Çelik Çerçeve Kolon-Kiri Birle im Bölgesi Üzerine Yap lan Çal malar

Hong (1996), çal mas nda deprem s ras ndaki yer hareketinin etkisiyle çelik çerçevelerde olu abilecek k lgan davran engelleyebilmek için baz teknikler kullanm r. Bunun için kolon-kiri birle im bölgelerinde farkl birle im elemanlar kullanarak deneyler yap lm r. Çal man n sonucunda, kullan lan farkl tipteki birle im elemanlar ile moment ta yan çelik çerçevelerin deprem davran lar n iyile ti i görülmü tür.

Civjan (1998), bu çal mada tipik moment ta yan Northridge depremi öncesi çerçeve birle imlerinin iki farkl ekilde güçlendirilmesini deneysel olarak incelemi tir. ki güçlendirme yöntemi de kiri in alt ba na yap lm r. 6 adet tam ölçek kolon-kiri birle imi için güçlendirme deneyleri yap lm r. Çal mada ayr ca iki tür güçlendirme yönteminin yan nda dö eme etkisi de incelenmi tir.

James (1998), 1994 Northridge depremindeki kolon-kiri birle im yerindeki meydana gelen hasar n nedenini aç klamak için çe itli deneyler yapm r. Hasar nedenlerinin birincisi; kiri ba -kolon gövdesindeki kaynaklar n yetersiz biçimde yap lmas r. Bu hasar n önlenebilmesi için birle im noktas nda daha özenli kaynak çili i ve daha yüksek dayan ml kaynak elektrotu kullan lmas gerekti i yap lan deneysel çal malarla tespit edilmi tir.

Shen ve ark. (2000), çal mada zay flat lm kiri enkesitli (RBS) çelik yap lar n deprem davran na olan etkisini ara rm lard r. Farkl “RBS” ile düzenlenmi 8 adet çelik yap n lineer olmayan statik ve zaman tan m aral analizlerini yapm lard r. Yap lan analizlerde El Centro ve Northridge deprem verileri kullan lm r. Yap lan çal ma sonucunda deprem kuvveti alt nda en uygun ba k azaltma oran ve yeri elde edilmi tir.

Civjan (2000), çal mas nda mevcut çelik moment çerçevelerinin güçlendirilmesi üzerine farkl yöntemlerle yap lan deneysel çal malar ele alm r. 6 tane tam ölçekli tipik Northridge öncesine göre tasarlanm kolon-kiri birle im ba lant numuneleri, alt ba kta azaltma veya alt ba k uçlar na ilave levha kaynatmas eklinde güçlendirmi tir. Güçlendirilen elemanlar hem dö emeli hem dö emesiz olarak denenmi tir. Kiri alt ba k kesitinde azaltma yap larak yap lan güçlendirmede, mevcut kaynaklarda problem olu urken, alt ba a guse eklinde kaynat lan ilave levhal birle imlerin daha iyi bir performans sergiledi i görülmü tür. Özellikle dö emeli birle imlerde dö emelerin üst ba güçlendirmesi sonucunda da oldukça iyi sonuçlar elde edilmi tir.

Yorgun (2001), bu çal mada yeni bir al n levhal moment ta yan birle imin statik tersi tekrarlan r yükler alt ndaki davran TÜ Laboratuar nda incelemi tir. Çal mada yeni bir al n levhal birle im ile normal al n levhal birle imin davran kar la lm r. Birle imler iki limit durum için tasarlanm r. Birinci durumda ince al n levhas n birle imin en zay f eleman olacak ekilde tasarlan rken, ikinci durumda al n levhas n kal nl de tirilerek tasar m yap lm r. Çal ma kapsam nda toplam 6 adet tam ölçekli al n levhal birle iminin davran incelenmi tir.

Popov (2002), bu çal mada tam ölçek moment ta yan 2 adet birle imin deneysel çal mas yapm r. Çal mada, ilk deney klasik d kolon-kiri birle im sisteminin kolonlar W14*283 ve kiri leri W36*264 kesitli elemanlardan te kil edilmi tir. Kullan lan T kesitler 4 adet 28 mm çap nda bulon ile kiri e ba lanm ve kiri ile T kesit aras na 19 mm kal nl nda kö e kayna yap lm r. Di er birle im bölgesinde ilave kaynak olmamakla birlikte ilk T kesitin kiri üstündeki parças dikdörtgen iken 2. deneydeki T kesitin kiri üstündeki parças U eklindedir. Kaynak

lemi sadece U kesitin ortas na yap lm ve 2 bulon kullan lm r. Deneysel çal malar n sonucunda üretimi daha ucuz olan 2. deneyde kullan lan birle imin moment ta ma kapasitesi daha yüksek ç km r.

Margarian (2002), bu tez çal mas nda Northridge depremi öncesi kullan lan geleneksel kaynak tipleri ile Northridge depremi sonras kullan lan kaynak tiplerinden olu an çerçeveleri kar la rmak için 14 adet çerçeveyi dinamik yükle yüklemi tir. Kolon ve kiri lerde I kesitler kullan lm r. Yap lan deneyler sonucunda Northridge depremi öncesi kullan lan geleneksel kaynak tipleri ile üretilen çerçevelerin sismik yüklere kar zay f kald klar tespit edilmi tir. Bu birle imler kolon-kiri birle im bölgelerinde ba k üzerindeki kaynaklarda ani olarak olu an k lmalardan dolay a r hasarlar görmü tür. Deneylerde olu an hasarlar n Northridge depremi sonras olu an hasarlarla ayn oldu u bu çal mada tespit edilmi tir. Bunun yan nda Northridge depremi sonras kullan lan kaynak tiplerinden olu an çerçevelerin daha sünek oldu u deneyler sonucunda görülmü tür.

Jin (2002), 1994 Northridge depremi sonras moment ta yan çelik çerçeveli yap larda sismik yüklerin olu turaca hasarlar azaltabilmek için de ik yöntemlerin denenmesi üzerine yapm oldu u bu çal mas nda enkesiti azalt lm çelik kiri lerin sismik davran incelemi tir. Bunun için çal mas nda 4, 8 ve 16 katl 3 yap için FEMA 273 ve FEMA 350’ye göre statik ve dinamik itme analizi yapm r. tme analizine göre çal mada a r depremlerde enkesiti azalt lm çelik kiri lerin çok faydal olmad tespit edilmi tir.

Clement (2002), bu çal mada dirsek eklindeki çelik elemanlar n kullan ld çerçevelerin deprem davran lar deneysel ve analitik olarak incelemi tir. Analitik çal mada sonlu elemanlar ile statik ve dinamik itme analiz yöntemleri kullan lm r. Elde edilen analitik sonuçlar da Eurocode 8, FEMA 356 ve ATC-40 ile

Jin ve El-Tawil (2005), 1994 y nda Kaliforniya’n n Northridge bölgesinde meydana gelen deprem sonras nda zay flat lm kiri enkesitli “RBS” birle imlerinin kullan üzerine bir çal ma gerçekle tirmi lerdir. “RBS” kesitli çerçevelerin yüksek deprem riski bulunan bölgelerde depreme kar en iyi performans sergiledi ini tespit etmi lerdir.

Tezer (2005), çal mada 1994 Northridge depreminden sonra meydana gelen hasarlar göz önüne al narak yap lan ara rmalar sonucunda ortaya ç kar lan zay flat lm kiri -kolon birle imleri hakk nda aç klay bilgiler sunmu tur. Deprem ve etkilerinden bahsedilmi , ortaya ç kan problemleri çözmek için geli tirilen teknikler aç klanm ve bu tekniklerden biri olan zay flat lm kolon-kiri birle imleri tan lm r. Zay flatman n eleman üzerindeki etkilerinden bahsedilmi tir.

Hattap (2005), çal mas nda deprem bölgelerinde çelik yap lar n avantajlar incelemi tir. Çelik çerçeveli yap lar n depreme kar gösterdi i üstün performans n nedenleri çal mada irdelemi tir.

Seçer (2005), çal mas nda, kolon-kiri birle imleri yar rijit olarak modellemi , düzlemsel çelik çerçeve davran n incelenmesi ve çapraz elemanlar kullan lmas ile meydana gelecek etkileri ara rm r. Yar rijit birle imlerin modellenmesinde Frye ve Morris polinom modelini kullanm ve üç tip çelik kolon-kiri birle imini incelemi tir. Elde edilen sonuçlar çaprazl ve çaprazs z durumlar için kar la lm r. Kolon-kiri birle im tipinin yap davran üzerine olan etkilerini incelemek amac yla birinci ve ikinci mertebe do rusal elastik analiz yap lm ve ayr ca yap n ilk üç periyodu incelenmi tir. Birle im tipinin yap göçme yükü üzerine olan etkisinin belirlenmesi amac yla malzeme ve geometri bak ndan do rusal olmayan itme analizleri yap lm r. Elde edilen sonuçlar grafik ve tablolar halinde sunulmu tur. Analizler sonucunda yar rijit birle imli çerçeve davran n birle im tipine ba olarak de ti i gözlenmi tir. Farkl yar rijit birle im tipleri için farkl yer de tirme ve kesit tesirleri de erlerine ula lm r.

Yar rijit birle imler kullan ld ve deplasmanlar n artmas , s r de erlerinin lmas durumunda deplasman s rlamak ve yap yatay yüklere kar rijitle tirmek amac yla diyagonal çubuk elemanlar n kullan lmas faydal olaca çal mada belirtilmi tir. Özellikle yüksek çelik yap larda büyük mertebelerdeki kat yer de tirmeleri diyagonal çubuklar kullan lmak suretiyle azalt labilece i belirtilmi tir.

Aldemir ve Ayd n (2005), bu çal mada yap lar n deprem ve rüzgâr gibi dinamik etkilere kar korunmas için dünyadaki en son geli meleri özet olarak sunmu lard r.

saca tan yap lan bu sistemlerin betonarme yap lara uygulanmas nda ba lant detaylar nda baz güçlükler olmakla birlikte çelik yap lara uygulanmalar çok daha kolay oldu una de inilmi tir. Özellikle ABD ve Japonya’da yayg n bir uygulama alan bulan bu teknolojilerin büyük bir bölümü aktif deprem ku içinde bulunan ülkemizde de kullan lmas kaç lmaz hale geldi i belirtilmi tir.

Yazarlara göre birebir uygulamay beklemek yerine gerekli bilgi birikimini öncelikle üniversitelerde sa lamaya çal mak ve buna paralel olarak da bu bilgiyi mühendislerimize iletmek gerekmektedir.

Alisibramulisi (2006), çal mas nda kolon ve kiri lerin birle im bölgelerindeki elemanlar n yetersiz kald durumlar n incelenmesi için yap lan deneysel çal malar n maddi külfeti ve zaman problemi gibi dezavantajlar sebebiyle bu elemanlar n çe itli durumlardaki davran inceleyebilmek için sonlu elemanlar yöntemi alternatif bir yöntem olarak sunmu tur. Bunun için LUSAS paket yaz kullanm r. Program yard yla çe itli kaynakl ve bulonlu birle imlerin davran lar incelemi tir. Daha önceden yap lan deneysel çal malar bu program yard yla tekrar analiz etmi ve moment-e rilik ili kilerini kar la rm r. E riler kar la ld nda gerek sonlu elemanlar yönteminden elde edilen sonuçlar n gerekse deneysel sonuçlardan elde edilen rilerin yakla k ayn oldu u tespit etmi tir. Ancak LUSAS’dan elde edilen momentlerin deneysel ta ma gücü momentinden 1,5 kat daha fazla oldu unu da tespit etmi tir.

Yemez (2007), Bu ara rmada I-kiri in kutu kesit kolona T-ba lant eleman ile bulonlu birle imini tek yönde ve çift yönde tekrarl yükleme ko ullar alt nda incelemi tir. Önerilen birle im detay antiye ortam nda kolay, ekonomik ve hasars z nakledebilmek için kolon d na uzanan ba lant elemanlar n olmamas ko ullar de erlendirilerek T ba lant elemanlar uzun ve yivli saplamalar ile kutu profilin içinden geçirerek arka yüzeyine bulonlam r. Dört adet tam ölçekli kolon-kiri birle im numunesi iki grup halinde test etmi tir. kinci grupta kutu kolonun birle im bölgesinde ilk guruptan farkl olarak arka yüzeyi destek plakas ile takviye yap lan numuneleri denemi tir. Tersinir tekrarl yükleme performanslar n de erlendirildi i deneysel çal mada, her iki birle imin de yeterli dayan m seviyesinde yüksek plastik dönme ve kabul edilebilir enerji yutma kapasitesi sa lad tespit etmi tir. Bu birle imlerin yar rijit k smen güçlü birle imler olarak depremselli i dü ük olan bölgelerde moment aktaran çelik çerçevelerde veya yüksek depremsel bölgelerde çaprazl çerçeveler ile takviyeli çelik çerçevelerde kullan labilece ini bildirmi tir.

Eurocode 3 bölüm 1-8’de anlat lan bile en metodunun önerilen tasar m yakla ile birlikte uygulanabilirli ini test sonuçlar ile hem dayan m hem de e ilmezlik aç ndan kar la rm r. Yapt kar la rmada deneysel sonuçlar n Eurocode 3 çözümleriyle uyumlu oldu unu tespit etmi tir.

Shafei ve Ark. (2008), çal malar nda 1990 Manjil ve 2003 Bam depremlerinden sonra ran’da çelik yap larda olu an hasarlar n birle im yerlerinde yo unla n tespit edilmesiyle, ran’da yo un olarak kullan lan Khorjini tipi birle im elemanlar n iyile tirilmesine yönelik çal malar incelemi lerdir. Ara rmac lar depremlerden elde ettikleri tecrübelerle Khorjini tipi birle im elemanlar detayl olarak incelemi lerdir. Bu birle im tipinde olu an hasarlar n kaynak k lmalar ndan olu tu unu tespit etmi lerdir. Bundan dolay Khorjini ba lant çerçevelerin deprem s ras nda istenilmeyen gevrek davran lar sergiledi i belirtmi lerdir. Yazarlar bu tipik ran kolon- kiri ba lant tipini güçlendirmek için R plaklar kullanm lard r. Bu ba lant elemanlar kullanarak ran tipi çerçevelerin deprem davran lar geli tirmeyi amaçlam lard r.

Mirghaderi (2008), bu çal mada çelik yap larda depreme kar dayan kl yar rijit bir kolon-kiri ba lant çal lard r. Uygulamada kiri ler kolonlar n ba klar na yerle tirilmektedir. Bu yeni sistemde iki kiri kolonun yüzünden geçmekte ve kolon ba klar na yatay plakalarla ba lanmaktad r. Çal ma 2 çe it rijit ba lant deneysel ve analitik olarak incelenmi tir. Yap lan deneysel ve analitik çal malar sonucunda her 2 çe it ba lant da da kat ötelenmesi kayda de er bir azalma olmadan 0,08 radyan geçmi tir. Yap lan çal ma klasik ba lant türlerine göre bu rijit birle im türünün e ilme dayan n daha yüksek oldu unu göstermektedir. Sonuç olarak bu ba lant lar n dayan yüksek ve deprem dayan mlar ndan yüksek oldu u görülmü tür. Parametrik çal malarda farkl boyutlardaki kolon ve kiri ler için farkl ebatlardaki ba lant plakalar n kullan lmas gerekti ini göstermi tir.

Jae Shin (2008), çal mas nda 7 adet betonla doldurulmu kutu kolonlar n kiri birle imlerinde tersinir tekrarlan r yükler alt nda davran deneysel olarak incelemi tir. Deneyde bütün birle imler T kesitlerle ba lanm r. 3 seriye ayr lan deney numunelerinde ilk seri sadece T kesitle güçlendirilmi , ikinci seride T kesitle güçlendirilmi kesitten sonra kiri te kesit azalt lmas yap lm , üçüncü seride ise ba klarda küçük delikler aç lm r. Yap lan deneylerde bütün numunelerin AISC Deprem Kurallar na göre 0.03 rad dönmeyi a görülmü tür.

Kovacs (2008), çal mas nda al n levhal birle imlerin tersinir tekrarlan r ve lineer yükler alt ndaki davran deneysel ve analitik olarak incelenmi tir. Hem monolitik hem de tersinir tekrarlan r yüklemeler alt nda olu an moment-dönme diyagramlar çizmi tir.

Vatansever (2008), çal mas nda, birbirinden farkl ince levhal çelik perde numunelerin tekrarl yükler alt nda davran lar kar la rmak amac yla, esas olarak 1/3 ölçekli, tek katl ve aç kl kl üç adet test numunesinden olu an bir deneysel çal ma yürütülmü tür. Ayr ca, kiri yüksekli i boyunca uç levhal yar -rijit kiri -kolon birle imlerinin davran görmek üzere bir adet çelik çerçevenin de testi gerçekle tirilmi tir. Buna ek olarak, Panel Çerçeve Etkile imi ad verilen mevcut basit bir metot, ince levhal çelik perdelerin davran lar ve bu sistemlere ait, akma durumuna kar gelen yer de tirme ve taban kesme kuvveti ile dayan m gibi karakteristik de erleri tahmin edebilmek amac yla, kiri -kolon birle imlerinin davran lar da esas al narak geni letilmi tir.

Ana deney numuneleri, perdelere temel te kil eden bir adet çelik çerçeve, panelin çerçeve elemanlar na dörtkenar ndan ba land geleneksel ince levhal çelik perde ve panelin sadece çerçeve kiri lerine ba land özel ince levhal çelik perdelerden olu maktad r. Tüm paneller 0.50 mm kal nl kl ve 900 mm yükseklik ile 1520 mm geni li e sahiptir. Çelik panelin çerçeve elemanlar na birle iminde matkap uçlu vidalardan yararlan lm r. Ayr ca bu birle im için her bir çerçeve eleman n ba na kaynakl birer birle im levhas kullan lmaktad r.

Bu deneysel çal mada, tüm numuneler ATC-24 (Guidelines for Cyclic Seismic Testing of Components of Steel Structures, by Applied Technology Council) esas al narak test edilmi tir.

Deney numunelerinin analitik modellerini do ru bir yakla mla olu turabilmek amac yla, daha önce ba ka ara rmac lar taraf ndan test edilen numunelerin kullan ld pek çok say sal analiz gerçekle tirilmi tir. Bunlardan biri çubuk ve sonlu eleman modeller olu turmak üzere örnek olarak seçilmi tir. Perdenin paralel çubuk modelleri do rusal olmayan statik itme analizlerinin gerçekle tirildi i SAP2000 bilgisayar yaz kullan larak geli tirilmi tir. Perdenin daha karma k olan do rusal olmayan sonlu eleman modelleri için de geni kapsaml bir bilgisayar program olan ABAQUS’ten yararlan lm r.

Ana deneysel çal maya ek olarak, bu deneyleri tamamlay birkaç yard mc ara rma da gerçekle tirilmi tir. lk olarak, panel ve kiri uç levhalar na ait

malzemelerin gerçek akma ve çekme dayan mlar tespit etmek amac yla çekme testleri, ikinci olarak da, matkap uçlu vidalar n kullan ld birle imlerin göçme modlar ve ta yabilece i en büyük kesme kuvvetini tespit etmek üzere bir seri test yürütülmü tür. kinci olarak yürütülen deneyler sonunda elde edilen sonuçlar, panel kenarlar ile birle im levhalar n ba lant için vida say n belirlenmesinde kullan lm r.

Deneylere ba lamadan önce test prosedürü ile ilgili gerekli bilgileri sa layabilmek için numunelerin hem basit çubuk modelleri hem de do rusal olmayan sonlu eleman modelleri olu turulmu tur. Yap sal analizlerde kiri -kolon birle iminin davran da dikkate al nm r. Yar rijit ve k smi dayan ml olarak tasarlanan birle imin ba lang ç rijitli i ve moment ta ma kapasitesi Eurocode 3’e göre belirlenmektedir.

Yar rijit kiri -kolon birle im davran n temsil edilmesinde, dört parametreli do rusal olmayan moment-dönme e risinden yararlan lm r. Bu birle im modeli ayn zamanda numunelerin do rusal olmayan sonlu eleman modellerinin olu turulmas nda da yer alm r.

Numunelerin testleri s ras nda yap lan deneysel gözlemlerin ard ndan panel ve numunelerin davran lar ile ilgili bilgilerin elde edilmesi amac yla, ölçüm aletleri vas tas yla al nan bilgiler, örne in ekil de tirmeler, yer de tirmeler ve yük de erleri de erlendirilmi tir. Böylece, sistemlere ait, ba lang ç rijitli i, akma durumuna kar gelen taban kesme kuvveti ve yer de tirmeler, toplam enerji sönümleme miktar ve yer de tirme sünekli i gibi özellikler deneysel veriler kullan larak elde edilmi tir. Bununla birlikte, do rusal ve do rusal olmayan deney bölümlerinde paneldeki asal gerilme ve ekil de tirme miktarlar ile yönleri incelenmi ve enerji sönümleme durumu de erlendirilmi tir.

Sonuç olarak, ara rmac numunelerin hem testleri hem de analitik modellerden elde edilen sonuçlar kar la rmal olarak irdelenmi ve gelecek ara rmalar için baz öneriler yapm r.

Ohsaki ve ark. (2009), çal malar nda zay flat lm kiri en kesitlerinin tam ölçek kolon-kiri deneylerindeki davran lar incelemi lerdir. Kiri i sonlu elemanlar metodu ile modellemi ve ABAQUS isimli ticari yaz m paketini elasto plastik analizlerler için kullanm lard r. Say sal sonuçlar ile deneysel sonuçlar n k yaslanmas çal mada yap lm r. K yaslamalarda özellikle kaynak yap lan bölgelerde olu an gerilmeler incelenmi tir. Deneysel sonuçlar ABAQUS paket program ndan elde edilen sonuçlar ile uyum göstermi lerdir.

Ashrafi ve ark. (2009), çal malar nda, zay flat lm a dan faydalan lan ve özellikle planlama a amas nda ekstra faydas bulunan zay flat lm kiri enkesitlerinin “RBS” birle imlerinin yeni bir türünü incelemi lerdir. Çal ma bireysel elemanlardan daha çok yap sal sistemle bütün olarak yerle tirilmi tir. 4, 8 ve 16 katl yap lar n lineer olmayan analizleri, enerji da , ekonomi ve in a edilebilirli i en iyi ekilde kullanan RBS ba lant lar n en etkili biçimi ara lm r. A katlardaki RBS birle imleri üst katlara göre çok daha büyük etki sa lad tespit edilmi tir.

Castellano ve ark. (2009), çal malar nda talya’da 1986 y nda kullan ba layan deprem sönümleyicilerinin uygulama alanlar ndan bahsetmi lerdir. Köprü ve viyadüklerin güçlendirilmesinde kullan lan deprem sönümleyicilerinin yan nda di er pasif ve aktif sönümleyici çe itlerinin talya’da kullan ve örneklerini anlatm lard r. Her sönümleyicinin teknik özelliklerini ve kullan ld yerleri anlatm lard r.

Ricky ve ark. (2009), çal malar nda, yeni bir deprem sönümleyicisi olan “YSPD” diye adland lan akabilen kayma paneli parças n in aat yap lar nda kullan üzerine deneysel çal malar yapm lard r. Bu kayma panelleri kare kesitli ince cidarl bir kesitin plastik akma deformasyonu ile enerji sönümleyen bir sistemdir. Bu sistemlerin kullan ld 19 adet statik ve dinamik deney yap lm r. Kullan lan kare kesitli ince cidarl YSPD elemanlar n et kal nl klar 2 mm ile 5 mm aras nda de mektedir. Yine kübün kenarlar da 100 mm ile 120 mm aras nda de mektedir. Deneyler numunelerin durgun bir davran sergiledi ini ve enerji da yapabilece ini göstermi tir. Deneylerdeki performans levhan n narinli inden etkilenmi tir.

Bu çal mada kullan lan sönümleyicilerin üretimi, uygulamas ve de tirilmesinin kolay ve ucuz oldu u görülmü tür. “YSPD” diye adland lan akabilen kayma paneli parças n mevcut çelik çerçeveli yap lar n sismik güçlendirmelerinde