Soğuk şekillendirilmiş kirişlerin gövdesinde açılmış dairesel deliklerin eğilme davranışının etkisi: Sonlu eleman analizleri

Dünyadaki ve ülkemizdeki bölgelerin aktif bir şekilde büyümesi ile endüstrinin ve sanayinin hızlı bir şekilde geliştiği, zaman yönetiminin çok önemli olduğu yaşam koşullarında bu ihtiyaçlara yardımcı olabilecek sanayi yapılarının hızlı bir şekilde inşası giderek artan düzeyde önem arz etmeye başlamıştır. Kentlerin bu gelişim ve değişim sürecinde insanların sosyal ihtiyaçlarına cevap verebilecek ekonomik, sportif, kültürel ve ticaret yapılarının, en hızlı ve uygun şekilde inşaa gereksinimi giderek artmaktadır. Bu tür yapıların daha hızlı ve ekonomik inşa edilebilme talebi, çelik yapılara olan ilgiyi arttırmakta ve bu ilgiye bağlı olarak çelik taşıyıcı elemanların dayanım ve estetik açısından beklentileri karşılayabilecek şekilde tasarlanması gereksinimi ortaya koymaktadır. Dayanıklı ve estetik yapı elamanlarının tasarımını ekonomik ve hızlı inşaat teknikleri ile geliştirmek ülke ekonomisine önemli katkı sunabileceği düşünülmektedir. Bu amaçla günümüzün gelişmiş ülkelerinde imalatı ve montajı hızlı bir şekilde gerçekleştirilebilen soğukta işlenmiş çelik profillerle çelik yapılar inşaa edilmektedir. Çeşitli şekillerde oluşturulan soğukta işlenmiş çelik profiller, tasarımda tek veya bileşik enkesitler olarak kullanılabilmektedir. Yapıların kullanım amaçlarına göre, sistemlerine dahil edilen elektrik ve mekanik tesisat hatlarının yapı elemanları üzerinden geçişinde kolaylık sağlaması açısından profil enkesit gövdelerine boşluklar açılmakta ve sözkonusu hatların yapı elemanı üzerinde estetik olarak konumlandırılmasında özellikle bileşik enkesitler tercih edilmektedir. İki profil enkesitinin birlikte kullanımı ile teşkil edilen kutu enkesitli kirişler yaygın olarak üretilmekte ve kullanılmaktadır. Soğukta şekillendirilmiş çelik profiller ise kullanım avantajları, üretim aşamasında kolaylığı ve kaliteli profil fazlalığı, diğer şekillendirme çeliklerine göre düşük maliyeti ile sektörde kullanım sıklığını artırmaktadır. Montaj kolaylığı sağlamak, çeşitli tesisat hatlarının kurulum seçeneklerini artırmak için profillerde oluşturulan gövde delikleri enkesit kaybına neden olduğundan yapı elemanlarının dayanım ve davranışını etkilemesi mümkün görünmektedir. Bu kapsamda, yürütülen bu tez çalışmasında soğukta işlenmiş çelik profiller oluşturulan ağ delikli bir yapma kutu profilin eğilme davranışı incelenmiştir. Çalışmanın amacı soğukta işlem görmüş iki adet dudaklı C profilden oluşturulmuş ağ delikli dudaklı kutu profil kirişlerde eğilme davranışını incelemek olup, C profilleri birarada tutan akıllı vidaların yerleşim düzeni, ağ deliklerinin sıklığı ve çapındaki değişimin bu kutu profilin dayanım ve davranışına etkilerini araştırmaktır. Çalışma kapsamında 30 model simülasyonu oluşturulup, ABAQUS sonlu eleman analiz programı kullanılarak yürütülmüştür. Çalışma kapsamında soğuk şekillendirilmiş C profilin; gövde delik çapı, gövde delik çapının büyüklüğü, akıllı vida aralığı değiştiği için akıllı vida sayısı değişimi olmak üzere 3 değişken mevcuttur. Çelik profilleri birleştirmek için kullanılan akıllı vida aralıkları 100, 200 ve 400 mm olarak değiştirilmiştir. Ayrıca çelik birleşimde gövde kısmında gövde deliğine sahip olmamış ve gövde deliğine sahip olmuş modeller olarak ayrı değişkenler üzerinde incelenmiştir. Çalışma, akıllı vida aralığı, gövde delik sayısı, ve gövde delik çapı gibi parametrelerin moment kapasitesi, elastik bölgelerdeki etkileri, akıllı vidanın kesme kuvveti ve süneklik üzerindeki etkilerini detaylandırmaktadır. ABAQUS programında örnek modelleme doğruluğu kanıtlanarak, çalışma sonuçlanmıştır. Akıllı vida aralığının küçülmesi ve delik sayısının artması, birleşimlerin mukavemetini artıran önemli tasarım değişkenleri olarak tespit edilmiştir. Ayrıca, akıllı vida sayısının artışı, modelin sıkı ve dayanıklı bir yapıya sahip olmasına neden olmuş ve daha düşük plastik şekil değiştirme oranlarına sahip olmamızı sağlamıştır. Akıllı vida aralarındaki mesafenin azaltılması, daha sıkı ve dayanıklı yapılar sağlarken, plastik deformasyonun azaltılması isteniyorsa mesafenin artırılması gerektiği belirlenmiştir. Modellerin süneklik değerlerini optimize etmek için gövde deliği sayısının önemli bir parametre olduğunu vurgulamaktadır. Sonuç olarak, çelik yapı elemanlarında vida aralığının optimize edilmesi, a/d oranının düşük tutulması ve gereksiz gövde deliklerinden kaçınılması, yapısal dayanımı ve rijitliği artırarak özellikle deprem gibi yüksek yükler altında kalan yapılarda güvenliği ve uzun ömürlülüğü sağlamak için kritik öneme sahiptir.