Mukavemet ve burkulma koşulları gözetiminde kutu kolonlar için optimum en kesit tasarım modeli

Yıl 2024, Cilt: 3 Sayı: 1, 52 - 67, 30.06.2024

Oğur İynen Mirali Nuraliyev

Öz

Kutu şekilli kısa ve uzun kolonların en uygun-optimum en kesit tasarımı için, analitik bir prosedür geliştirilmiştir. En uygun-optimum kutu kesitin dizayn edilmesi, iki şart gözetiminde gerçekleştirilmiştir. Söz konusu tasarım, kısa kolonlar için hem mukavemeti hem de lokal burkulmanı kendinde ihtiva eden kombine dayanım şartı gözetiminde gerçekleştirilirken uzun kolonlar için bu tasarım, hem mukavemeti hem de global burkulmanı kendinde ihtiva eden kombine dayanım şartı gözetiminde yapılmıştır. Optimizasyon problemi, kutu kesitin değişken parametreleri ile burkulma katsayıları arasında fonksiyonel bağıntılar oluşturularak, kısa kolonlarda kesit alanının minimize edilmesi, uzun kolonlarda ise normal gerilmenin maksimize edilmesi şeklinde ele alınmıştır. Söz konusu problemin çözümü için bir ’’Geometrik En Kesit Tasarım Modeli’’ önerilmiştir. Kombine dayanım şartlarını sağlayan en uygun-optimum kutu kesitin, aynı boyutlarda dolu bir dikdörtgen kesitin orta kısmının simetrik şekilde çıkartılarak tamamının veya bir kısmının dikdörtgenin iki yanlarına eşit olarak eklenmesi yoluyla elde edilen bir kutu kesitten ibaret olduğu varsayılmıştır. Bu varsayım, “Geliştirilen Geometrik Tasarım Modeli”aracılığıyla doğrulanmıştır. Dolu dikdörtgen kesitten çıkartılan kısmı, onun yanlarına ne kadar az eklenirse, kutu kesit alanından elde edilen tasarruf da o kadar büyük olur öngörüsü analitik olarak ispat edilmiş ve sayısal örneklerle de doğrulanmıştır.

Anahtar Kelimeler

Optimum tasarım, Kutu kesit, Yerel burkulma, Genel burkulma, Mukavemet dayanımı

Kaynakça

• J. Y. R. Liew, N. E. Shanmugam ve S.-L. Lee, “Optimum Design of Thin-Plated Steel Box Columns”, Eng. Opt., vol. 16, pp. 291-313, Jan. 1990, doi: 10.1080/03052159008941178.
• J. Kilkki, J. Lampine ve H. Martikka, “Applying the Differential Evolution Algorithm to the Optimisation of Cross Sections of Steel Columns”, in Computer Aided Optimum Design of Structures VII, WIT Press, 2001, pp. 87-96, doi: 10.2495/OP010081.
• Y. -B. Wanga, G. -Q. Li, C. Su-Wen ve S. Fei-Fei, “Experimental and Numerical Study on the Behavior of Axially Compressed High Strength Steel Box-Columns”, Engineering Structures, vol. 58, pp. 79-91, Now. 2014, doi: 10.1016/j.engstruct.2013.10.013.
• K. Jármai ve J. Farkas, “Comparison of Rectangular and Square Box Columns Composed from Cellular Plates with Welded and Rolled Stiffeners”, Engineering Structures, vol. 60, pp. 199-205, Jan. 2014, doi: 10.1016/j.engstruct.2013.12.034.
• K. Tambolia, P. M. George ve R. Sanghvi, “Optimization of Steel Box Column for a Pillar-type Drilling Machine using Particle Swarm Optimization”, Procedia Technology, vol.14, pp. 473-479, Dec. 2014, doi: 10.1016/j.protcy.2014.08.060.
• M. Nuraliyev ve O. İynen, “Eğik Eğilme ile Birlikte Burulmaya Zorlanan Dikdörtgen Kesitlerin Optimum Boyutlandırılması”, Journal of Bartin University Engineering and Technological Sciences, vol. 5, Issue. 2, pp. 59-64, Jan. 2017.
• M. Nuraliyev, “Eğik Eğilme ve Eksenel Yüke Maruz Prizmatik Kirişlerin Optimum Kesit Boyutlarının Belirlenmesi”, Journal of Bartin University Engineering and Technological Sciences, vol. 6, Issue. 2, pp. 68-72, Jan. 2018.
• K. Jármai ve M. Petrik, “Optimization and Comparison of Different Standards for Compessed Welded Box Columns”, POLLACK PERIODICA An International Journal for Engineering and Information Sciences, vol. 15, no. 1, pp. 3-14, Sep.2020, doi: 10.1556/606.2020.15.1.1.
• T. Thevega, K. Rajavijayan, J. A. S. C. Jayasinghe ve K. A. S. Susantha, “Strength and Ductility of Stiffened Steel Box Columns of Various Cross-Sectional Configurations under Lateral Cyclic Loadings”, ENGINEER, vol. LIV, no. 02, pp. 25-32, Jul. 2021, doi: 10.4038/engineer.v54i2.7440.
• S. Aref ve M. Mahdi, “Optimization of Cold-formed Steel Sections using Genetic Algorithm”, Master’s Thesis, Chalmers University of Technology, Gothenburg, Sweden, 2022.
• M. Nuraliyev, M. A. Dundar ve D. E. Sahin, “Determination of Optimal Dimensions of Polymer-based Rectangular Hollow Sections based on both Adequate-Strength and Local Buckling Criteria: Analytical and Numerical Studies”, Mechanics Based Design of Structures and Machines, vol. 52, no. 2, pp. 1159-1189, Nov. 2022, doi:10.1080/15397734.2022.2139720.
• M. Sulpinas ve A. Daniūnas, “Effect of Intermediate Stiffeners in an Optimizationm of Axially Compressed Built-up Thin-Walled Column Cross-Sections According to the Eurocode 3”, ce/papers, vol. 6, no. 3-4, pp. 1972-1977, Sep. 2023, doi: 10.1002/cepa.2738.
• A. S. Chepurnenko , V. S.Turina ve V. F. Akopyan, “Optimization of Rectangular and Box Sections in Oblique Bending and Eccentric Compression”, vol. 6 (5), 2, 14 pages, Aug. 2023, doi: 10.58224/2618-7183-2023-6-5-2.
• S. Selvaraj ve M. Madhavan, “Structural Behaviour of Cold-Formed Steel Built-Up Closed Cross section Columns - Assessing the Influence of Parameters and Design Methods”, Engineering Structures, vol. 294, 116600, Aug.2023, doi: 10.1016/j.engstruct.2023.116600.
• M. Nuraliyev ve M. A. Dundar, “Determination of Optimal Cross-Section Dimensions of Rectangular Hollow Sections under Oblique Bending: Analytical and Numerical Study”, vol. 4, Issue. 1, pp. 198-219, Jan. 2024, doi: 10.61112/jiens.1383887.
• M. A. Dundar ve M. Nuraliyev, “Parametric Study on the Assessment of the Local Buckling Behavior of Perforated Square Hollow Sections with Non-Uniform Wall Thickness under Axial Compression”, J. Innovative Eng. Nat. Sci., vol. 4, no. 2, pp. 326-353, Feb. 2024. doi:10.61112/jiens.1397391.
• W. D. Kroll, G. P. Fisher ve G. J. Heimerl, “Charts for the Calculation of the Critical Stress for Local Instability of Columns with I, Z, Channel and Rectangular Tube Sections”, NACA Wartime Reports, NTRS - NASA Technical Reports Server, 1943.