Dış merkez çaprazlı çelik çerçevelerin doğrusal olmayan davranışlarının farklı bağ kirişi teşkilleri için incelenmesi

Yüksek lisans tezi olarak ele alınan bu çalışmada, farklı bağ kirişi teşkilleri ile düzenlenen dışmerkez çaprazlı çelik çerçeve sistemlerin doğrusal olmayan davranışları araştırılmış ve elde edilen sonuçlar karşılaştırılmalı olarak incelenmiştir. Bu amaçla tipik 10 katlı bir çelik binanın deprem kuvveti taşıyıcı sistemini oluşturan 5 tip dışmerkez çaprazlı çelik çerçeve farklı bağ kirişi teşkilleri için tasarlanmıştır. 3 boyutlu modellemesi SAP2000 bilgisayar programında yapılan sistemlerin ASCE 7-10, AISC 360-10 ve AISC 341-10'a göre analiz ve tasarımları gerçekleştirilmiştir. Daha sonrasında ise OpenSEES programı ile yapılan doğrusal olmayan statik itme (pushover) analizi sonucunda taban kesme ve tepe göreli kat öteleme değerleri kullanılarak grafikleri çizdirilen sistemlerin davranışları, kapasiteleri ve dayanım fazlalığı katsayıları (overstrength factor) karşılaştırılmıştır. Literatür araştırmasına (Bölüm 2) bakıldığında bugüne kadar yapılmış akademik çalışmalarda ele alınan sistemler belirli tipteki dışmerkez çelik çaprazlı çerçevelerle sınırlı kalmıştır. Bu sebepten bu tezde farklı sistemler üzerine çalışılması akademik açıdan önem arz etmektedir. Dışmerkez çaprazlı çelik çerçeve modellerini belirlerken AISC 341-10'da yapılan dışmerkez tanımı etkili olmuştur. Dışmerkez çaprazlı çelik çerçevelerde bağ kirişinin akma sınır durumuna ulaşması; kayma etkisiyle, eğilme ve kesme kuvvetinin ortak etkisiyle, eğilme momentinin etkisiyle olmak üzere üç şekilde gerçekleşir. Bu çalışmada plastik şekildeğiştirmelerin kayma etkisinde meydana gelmesi durumuna göre modelleme yapılıp, sistemler tasarlanmıştır. Ayrıca eleman boyutlandırılmasına ikinci mertebe etkilerin dikkate alınması gerektiği AISC 360-10'da ifade edilmektedir. İkinci mertebe etkiler büyütme katsayıları ile hesaba katılmış ve yönetmelikte belirtilen üç yöntemden biri olan etkili uzunluk yöntemi (burkulma katsayıları metodueffective length) kullanılmıştır. Kullanılan yükler düşey ve yatay yükler olarak ikiye ayrılmıştır. Düşey yük tanımının içinde sabit ve hareketli yükler bulunmaktadır. Bu yüklerden sabit yükler herhangi bir yönetmeliğe ihtiyaç duyulmaksızın tasarımda kullanılacak malzemelere göre belirlenebilirken hareketli yüklerin alt limitleri ASCE 7-10 tarafından belirlenmiştir. Yatay yük kapsamında ele alınan rüzgar ve deprem yükleri de ASCE 7-10'a göre belirlenmiştir. Analiz sonucunda yapı düzensizliklerinden, stabilite faktörüne kadar yönetmelikte belirtilen ilgili tüm kontroller yapılmıştır. Dışmerkez çaprazlı çelik çerçevelerin boyutlandırılmasında bağ kiriş plastikleştiğinde bağ kirişi dışında kalan kiriş, kolon ve çaprazların elastik bölgede kalması beklenmektedir. Bu durumun sağlanabilmesi için bağ kirişi dışındaki elemanların üzerinde deprem etkisiyle oluşan kuvvetler, bağ kirişinin beklenen kesme kuvveti kapasitesinin deprem yükleri dolayısıyla bağ kirişi üzerinde oluşan kesme kuvvetine oranı nispetinde artırılmıştır. Kesitleri belirlenen sistemler OpenSEES programında modellenirken SAP2000'de kurulan modellere uygunluğu periyotların karşılaştırılması ile kontrol edilmiştir. Modellemenin ardından doğrusal olmayan statik itme analizi ile tüm sistemler için taban kesme kuvveti ve tepe noktasının göreli kat ötelemesi grafikleri ile sistem elemanları için istem/kapasite oranları elde edilmiştir. Kapasite, yerdeğiştirme, bağ kirişi plastik dönme açıları belirlenip karşılaştırmaları yapılmıştır.