Optimum boyutlandırılmış gövde yüksekliği artırılmış çelik kirişlerin yük taşıma kapasitelerinin karşılaştırmalı analizi

Abstract

Gövde yüksekliği artırılmış çelik kirişler I-kesit profillerin gövdeleri boyunca değişik formlarda kesilmesiyle elde edilen iki parçanın kaydırılarak uç bölgelerinden birbirine tekrar kaynaklanmasıyla oluşturulur. Bu işlemle elde edilen gövdesi yükseltilmiş kirişin atalet momenti, aynı ağırlığa sahip normal I-kesit profilin atalet momentine oranla artırılmış olur. Gövde yüksekliği artırılmış çelik kirişlerin gövdelerinde elde edilen boşlukların şekilleri petek ve dairesel olabilmektedir. Literatürde petek türü kirişler ve dairesel gövde yüksekliği artırılmış kirişler üzerine çok az araştırma mevcuttur. Farklı boşluk şekillerine sahip gövde derinlikleri artırılmış bu kirişlerin dış yükler altında performans ve davranışlarını karşılaştıran bir çalışma ise mevcut değildir. Bu tez kapsamında literatürde mevcut olan petek ve dairesel boşluklu kirişlere ek olarak yeni bir fikir olan sinüs eğrisi şeklindeki boşlukların elde edileceği biçimde kesilmiş kirişler de göz önüne alınmış ve üç farklı kiriş modelinin yük altındaki davranışları ve taşıma kapasiteleri kıyaslanmıştır. Yapı laboratuvarında yük taşıma kapasiteleri hesaplanan bu kirişler optimizasyon teknikleri kullanılarak minimum ağırlığa sahip olacak şekilde boyutlandırılmıştır. Bunun için kirişlerde kullanılmış olan IPE kodlu profillerin satır numaraları, boşlukların geometrik boyutları ve kirişlerdeki boşlukların sayısı değişken olarak alınmış ve bu parametrelerin davranış ve geometrik sınırlayıcılar altında kiriş ağırlığını minimum yapacak değerleri elde edilmiştir. Formülasyonları oluşturulmuş optimizasyon problemlerinin çözümü harmoni arama ve parçacık kümesi yöntemlerinin adaptasyonu ile elde edilmeye çalışılmış ve bu şekilde aynı zamanda stokastik yöntemlerin yapıya uyarlamaları gerçekleştirilerek iki yöntemin minimum ağırlığı bulması sürecinde sergilediği performanslar kıyaslanmıştır. Gövde yüksekliği artırılmış çelik kirişlerin tasarım kriterleri için AISC–ASD ve BS-5950 şartnamelerinde öngörülen kıstaslar esas alınmıştır. Çalışmanın deneysel sürecinde; ilk kısımda optimizasyonu yapılan gövde derinliği artırılmış kirişlerin yük altındaki dayanımları hidrolik güç üniteli basınç silindirine sahip yükleme çerçevesi kullanılarak test edilmiştir. Tez çalışmasının son kısmında ise; kirişlerin sonlu elemanlar yöntemiyle analizi yapılarak deneysel çalışmadan elde edilen verilerle kıyaslaması yapılmıştır.