Çuhadaroğlu, Çukurova Isı, Duyar Vana, DYO, Efectis ERA, Ekomaxi, Elkon, Emülzer, Eryap, Filli Boya, Fixa, Fullboard, Form Endüstri Ürünleri, Form Endüstri Tesisleri, Form MHI (Mitsubishi Heavy Industries) Klima, Garanti Leasing, GF Hakan Plastik, Gökçe Brülör, Grundfos, Hilti, IQ Alüminyum (by Deceuninck), İNKA, İntek, İpragaz, İstanbul Teknik, İzocam, İzoser, Kalekim, Knauf, Knauf Insulation, Komatsu, Köster, Kuzu Grup, LG, Marubeni, Masdaf, Master Builders Solutions, MBI Braas, Meiller Kipper (Doğuş Otomotiv), Messe Frankfurt, Messe München/Agora Tur., Mekon, Mitsubishi Chemical, Nalburdayim.com, NETCAD, ODE, Ökotek, Özler Kalıp, Özpor, Panasonic, PERI, Pimakina, Polyfibers, Polyfin, Prometeon, Ravago, Rehau, Saint Gobain Türkiye, Saray Alüminyum, Schüco, Selena (Tytan), Sentez Mekanik, Serge Ferrari, Shell, Siemens, Sistem İnşaat, Soudal, Sika, Şişecam, Temsa, TMS, Tekno Yapı, Türk Ytong, Tremco illbruck, Vaillant, Vekon, Wermut, Wilo ve Xylem’in değerli katkılarıyla hazırlanmaktadır.
ABONE OLMAK İÇİN
Bir yıllık abonelik bedelimiz olan 1200 TL (6 Sayı, KDV Dahil)'yi TR70 0001 0008 5291 9602 1550 01 IBAN no’lu hesabımıza (Ekosistem Medya) yatırıp; ardından dekontu, açık adresinizi ve fatura bilgilerinizi (şahıs ise TC kimlik no; firma ise vergi dairesi-numarası) santiye@santiye.com.tr adresine e-posta veya 0532 516 03 29 no’lu telefona WhatsApp / SMS aracılığıyla ulaştırabilirsiniz.
