Yazar
Kılıç, Burak Talha
Basım Tarihi
2019-08-19
Konu
Sertleştirilmiş çelik levha yapıları, Etkin genişlik, Etkin genişlik, İdealleştirilmiş kiriş yöntemi, Basit kiriş yöntemi, Çelik levha yapıları, Sertleştirilmiş levha yapıları
Tür
Belge
Dil
İngilizce
Dijital
Evet
Yazma
Hayır
Kütüphane
Özyeğin Üniversitesi
Kayıt Numarası
13838c74-aca9-426a-b668-f75117593af7
Lokasyon
İnşaat Mühendisliği Bölümü
Tarih
2019-08-19
Örnek Metin
Basınç veya patlama gibi düzlem dışı yüklerle yüklenen plakaların ekonomik ve etkili bir tasarımı, plaka kalınlığını arttırmak yerine takviyeler kullanılarak elde edilebilir. Bu nedenle sertleştirilmiş çelik levhalar birçok farklı endüstride farklı amaçlar ve yapılar için yaygın olarak kullanılmaktadır. Gemiler gibi deniz yapılarında rüzgara, hidrostatik ve dinamik basınçlara karşı dayanıklılık sağlamak amacıyla sertleştirilmiş çelik levha duvarlar gemi iskeleti olarak kullanılır. Havacılık ve uzay mühendisliğinde bu sistemler özellikle rüzgar basıncına karşı koymak için kullanılmaktadır. Benzer şekilde bu tür çelik duvar sistemleri petrokimya endüstrisinde de özellikle offshore ve onshore platformlarında patlama, yangın veya toksik madde tehlikesinin yüksek olduğu alanlarda kontrol odaları, ofis binaları ve yaşam alanları gibi patlama duvarları ve patlamaya dayanıklı çelik yapılar olarak yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu tür çelik duvar yapıları için nihai mukavemet kapasitesi, duvar sertliği ve duvar plakası ile takviyeler arasındaki kaynak bağlantısı gerekliliği, her bir takviyenin flanşı olarak çalıştığı plakanın parçası veya genişliği olan plakanın etkin genişliğine bağlıdır. Bu genişlik genişliği tipik olarak basınç, patlama, rüzgar vb. gibi düzlem dışı yüklemeler nedeniyle oluşan plakanın doğrusal olmayan gerilim dağılımına dayalı olarak tahmin edilir. Bu tür soğuk şekillendirilmiş plaka sistemleri için çok sayıda çalışma olmasına rağmen, bunlar esas olarak yalnızca düzlem içi yüklemeye dayanan etkin genişlik kavramına odaklanmıştır. Başka bir deyişle, düzlem dışı yüklere maruz kalan sertleştirilmiş çelik levhaların etkin genişlik genişliğini tahmin etmek için mühendislik tasarım kılavuzlarının oluşturulmasına yönelik araştırmalara ihtiyaç vardır. Bu çalışmanın ilk bölümünde, düzgün düzlem dışı basınç yüklemesine maruz kalan sertleştirilmiş plaka yapıların doğrusal olmayan sonlu eleman modelleri, Abaqus CAE amaçlı sonlu elemanlar programı kullanılarak üretildi. Bu duvar sistemlerinin etkin genişliği, plakanın taşıdığı eksenel yükü belirlemek için plaka kalınlığı boyunca ve plaka genişliği boyunca doğrusal olmayan gerilim dağılımı kullanılarak hesaplandı. Etkin genişlik genişliği, literatürde tanımlandığı gibi levha genişliği boyunca aynı eksenel yükü ancak modelden hesaplanan maksimum gerilime eşit tekdüze bir gerilimle taşımak için gereken levha genişliği olarak hesaplandı. Ayrıca takviyelerin aralığı, plaka kalınlığı ve takviye tipi gibi duvar tasarım parametrelerinin etkilerini belirlemek için parametrik bir çalışma da yapılmıştır. Bu amaçla 30 mm'den 10 mm'ye kadar geniş bir plaka kalınlığı aralığı üzerinde çalışıldı. Benzer şekilde, takviye açısı için düz, kutulu ve T kesitleri de dikkate alınmıştır. Ayrıca parametrik çalışmaya takviyeler için 150 cm ile 75 cm arasında değişen yedi farklı aralık dahil edilmiştir. İkinci bölümde basit kiriş yöntemi kullanılarak duvarların etkin genişliği araştırılmıştır. Bu yöntemde bu tür yapılar basit bir kiriş olarak modellenmiştir çünkü bu duvarların modellenmesi ve analizi çok fazla hesaplama süresi, yüksek performanslı bilgisayar, pahalı sonlu elemanlar yazılım paketi ve uzman mühendislik muhakemesi gerektirmektedir. Bu amaçla farklı durumlara yönelik üç prototip duvar; önce plaka akmaları, önce flanş akmaları, her ikisi de aynı anda akma değerleri oluşturuldu. Aynı zamanda geometrik ve malzeme özellikleri aynı olan duvarlar basit kiriş olarak modellenmiştir. Duvarlar ve basit kirişler arasındaki korelasyon, takviye başına destek reaksiyonu ve düşey yer değiştirme eğrisi kullanılarak tartışılmıştır. Özetle, bu bölümde farklı özelliklere sahip duvarların davranışlarının basit kiriş yöntemiyle ne kadar yakın modellenebileceği incelenmektedir. Basınç veya patlama yükleri gibi uçak dışı yüklemeler altında kullanılan çelik plakaların ekonomik ve efektif tasarımı plaka hacmini yerine takviye elemanlarının çalıştırılabilmesi yapılabilir. Bu nedenle takviyeli çelik plaka yapıları genellikle farklı endüstri alanlarında çeşitli özelliklerle kullanılmaktadır. Deniz yapıları için gemi bilgilerinde rüzgâr, hidrostatik ve dinamik basınçla karşı çalışma sağlanmıştır. Havacılık ve uzay mühendisliğinde özellikle rüzgâr basıncına karşı bu yapılar inşa edilmektedir. Benzer şekilde, bu tip yapılar patlama, patlama ve devam eden maddelerin yüksek düzeyde yer aldığı petrokimya sanayilerinde kullanılan kıyı ve açık deniz platformlarının yönetimlerinin değiştirilmesi, ofis binalarında ve yaşam alanlarında, patlama planlarında ve patlamaya dayanıklı yapılar olarak kullanılmaktadır. Takviyeli çelik plaka yapılarında en yüksek dayanım, rijitlik ve duvar ile takviye elemanı arasında gerekli kaynak bağlantısı, plakanın efektif genişliğine bağlıdır. Bu geniş plakanın destekleyici elemanı ile birlikte üst temel gibi çalışan kısmı ya da uzundur. Plakaların efektif genişliği, basınç dışı, rüzgar ve patlama gibi uçakların yüklemeleri altında plakada oluşan uzunluksuz gerilmelere bağlı olarak hesaplamalar yapılır. Her ne kadar genişlikf alanda soğuk biçimlendirilmiş çelik sistemler için birçok çalışma bulunsa da bunların genel olarak uçak içi yüklemelere odaklanan çalışmalarıdır. Diğer bir ifadeyle, uçak yükleme dışındakiler altında takviyeli çelik plaka yapılarının efektif genişliğini programlamak için tasarım esaslarını oluşturacak şekilde kullanılmasına ihtiyaç duyulmaktadır. Çalışmanın ilk bölümünde takviyeli çelik plaka yapılarının doğrusal olmayan çoklu eleman modelleri, genel amaçlı sonlu eleman programı Abaqus CAE ile yapılmıştır. Plaka tarafından taşınan eksenel yükün belirlenmesi için hesaplanan genişlik, plaka genişliği ve genişliği boyunca uçaktaki sıcaklıkların oluşması gerilmelere bağlı olarak hesaplanmıştır. Literatürde tanımlandığı şekilde, plakaların efektif genişliği aynı eksenel kuvveti taşıyacak, ancak oluşan maksimum uzunlukta olmayan gerilmeye denk gelen, hesaplanmış tekdüze olan gerilmenin genişliği olarak belirlendi. Yapının tasarımını oluşturan plaka birimleri, bileşen elemanları arasındaki genişlik ve profil tipi, parametrik çalışma ile incelenerek genişlikf genişlik üzerindeki etkisi. Bu amaçla; 150 cm'den 75 cm'ye kadar olan takviye elemanları arası genişlik, 30 mm'den 10 mm'ye kadar olan plaka miktarları ve 4 farklı takviye elemanı tipi parametrik olarak toplanır. Tezin bölünmüş kısmı, yapıların etkin genişliği basit kirişleri kullanılarak değerlendirilmiştir. Bu metotta, yapılar basit bir kiriş olarak modellenmeye devam etmektedir, çünkü bu tip yapıların birçok kez modellenmesi ve analiz edilmesi çok fazla işlem süresi, yüksek dirençli sonlu elemanlar ve uzman elektrik talep etmektedir. Bu amaçlanan üç prototip yapı modellenmiştir. Yapı yapıları sırasıyla; ilk plakada akma, ilk takviye elemanında akma ve takviye elemanı ile plakanın aynı anda aktif olan üç durumu ayrı ayrı yer almaktadır. Aynı zamanda tamamen aynı geometrik ve malzeme paketine sahip basit kirişler oluşturularak onların da analizi gerçekleştirilmiştir. Takviyeli çelik plaka yapıları ve basit kiriş modellerinin birimleri ile olan ilişkileri mesnet reaksiyonu tepkisi-yatay yer değiştirme eğrilerinin karşılaştırmasının sonucu belirlendi. Özet ile, bu yapısal yapıların basit kiriş olarak modellenmesinin ne kadar doğru sonuç verildiği test edilmiştir.
