Sürtünmesiz çelik basınç çubukları
Unbond brace
- Tez No: 152123
- Danışmanlar: PROF.DR. ERDOĞAN UZGİDER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2004
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Yapı Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
SÜRTÜNMESİZ ÇELİK BASINÇ ÇUBUKLARI ÖZET Geçmiş yıllarda yaşanan büyük depremlerde yaşananlardan sonra mühendisler ve araştırmacılar depremin yıkıcı etkisini azaltmayı sağlayacak yeni çözümleri bulma yoluna gitti. Bu çalışmalar öncelikle Japonya'da olgunlaştıktan sonra yine önemli bir deprem kuşağında yeralan ABD'de de yayılmaya başladı. Bu çalışmada, yürütülen araştırmaların sonucunda geliştirilmiş burkulması önlenmiş bir çubuk olan“sürtünmesiz çelik basınç çubuğu”ele alınmıştır. Bu kapsamda, çalışma bir stabilite diferansiyel denklem çözümünden sonra parametrik incelemelerin yapılabilmesi amacıyla bilgisayar ortamına taşınmıştır. Çalışmanın konusu“sürtünmesiz çelik basınç çubuğu ' ”merkezi güçlendirilmiş çerçevelerde örgü elemanı olarak kullanılmaktadır. Tipik örgü elemanları basınç kuvveti altında çekme kuvveti altında ulaştıktan taşıma gücüne ulaşamamakta, burkulmaktadır (Şekil La). Tipik örgü elemanının aksine SÇBÇ basınç etkisinde burkularak büyük deformasyonlar yapmamaktadır (Şekil l.b). Kısacası burkulması önlenmektedir. y////////////m, Şekil La. Tipik örgü elemanı l.b. SÇBÇ Deprem yükü etkisinde inelastik deformasyonlar yapması istenen çekirdek eleman ile çekirdek elemanın burkulmasını önleyen zarf elemanın karşılıklı etkileşimini sınır koşul problemi olarak ele alınmış ve bir global burkulma koşulu elde edilmiştir (Denklem 1). ' Bundan sonra ÖZET metni içerisinde SÇBÇ olarak isimlendirilecektir.cr,2 K ; EfIf = çekirdek elemanın eğilme rijitliği £“/”= zarf elemanın eğilme rijitliği Çekirdek elemanın eğilme rijitliği zarf elemanın eğilme rij itliğinden mertebe olarak oldukça küçük olduğundan ihmal edilirse SÇBÇ'nin global burkulma yükü zarf elemanın burkulma yüküne eşit olacaktır (Denklem 2). ^=£İŞ4) (2) p">r,=<jvAr (3) İdeai elastik ideal plastik malzeme davranışı göz önüne alındığında Denklem (3) ile verilen koşulun çekirdek elemanda istenilen inelastik deformasyonlarm gerçekleşmesi ve bu sayede sismik enerji emiliminin sağlanması için doğrulanması gerektiği görülür. Fide edilen bu koşulun ışığında diferansiyel denklemde yapılan basitleştirici kabullerin dışına çıkabilecek bilgisayar modeline gerek görüldü. Yapılan analizde sistem için geometrik nonlineerliklcr göz önüne alınırken çekirdek eleman için malzeme nonlineerliği de tanımlandı. İlk modellerin sonuçlarından elde edilen fikirler gereğince SÇBÇ'nin davranışına tesir eden parametreler arandı. Bu parametreler ç ile ifade edilen zarf elemanın burkulma yükünün çekirdek elemanın eksenel akma yüküne oranı, çekirdek eleman ile zarf eleman arasında GAP olarak ifade edilen boşluk, çekirdek elemanın sahip olduğu geometrik kusur 8o ve çekirdek eleman üzerinde teşkil edilen takviye bölgesinin uzunluğunun tutulmuş toplam uzunluğa oranı X olarak belirlendi. Parametreleri göz önüne alarak hazırlanan çeşitli modellerden elde edilen sonuçların neticesinde Denklem (3)'de verilen Ç'nin bağımlı olduğu koşulun sürtünmesiz çelik basınç çubuğunun stabilitesi için gerekli olduğu ancak yeterli olmadığı anlaşılmıştır. Buna ek olarak diğer parametrelerin de dikkate alınması gerektiği sonucuna ulaşılmıştır. Bahsi geçen diğer parametrelerden biri olan GAP'in üzerinde durulması gerekmektedir. GAP'in artması çekirdek elemanın daha küçük bir eksenel yükte akma gerilmesine ulaşmasına ve zarf elemanın daha çok zorlanmasına sebebiyet vermektedir. Bu zorlanmadan ötürü zarf elemanın boyutlandınlmasma dikkat edilmesi gerektiği çünkü zarf elemandaki eğilme gerilmelerinin elastik bölgenin üzerine çıktığı görülmüştür. Takviye bölgesi uzunluğuna bağlı X ile yapılan parametrik çalışmada ise takviye bölgesinin kısaltılması durumunda henüz eksenel yükün düşük seviyelerde olduğu durumlarda dahi çekirdek elemanın göçtüğü gerçeği ortaya çıkmıştır. Çekirdek elemanın sahip olduğu geometrik kusurun büyüklüğü ise yukarıda sayılan parametreler arasında davranış üzerinde tesiri en az olanı olduğu görüldü. Çalışmadan edinilen sonuçların yardımıyla sürtünmesiz çelik basınç çubuğu için öngörülen çeşitli önboyııtlandırma kriterleri sonuç bölümünde sunuldu.
Özet (Çeviri)
ÜNBOND BRACE SUMMARY Following the recent earthquakes engineers and researchers have been striving to find new solutions to reduce the destructive effects of earthquakes. After flourishing and maturing in Japan the studies moved and spread in the US, another country situated in a vital earthquake zone.“Unbond brace”a type of buckling restrained brace developed as the result of these researches has been studied in this thesis study. As the consequence of the subject, the study advanced to a parametric examination conducted via mathematical models after reaching a stability condition gained from the solution of the differential equation. Unbond brace is usually employed in concentrically braced frames. Typical braces in compression can not exhibit the same load carrying capacity they do under tension, and buckle (Figure 1.a). On the contrary, unbond brace does not buckle or deform laterally (Figure Lb). The buckling of the brace is mostly restrained or delayed. ^//////////////A Figure 1.a. T ypical brace 1.b. Buckling retrained brace The interaction of the inner steel core, which is required to deform inelasicaliy when earthquake loads govern and the encasing restraining the buckling of the inner steel core has been studied as a boundary conditions problem. As a result a global buckling stability condition has been figured out (Equation 1). P“ = x\EtI(+EM (DEI = bending rigidity of the inner £”/" = bending rigidity of the encasing Since the bending rigidity of the inner steel core is two or three orders of magnitude smaller than the bending rigidity of the encasing, it is reasonable to neglect the steei cores rigidity. Therefore the critical global buckiing load of the unbond brace would be equal to the buckling load of the encasing (Equation 2). p =x\ŞM (2) Pcr>Pv=ayA1; (3) When bilinear material behaviour is considered for the inner steel core which is required to deform inelastically and absorb seismic energy it is clear that the condition given above in Equation (3) should be proved. Depending on the derived condition it was inevitable to take a step forward to eliminate the simplifying assumptions made to form the differential equations. Therefore mathematical modeling was considered. A nonlinear analysis was done for the system including material nonlincarity for the inner steel core. The results from the initial models have been studied and a parametric study targeting to define the affects of various geometric properties on the behavior of the brace was conducted. Defined parameters were Ç, the ratio of the Euler buckling load for the encasing to the axial yiled force of the inner core, GAP, the gap between the inner steel core and the encasing, So initial imperfection of the steei core and the ratio of the transition length to the total restrained length, X. The outcome of analyzing various models considering the parameters mentioned above, is that condition in Equation (3) more or less represented by Ç is required for the global stability of the brace is not adequate. This leads to the fact that the other parameters are also governing. GAP, as parameter should be studied carefully. Increased GAP causes the inner core to reach its yield stress way to early and induces greater moment on the encasing. It has been observed that this additional force gave rise to higher bending stresses that even exceeded elasticity limits. Therefore it produces a restraint for the design of the encasing. Parametric study conducted with parameter X revealed the fact that reducing transition areas length leads to failure of the inner steel core whilst applied axial load is reasonably small. It is monitored that the magnitude of the imperfection of the inner steel core has not negligible but less affect on the behavior of the unbond brace. Finally, some criteria for the initial design of unbond brace depending on the results obtained from the study is presented.
Benzer Tezler
- Erozif yanmanın katı yakıcı-yakıtlı roket motoru performansına etkisinin incelenmesi
A Study of effect of erosive burning to solid propellant rocket motor performance
VELİ ÇELİK
- Katı ortamda bor yayınımı ile sertleştirilen çelik yüzeylerinin kuru kayma halinde sürtünme ve aşınma davranışları
Başlık çevirisi yok
YAVUZ SOYDAN
- Toz metal bir çeliğin mekanik özellikleri
Mechanical properties of a powder metallurgy steel
ADEM DEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
1992
Metalurji MühendisliğiGazi ÜniversitesiMetal Eğitimi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SÜLEYMAN SARITAŞ
- Çeşitli katkılı ve katkısız polimer yatakların sürtünme ve aşınma karakteristiklerinin deneysel tayini
Başlık çevirisi yok
VEDAT TEMİZ
Doktora
Türkçe
1998
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA GEDİKTAŞ