ÇELİK KOLON KİRİŞ BİRLEŞİM BÖLGELERİNDE KULLANILACAK ÇELİK MANŞON YÖNTEMİNİN T-ELEMANLI BAĞLANTILARINDA UYGULANMASI

Abstract

Çelik yapılarda kolon–kiriş birleşim bölgelerinin tasarımında bulonlu birleşimler sıklıkla kullanılmaktadır. Özellikle çelik birleşim bölgeleri için bir dönüm noktası olan Northridge depreminden sonra kolon-kiriş birleşim bölgelerinin sünekliliğini artırmak için çeşitli bağlantı konfigrasyonları geliştirilmiştir. Birleşim bölgelerinde enerji sönümleme elemanı kullanılarak sünekliliğin artırılması da bu metodlardan birisidir. Enerji sönümleme elemanı olarak kullanılan belirli bir genlik ve kalınlığa sahip çelik manşon, bulonlu bağlantılarda yük yolunu kesmesi amacıyla kolon-kiriş birleşim bölgesinde alın lehvası ile bulon somunu arasına yerleştirilmektedir. Bulonlu birleşim bölgelerini modellemek için Eurocode-3'de önerilen eşdeğer T-Eleman yöntemi ile oluşturulan modelleri, deneysel testler ile inceleyen iki çalışmayı referans alarak sonlu elemanlar yöntemi ile bu çalışmanın analizleri gerçekleştirilmiştir. Eksenel çekme kuvvetine maruz bırakılan T-Eleman bağlantılarında bulon gövdesine yerleştirilen çelik manşon elemanının enerji sönümlemeye ve yük kapasitesine katkısı analiz edilmiştir. Bu analizlerde bağlantıların toplam uzamalarında ve enerji sönümleme değerlerinde önemli artışlar elde edilmiştir. Bu çalışmada önerilen yenilikçi yöntem ile bulonlu bağlantıların elastik bölgedeki performansında olumsuz bir etkiye sahip olmadan, enerji sönümleme kapasitesi ve sünek davranış özelliği önemli ölçüde artırılmıştır. Önerilen bağlantı modeli, deprem etkisi altında yapısal bir sönümleyici olarak kullanılarak özellikle deprem kuşağı altında bulunan ülkemizde çelik yapıların birleşim bölgelerinde yapısal performansın daha da iyileştirilmesine katkı sağlayacaktır.

Bolted connections are a frequently used method in the beam-to-column joints of steel structures. Particularly after the Northridge earthquake, which marked a turning point for steel connection zones, various connection configurations have been developed to enhance the ductility of beam-to-column joints. This approach, which is one of the energy dissipation methods, involves placing a steel sleeve of specific amplitude and thickness between the flange plate and bolt nut in bolted connections to interrupt the load path at the beam-to-column joint. The analyses in this study were conducted using the finite element method, referencing two studies that experimentally investigated models created with the equivalent T-Stub method recommended in Eurocode-3 for modeling bolted connections. The contribution of the steel sleeve element, placed on the bolt shank in T-Stub connections subjected to axial tensile forces, to energy dissipation and load capacity was analyzed. Significant increases have been achieved in the total elongations of connections and energy dissipation values in these analyses. With the innovative method proposed in this study, the energy dissipation capacity and ductile behavior of bolted connections were significantly improved without negatively affecting their performance in the elastic region. The proposed connection model, when used as a structural damper under seismic effects, will contribute to further improving the structural performance of steel structure joints, particularly in our earthquake-prone country.