ÇELİK ÇAPRAZ ELEMANLARIN ELASTİK ÖTESİ BURKULMA DAVRANIŞLARININ FARKLI MODELLEME YAKLAŞIMLARI İLE İNCELENMESİ

Abstract

Çelik taşıyıcı yapısal sistemlerinin yatay yükler altında enerji tüketmesi ve bu yükler altında elastik ötesi davranışları; sisteme bağlanan çelik çapraz elemanların kesit geometrisine, eleman boyuna, çerçeve gözü içerisindeki bağlantı düzenine bağlı olarak değişebilmektedir. Yatay yük taşıyıcı sistemin elastik ötesi davranışını sistemin çelik çapraz elemanlarının elastik ötesi davranışından bağımsız düşünmek mümkün değildir. Bu nedenle çelik çapraz elemanların elastik ötesi davranışlarının bilinmesi ayrı bir önem taşımaktadır. Bu çalışmada çelik çapraz elemanların elastik ötesi davranışlarının güvenilir ve gerçekçi olarak modellenebilmesi amacına yönelik olarak; çerçeve sistemden izole edilmiş basınç elemanı ve çerçeveye merkezi bağlı çapraz perde elemanı olarak ele alınarak araştırılmaya çalışılmıştır.  Çalışmada çapraz elemanlar kesit geometrisi hücre elemanlara bölünerek, yayılı plastisite teorisi ve kuvvet tabanlı çerçeve elemanı yaklaşımı kullanılarak modellenmiştir. Çapraz elemanın çerçeve elamanı ile olan bağı; bağ plakasının çapraz uçlarında elastik ötesi davranış gösteren eleman, plakanın düzlem dışına dönebilen mafsal eleman ve bağ plakasının çapraz uçlarında modellenmediği kabullerine dayanan üç farklı durum esas alınmıştır. Modellemelerin sonuçları, tekil basınç elemanının statik iteme ve çevrimsel yükleme altındaki ve ters V merkezi çaprazlı çerçeve sistemin tek modlu itme yükü altındaki değerleri göz önüne alınarak elde edilmiştir.

Keywords

• Çelik çapraz
• merkezi ters v çaprazlı çerçeve
• elastik ötesi davranış
• yayılı plastisite
• basınç elemanı
• burkulma

An Investigation of Steel Braces Members Inelastic Buckling Behavior with Different Modeling Approach

Abstract

Energy dissipation of steel structural systems under horizontal loads and their inelastic behavior under these loads may change depending on sectional geometry of steel diagonal members connected to the system, the size of the element, and the connection scheme in the frame eye. It is not possible to seperate the inelastic behavior of the horizontal load-carrying system from the inelastic behavior of the steel diagonal members of the system. Therefore, it is of great importance to know the inelastic behaviors of steel diagonal elements. In this study, the frame was considered as pressure element isolated from the system and diagonal screen element center connected to the frame in order to model the inelastic bahavior of steel diagonal elements in a reliable way. In the study, sectional geometry of diagonal elements were modelled by dividing in cell elements with the use of spread plasticity theory and force-based frame element approach. The connection of diagonal element with the frame element was based on those there conditions: the element with ultra-elastic behavior at the diagonal ends of bond plate, the joint element that can be rotated out of the plate, and the bond plate not modelled at the diagonal ends. The results of modeling are based on the singular compression member’s under static pushover and cyclicloading loading with inverted “V” braced steel frame’s first mode pushover loading. 

Keywords

• Steel brace
• concentric inverted V barced frame
• inelastic behavior
• spread plastcity
• compression member
• buckling

References

1. [1] P. Uriz, F. C. Filippou, ve S.A. Mahin, “Model for Cyclic Inelastic Buckling of Steel Braces,” ASCE Journal of Structural Engineering, vol. 134, no. 4, pp. 619-628, 2008.
2. [2] M. Dicleli, E.Çalık, “Physical Theory Hysteretic Model for Steel Braces,” ASCE Journal of Structural Engineering, vol. 134, no. 7, pp. 1218-1228, 2008.
3. [3] M. D’Aniello, G. La Manna Ambrosino, F.Portioli ve R. Landolfo, “The effect of different modelling approach on seismic analysis of steel concentric braced frames,” 15th World Conference on Earthquake Engineering, Lisbon, 2012.
4. [4] E. E. Çalık, “Development of a physical theory model for the simulation of hysteretic behavior of steel braces,” MSc thesis, Department of Engineering Sciences, Middle East Technical University, Ankara, Türkiye, 2007.
5. [5] S. Mazzoni, F. McKenna, M. Scott ve G. Fenves. (2006). Open system for earthquake engineering simulation user command-language manual. Erişim: http://opensees.berkeley.edu
6. [6] Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik (DBYBHY 2007) T.C. Resmi Gazete, Sayı: 26454, 06 Mart 2007.
7. [7] F. C. Filippou, G.L. Fenves, “Earthquake Engineering From Engineering Seismology to Performance-Based Engineering,” vol. 6, CRC Press LLC, 2006.
8. [8] F. C. Filippou, E.P. Popov, V.V. Bertero, “Modelling of R/C Joints Under Cyclic Excitations,” ASCE Journal of Structural Engineering, vol. 109, no. 11, pp. 2666-2684

9. [9] P. Uriz, S. A. Mahin, “Toward Earthquake-Resistant Design of Concentrically Braced Steel-Frame Structures,” Pacific Earthquake Engineering Research Center(PEER), University of California, Berkeley, USA, 8, 2008.
10. [10] Po. C. Hsiao, D. Lehman, C.W. Roeder, “Improved Analytical Model for Special Concentrically Braced Frames,” Journal of Constructional Steel Research vol. 73, pp, 80-94, 2012. [11] D. Sfintesco, “European Recommendations for Steel Construction,” European Convention for Constructional Steelwork, Brussels, 1978.
11. [12] D. Georgescu, “Earthquake-Recent Developments in Theoretical and Experimental Results on Steel Structures. Seismic Resistant Braced Frames,” Costruzioni metalliche, vol.1, pp. 39-52, 1996.
12. [13] M. Dicleli, A. Mehta, “Simulation of inelastic cyclic buckling behavior of steel box sections,” Computers and Structures, vol.85, pp. 446-457, 2007.
13. [14] M. Dicleli, E. Çalık, “Physical Theory Hysteretic Model for Steel Braces,” ASCE Journal of Structural Engineering, vol. 134, no. 7, pp. 1215-1228, 2008.
14. [15] Çelik Yapıların Tasarım Hesap ve Yapım Esasları (2016), T.C. Resmi Gazete, Sayı: 29614, 04 Şubat 2016.