Experimental and numerical studies on replaceable links for eccentrically braced frames

Dışmerkez çelik çaprazlı perdeler (DMÇÇP'ler) yüksek sismik bölgelerde çelik yatay yük direnç sistemi olarak yaygın olarak kullanılmaktadır, çünkü DMÇÇP'ler moment aktaran çerçevelerin (MAÇ'lerin) sünekliği ile yüksek enerji emme kapasitesini ve merkezi çaprazlı çerçevelerin (MÇÇ'lerin) yüksek rijitliğini simüle eder. DMÇÇP'lerin yüksek rijitliği ve sünekliği çaprazlardan ve bağ kiriş elemanın akmasıyla elde edilir. Bu tez DMÇÇP'lerde değiştirilebilir bağ kirişlerii için üç aşamalı deneysel ve numerik çalışmanların bulgularını sunmaktadır. Birinci araştırma programı değiştirilebilir kesme bağ kirişleri için dört bulonlu uzatılmış alın levhasını incelemek için gerçekleştirilmiştir. Uzatılmış alın plakalı moment bağlantıları, MAÇ'lerdeki kiriş-kolon bağlantıları ve DMÇÇP'lerdeki değiştirilebilir bağ kirişi-çerçeve bağlantıları dahil olmak üzere bir dizi uygulamada kullanılır. Uzatılmış alın levhalı bağlantılar MAÇ uygulamaları için kapsamlı bir şekilde incelenmiş olsa da, DMÇÇP'lerdeki performansları hakkında çok az şey bilinmektedir. MAÇ'lerde veya DMÇÇP 'lerde kullanıldığında aynı bağlantı için yükleme koşulları ve kabul kriteri farklıdır. Değiştirilebilir kesme bağ kirişleri için kullanılan dört bulonlu uzatılmış rijitlik levhalı ve rjitlik levhasız alın levhası bağlantılarının performansını araştırmak için deneysel ve numerik bir çalışma yapılmıştır. Bu amaç doğrultusunda, alın levhasının kalınlığı, genişliği ve rijitlik levhası değişken olarak kabul edildiği 10 neredeyse tam ölçekli DMÇÇP testi yapılmıştır. Sonuçlar, AISC yönergelerinde ve Eurocode şartnamesinde verilen tasarım önerilerinin alın levhası kalınlığı için konservatif tahminler sağladığını göstermiştir. Farklı plaka kalınlıkları için bükülme gerinimleri araştırmak ve tasarım kılavuzları kullanılarak belirlenen kapasitelerde muhafazakârlığın kaynaklarını belirlemek için sonlu eleman simülasyonları yapılmıştır. Gerekli alın levhası kalınlığını daha doğru bir şekilde belirlemek için AISC tasarım kılavuzlarında değişiklikler önerilmiştir. İkinci araştırma programı, DMÇÇP'ler için yeni değiştirilebilir bağ kirişleri geliştirmek için gerçekleştirilmiştir. Bağ kirişlerinin deprem sonrası değiştirilmesi, sismik bir olaydan sonra DMÇÇP'lerin kullanılmasını sağlar. Son yıllar çok sayıda değiştirilebilir bağ kirişlerinin gelişimine tanık olunmuştur. Uzatılmış alın levhalı değiştirilebilir bağ kirişler, geliştirilen detaylar arasında en verimli olanıdır. Bu bağ kirişlerinin kullanılması, değiştirilecek parçanın boyutunu ve ağırlığını en aza indirmeyi sağlar. Ek olarak, alın levhalı bağ kirişlerin performansı geleneksel bağ kirişlerin performansına benzerdir. Bugüne kadar raporlanan araştırmalar, bu bağ kirişlerinin çıkarılması ve değiştirilmesi açısından dezavantajları olduğunu göstermiştir. Bağ kiriş elemanın içinde, çıkarma işlemi için hidrolik krikoların kullanılmasını gerektirebilecek kadar büyük eksenel kuvvetler gelişebilir. Daha da önemlisi, artık ötelenme altında bağ kirişlerinin değiştirmesi ile ilgili zorluklardır. Bu çalışmada, bağ kirişinin orta uzunluğunda ayrılabilir bir ek bağlantısı kullanan yeni bir değiştirilebilir bağlantı önerilmiştir. Ek yeri bağlantısı, değiştirilebilir bağ kirişin her iki parçasına kaynaklanmış testere ile kesilmiş I kesitlerden oluşur. Detay, kolay sökülmeyi kolaylaştıran ve artık ötelenme altında değiştirmeyi sağlayan bir montaj toleransı sağlamaktadır. Önerilen bağ kirişlerinin kavram kanıt testi, ek bağlantısındaki kuvvet aktarım türünün ana değişken olarak kabul edildiği 3 numune üzerinde gerçekleştirilmiştir. Tüm numuneler, AISC341'in gerektirdiği bağ kiriş dönme açısından önemli ölçüde daha yüksek olan bağ kiriş dönme açılarında göçmüştür ve önerilen bağ kiriş konseptinin potansiyelini göstermiştir. Önerilen değiştirilebilir bağ kiriş konsepti için geliştirilen tasarım prosedürünü doğrulamak için tamamlayıcı sonlu elemanlar parametrik çalışmaları yapılmıştır. Üçüncü araştırma programı, sürtünmeli sönümleyiciler ekleyerek değiştirilebilir bağ kirişlerini geliştirmek için gerçekleştirilmiştir. Ana hedef, değiştirilebilir bağ kirişlerinin düşük çevrimsel yorulma ömrünü, bağ kirişinin akmasıyla ve yan plakaların yüzeylerinin sağladığı sürtünme direnci ile enerji sönümleyerek uzatmaktır. Bu amaç doğrultusunda, testere ile kesilmiş I-profiller ile oval delikler açılmış yan plakalar arasına pirinç levhalar yerleştirilmiş ve bulon kaymasını sağlamak için ezilme etkili bağlantı kullanılmıştır. Önerilen sürtünmeli orta ekli bağlantı, kapsamlı bir deneysel çalışma ile doğrulanmıştır. Ana parametreler olarak oval delik boyutu, bulon sayısı ve oval delik sayısı dikkate alınarak önerilen bağlantıya sahip toplam sekiz numune test edilmiştir. Ayrıca, düşük çevrimsel yorulma ömrünü önerilen orta ekli bağlantıya sahip bağ kirişleri ile karşılaştırmak için uzatılmış alın levhalı bağlantıya sahip üç numune test edilmiştir. Önerilen orta uçlu sürtünmeli bağlantılara sahip bağ kirişi, gerekli bağ kirişi dönme kapasitesinden önemli ölçüde daha yüksek dönme kapasitesi sergilemiştir. Ayrıca, önerilen bağlantıyla olan bağ kirişi, bağ kirişlerinin düşük çevrimsel yorulma ömrünü ve enerji dağıtma kapasitesini önemli derecede artırmıştır.