Çelik yapısal elemanlarda blok kırılma sınır durumunun sonlu elemanlar yöntemi ile analizi

Çelik yapılarda, çelik çaprazlı perdelerin çapraz elemanları, kafes kirişlerdeki çekme çubukları ve çatı makaslarının gergi elemanları eksenel çekme kuvveti etkisindeki çekme çubuklarına örnek olarak verilebilir. Çekme çubuklarının tasarımında akma, kırılma ve blok kırılma (kayma) sınır durumları dikkate alınarak hesaplama yapılmaktadır. Bu sınır durumlar hem kaynaklı hem de bulonlu uç birleşimleri bulunan çekme çubukları için geçerlidir. Blok kırılma, çekme elemanlarının birleşimlerinin yanısıra, eğilme elemanlarının moment aktaran bağlantıya sahip uçlarında çekme kuvvetinin oluştuğu bölümlerde ve kesme kuvvetinin aktarıldığı birleşimlerde hem elemanın hem de kullanılan bağ levhalarının üzerinde oluşabilen ve tasarımın dayanımını belirleyen bir göçme modudur. Yönetmelikler blok kırılma dayanımını tahmin etmek için denklemler önermektedir. Ancak bu denklemler kullanılarak her zaman yüksek doğrulukta tahminler yapılamayabilmektedir. Blok kırılma sınır durumu, çelik yapılarda çekme gerilmelerinin oluştuğu bölgelerde kontrol edilmesi gereken önemli bir göçme modudur. Blok kırılma kuvvete dik eksendeki alanların çekme kapasitesine, kuvvete paralel eksendeki alanların ise kesme kapasitesine ulaştığı bir sınır durumdur. Blok kırılmanın şeklini bağlantının geometrisi belirlemektedir. Yönetmeliklerde verilen analitik modeller ile blok kırılma sınır durumu kapasitesini belirlemek için olası bütün blok kırılma şekilleri için hesaplama yapmak ve kritik olanı belirlemek gerekmektedir. Farklı blok kırılma şekilleri için bulunan dayanımlardan en küçüğü blok kırılma dayanımını vermektedir. Bu işlem tasarım süresini oldukça uzatmaktadır. Ayrıca tasarımcının bazı kırılma şekillerini gözden kaçırma ihtimali de mevcuttur. Bu tez çalışmasında, çelik yapılarda kullanılan bulonlu uç bağlantılarda meydana gelen blok kırılma sınır durumu sonlu elemanlar yöntemi ile incelenmiştir. Ayrıca sonlu elemanlar yönteminin doğruluğunu teyit etmek için S235 kalitesinde 4 mm kalınlığında levhalara blok kırılma hasarı oluşacak şekilde bulonlu uç bağlantısı oluşturulmuş ve levhalarda eksenel çekme deneyi yapılmıştır. Elde edilen sonuçlar mevcut yönetmeliklerin kullandığı kapasite denklemleri ve deneysel sonuçlar ile karşılaştırılmıştır.