Çelik endüstri tipi yapılarda kiriş guselerinin parametrik incelenmesi

Abstract

Büyük açıklıklı çelik çerçevelerden oluşan endüstri yapılarında kirişlerde oluşturulan guseler (kısmi değişken kesit) tasarım maliyetini etkileyen en önemli parametrelerden biridir. Bu guselerin geometrik özellikleri genellikle düşey yük moment dağılımı ile belirlenmektedir. Ancak tasarımda en etkin sonucu veren guse boyutu yapının birçok özelliğinden etkilenmektedir. Bu çalışmada endüstri yapıları arasında yaygın olarak kullanılan tek katlı tek açıklıklı çelik portal çerçeve sistemlerin kirişlerinde oluşturulan guseler ile ilgili parametrik bir çalışma yapılmıştır. Çalışmada farklı özelliklerdeki endüstri yapılarında en etkin guse boyutlarının ve bunların sağladığı malzeme ekonomisinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla çerçeve açıklığı, kaplama ağırlığı, çatı eğimi, kiriş guse yüksekliği ve çerçeve (kolon) yüksekliği bakımından farklı özelliklerde 23 adet çerçeve incelenmiştir. Her bir çerçeve gusesiz ve dört farklı kiriş gusesi boyutu için tasarlanmıştır. Tasarımlar TS648, TS498 ve Türkiye Deprem Yönetmeliği 2007'ye göre yapılmıştır. Sonuç olarak etkin guse boyutlarının çelik çerçevenin, yüklemenin (zati yükler, deprem yükü, rüzgar yükü) özelliklerine göre değiştiği ve etkin guse boyunun çoğunlukla kiriş boyunun dörtte biri ve üçte biri uzunlukta olduğu belirlenmiştir. Guse kullanılması ile sağlanan malzeme ekonomisinin gusesiz kirişe göre %15-%65 arasında değişebildiği görülmüştür.

Use of haunches (partial veriable section) constructed on beams of big-spaced steel moment frames used in industrial structures ise one of the most important parameters changing to cost of design. The geometrical properties of these haunches are generally determined by using vertical (gravity) load moment distribution. However the haunch properties providing the most effective solution for the design are affected by structural characteristics. In this study, a parametric investigation has been conducted on the haunched beams in the single-storey and single-spaced steel moment frames representing the industrial structures in practice. The main goal of the study is to numerically explore the most effective beam haunch dimensions and material economy provided by the haunced beams on various types of the industrial structures. In the research described in this study, 23 different frame systems changing to frame spaces, weight of covering, inclination of roof, height of haunch and height of frame were investigated. Turkish Standarts (TS648, TS498) and Eartquake Code 2007 are used for the design of frames. Results show that; most effective haunch dimension is changes depending upon to structural system and loading properties. However most effective haunch lengths are obtained as one-fourth or one-third of beam length. The material economy provided by the haunched beam is between %15-%65 in terms of weight of beam without haunch.