Investigation The Effects Of Various Truss And Brace Kinds On The Structural System In Industrial Hangar Type Steel Structure

Year 2023, Volume: 15 Issue: 3, 209 - 233, 31.12.2023

Yağmur Dikiciaşık , İbrahim Tarık Sen , Serdar Çarbaş

https://doi.org/10.29137/umagd.1362366

Abstract

As technology develops and world conditions change, needs and solutions in the structural field change and evolve in parallel with current methods in the field of science. Compared to alternative construction methods, steel construction systems are more robust and can provide safe structural solutions to construction needs of various geometries. In this study, structural analyses of industrial hangar-type steel structure are carried out by changing the truss arrangement and stability conditions and the obtained results are comparatively evaluated. Structural analyses of a total of 24 different industrial hangar type steel structure with the same dimensions on a fixed location are performed for 3 various truss and 6 various bracing systems under fixed and live loads, and the attained limit values are analyzed according to the practice code of structural specifications. Analysis and loading conditions are based on TS EN 1991-1-4 and TS EN 1991-1-3, TBEC (Turkey Building Earthquake Code), and RDCCPSS (Regulation on Design, Calculation and Construction Principles of Steel Structures). Seismic loads are applied to the structures within the time-history mode superposition method and dynamic analyses are performed using seismic acceleration records of the 6.8 Ms Erzincan earthquake that occurred in 1992. In the design of the steel elements, the Load and Resistance Factor Design method of RDCCPSS are taken into account. By restricting only the capacity design in the structures, at least one of each type of structural element is ensured to operate at a minimum capacity of 80% and other structural responses are obtained. The base shear force, structure weight, column top drift, apex drift and maximum displacement results obtained from the structural analyses are evaluated comparatively according to the structural analysis program. As a result, it is observed that eccentrically braced structures give more advantageous structural responses in terms of structural weight, while concentrically braced structures give more advantageous structural responses in terms of drift and displacement.

Keywords

Industrial hangar type steel structure, Concentrically and eccentrically brace, Truss structural system

Endüstriyel Hangar Tipi Çelik Yapıda Farklı Makas ve Çapraz Türlerinin Yapısal Sistem Üzerindeki Etkilerinin İncelenmesi

Abstract

Teknoloji geliştikçe ve dünya koşulları değiştikçe, yapısal alandaki ihtiyaçlar ve çözümler bilim alanındaki güncel yöntemlere göre değişmekte ve gelişmektedir. Alternatif yapı metotlarına kıyasla, çelik yapı sistemleri daha dayanıklıdır ve çeşitli geometrideki yapı ihtiyaçlarına güvenli çözümler sunabilmektedir. Bu çalışmada, endüstriyel hangar tipi çelik yapının, örgü düzeni ve stabilite durumları değiştirilerek yapısal analizler gerçekleştirilmiş ve elde edilen sonuçlar karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiştir. Sabit bir lokasyon üzerinde aynı boyutlara sahip toplam 24 farklı endüstriyel hangar tipi çelik yapının, farklı 3 makas ve 6 çapraz sistemi için sabit ve hareketli yükler altında yapısal analizleri gerçekleştirilmiş, elde edilen sınır değerler uygulama şartnamelerine göre incelenmiştir. TS EN 1991-1-4 ve TS EN 1991-1-3 standartları, Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği (TBDY) ve Çelik Yapıların Tasarım, Hesap ve Yapımına Dair Esaslar (ÇYTHYDE) yönetmeliği dikkate alınmıştır. Yapılara, sismik yükler zaman-tanım alanında mod birleştirme yöntemi kapsamında etkitilmiş ve 1992 yılında meydana gelen 6,8 Ms büyüklüğündeki Erzincan depreminden elde edilen sismik ivme kayıtları kullanılarak dinamik analizler yapılmıştır. Çelik elemanların tasarımında ÇYTHYDE'deki Yük ve Dayanım Katsayıları ile Tasarım (YDKT) hesap yöntemi kullanılmıştır. Yapılarda sadece kapasite tasarımı sınırlandırılarak her tip yapı elemanından en az birinin minimum %80 kapasitede çalışması sağlanıp diğer yapısal tepkiler elde edilmiştir. Yapısal analizlerden elde edilen taban kesme kuvveti, yapı ağırlığı, kolon üst nokta ötelenmesi, tepe noktası ötelenmesi ve maksimum deplasman sonuçları yapısal analiz programına göre karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiştir. Sonuç olarak, dışmerkez çaprazlı yapıların yapısal ağırlık açısından, merkezi çaprazlı yapıların ise öteleme açısından daha avantajlı yapısal tepkiler verdiği gözlemlenmiştir.

Keywords

Endüstriyel hangar tipi çelik yapı, Merkezi ve dışmerkez çapraz, Kafes yapı sistemi

Thanks

Bu çalışmada, Karamanoğlu Mehmetbey Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İnşaat Mühendisliği ABD’da tamamlanmış olan “Hangar türü çelik sanayi yapısında farklı makas ve çapraz tiplerinin yapısal sistem üzerindeki etkilerinin incelenmesi” başlıklı yüksek lisans tez çalışmasında yer alan sonuçların ve bulguların bir bölümü sunulmuştur.

References

• AFAD. (2018). Afet ve Acil Durum Yönetimi Başkanlığı. https://www. tdth.afad.gov.tr.
• Akgönen, A. İ. (2017). Yüksek Sünek Merkezi Çaprazlı Çelik Çerçevelerin Yatay Yükler Altında Davranışının İncelenmesi. KSU Mühendislik Bilimleri Dergisi, 20(3), 16-23.
• Alıcıoğlu, M. (2011). Merkezi Çelik Çaprazlı Yapılarda Uygun Çapraz Kesiti Geometrisinin ve Çapraz Türünün Belirlenmesi. Sakarya Üniversitesi.
• Altan, Y. (2020). Merkezi ve Dışmerkez Çaprazlı Çelik Bina Yapılarında Deprem Performansının Belirlenmesi. İstanbul Gelişim Üniversitesi.
• Arıbaş, S., Sancıoğlu, S. ve Çarbaş, S. (2019). Dışmerkez V Çaprazların Çelik Bir Yapı Üzerinde İncelenmesi. KMÜ Mühendislik ve Doğa Bilimleri Dergisi, 1(1), 79-97.
• Bayram, B., Sancıoğlu, S. ve Çarbaş, S. (2019). Çelik Bir Yapıda Dışmerkez Diyagonal Çaprazların Etkisi. KMÜ Mühendislik ve Doğa Bilimleri Dergisi, 1, 128-145.
• Can, M. (2008). Süneklik Düzeyi Yüksek Merkezi Çelik Çaprazlı Perdeler ile İlgili Tasarım Kurallarının Değerlendirilmesi. İstanbul Teknik Üniversitesi.
• Civelek, O. (2010). Süneklik Düzeyi Yüksek Çok Katlı Bir Çelik Yapının Tasarımı. İstanbul Teknik Üniversitesi.
• Çelik, B. (2003). Çelik Yapılarda Çaprazlı Çerçevelerin Süneklik Düzeyini Belirleyen Tasarım Kuralları. İstanbul Teknik Üniversitesi.
• Çileli, E. (2008). Çok Katlı Çelik Yapılarda Çaprazlı Çerçeve Sistemlerin DBYBHY 2007’ye Göre Tasarımı ve Süneklilik Düzeylerinin Karşılaştırılması. Sakarya Üniversitesi.
• ÇYTHYDE (2018). Çelik Yapıların Tasarım, Hesap ve Yapımına Dair Esaslar. Çevre, Şehircilik ve İklim Değişikliği Bakanlığı, Ankara.
• Eşsiz, Ö. (2005). Deprem Bölgelerindeki Yapılarda Çelik Çapraz Çerçeve Sistemlerinin Avantajları. Deprem Sempozyumu, Kocaeli, 665-667.
• Karataş, R. (2022). Farklı Çapraz Tipine Sahip Çok Katlı Çelik Yapıların Analizi. Konya Teknik Üniversitesi.
• Kocabaş, S. (2005). Çelik Yapıların SAP2000 Programı ile Analiz ve Tasarımı. Çukurova Üniversitesi.
• Korkmaz, K. A. (2007). Çelik Çapraz Elemanlarla Güçlendirilen Betonarme Yapıların Deprem Davranışlarının İncelenmesi. Doğuş Üniversitesi Dergisi, 8(2), 191-201.
• Kumar, M., Raj, V. S., Babu, S. ve Sundararajan, S. (2020). Inelastic Behaviour of Braced Steel Framed Structure by Pushover Analysis. International Journal of Recent Technology and Engineering (IJRTE), 9(1), 1876-1879.
• Kural, M. ve Zeybek, Ö. (2011). Merkezi Çelik Çaprazla Teşkil Edilmiş Çok Katlı Çelik Yapıların İkinci Mertebe Analizi. İstanbul Ticaret Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 1-14.
• Lekesiz, İ. (2016). Tipik Bir Çelik Endüstri Yapısında Çaprazlı Perde Tipinin Deprem Performansına Etkisinin İncelenmesi. Balıkesir Üniversitesi.
• Mungan, Ö. (2009). Tek Açıklıklı Endüstri Yapılarında Çelik Taşıyıcı Sistemlerin Karşılaştırılması. İstanbul Teknik Üniversitesi.
• Nayak, B., Kamath, K. ve Avinash, A. (2018). Pushover Analysis Of Three Dimensional Steel Braced Structure With Varyıng Bracing Heights. International Journal of Civil Engineering and Technology (IJCIET), 9(4), 265-274.
• Özcihan, B. (2001). Merkezi ve Dışmerkez Çaprazlı Çelik Yapı Sistemlerinde Lineer Olmayan Davranışın İncelenmesi ve Süneklik Düzeyinin Belirlenmesi. İstanbul Teknik Üniversitesi.
• Putra, Z. ve Tarigan, J. (2019). Performance Analysis of Steel Portal Structures with Braces Designed Based on Allowable Interstory Drift Limits. Simetrikal Journal of Engineering and Technology, 01(02), 87-102.
• Sancıoğlu, S. ve Çarbaş, S. (2021). Merkezi Çelik Çaprazların Bir Çelik Yapı Üzerinde İncelenmesi. 1st International Conference on Applied Engineering and Natural Sciences, 558-565.
• Sancıoğlu, Sadrettin, Arıbaş, S., Bayram, B., Şimşek, M. ve Çarbaş, S. (2019). Çelik Bir Binada Kullanılan Çapraz Tiplerinin Deprem Etkisi Altında Analizi.
• SAP2000. (2021). Structural Software for Analysis and Design.
• Şeker, S., Tunç, Ö., Börekçi, D. ve Göktaş, B. (2021). Dışmerkez Çelik Çaprazların Yapılar Üzerindeki Etkilerinin İncelenmesi. Uşak Üniversitesi Fen ve Doğa Bilimleri Dergisi, 2021(2), 172-181. doi:10.47137/usufedbid.991094
• TBDY (2018). Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği. Çevre, Şehircilik ve İklim Değişikliği Bakanlığı, Afet İşleri Genel Müdürlüğü, Ankara.
• TS EN 1991-1-3 (2007). Yapılar Üzerindeki Etkiler-Bölüm 1-3: Genel Etkiler-Kar Yükleri (Eurocode 1). Türk Standartları Enstitüsü, Ankara.
• TS EN 1991-1-4 (2007). Yapılar Üzerindeki Etkiler-Bölüm 1-4: Genel Etkiler-Rüzgâr Yükleri (Eurocode 1). Türk Standartları Enstitüsü, Ankara.
• Türk, B. (2016). Merkezi Çelik Çaprazlı Çerçeve Taşıyıcı Sistemin Tasarım Kurallarının ve Performansının Değerlendirilmesi. İstanbul teknik Üniversitesi.
• Yanık, E. (2019). Çelik Taşıyıcı Sistemlerde Kullanılan Çaprazların Yapı Davranışı Üzerine Etkilerinin Araştırılması.
• Yıldızhan Sağer, B. (2021). Moment Aktaran ve Merkezi Çaprazlı Çok Katlı Çelik Yapıların 2018 Türkiye Bina Deprem Yönetmeliğine Göre Analizi ve Tasarımı. Çukurova Üniversitesi, Adana.