Çelik bağlantı bileşenlerinin kontrolü (GB)

CBFEM yöntemi, genel Sonlu Elemanlar Yöntemi (SEY) ile standart Bileşen Yöntemi'nin (BY) avantajlarını bir araya getirir. Doğru CBFEM modeli üzerinde hesaplanan gerilmeler ve iç kuvvetler, tüm bileşenlerin kontrolünde kullanılır – Cıvatalar, ön yüklemeli cıvatalar ve kaynaklar GB 50017 – 2017'ye göre kontrol edilir. Plakalar sonlu eleman analizi ile kontrol edilir. Ankraj kontrolleri mevcut sürümde henüz uygulanmamıştır.

Çelik plakaların Çin Standardına göre kod kontrolü

Plakalarda hesaplanan eşdeğer gerilme (HMH, von Mises) ve plastik şekil değiştirme sonuçları elde edilir. İki doğrulu malzeme diyagramında tasarım akma dayanımı f (GB 50017, Tablo 4.4.1–4.4.3) değerine ulaşıldığında, eşdeğer plastik şekil değiştirme kontrolü gerçekleştirilir. %5 sınır değeri Eurocode'da (EN 1993-1-5 Ek C, Mad. C8, Not 1) önerilmektedir. Bu değer Kod ayarlarından değiştirilebilir; ancak doğrulama çalışmaları bu önerilen değer için yapılmıştır.

Plaka elemanı beş katmana bölünür ve her birinde elastik/plastik davranış incelenir. Program, tüm katmanlar arasındaki en kötü sonucu gösterir.

Gerilme, tasarım akma dayanımından biraz daha yüksek olabilir. Bunun nedeni, hesabın kararlılığını artırmak amacıyla analizde kullanılan gerilme-şekil değiştirme diyagramının plastik kolunun hafif eğimidir.

Çin standardına göre cıvataların ve ön yüklemeli cıvataların kod kontrolü

Cıvatalar

Cıvatalar, GB 50017, Md. 11.4'e göre kontrol edilir. Her cıvatadaki çekme ve kesme kuvveti sonlu elemanlar analizi ile belirlenir. Kaldıraç kuvvetleri sonlu elemanlar analizi ile belirlenir ve dikkate alınır. Her kesme düzlemi ayrı ayrı kontrol edilir. Yatak basıncındaki plaka, yakın düzlemlerdeki kesme kuvvetlerinin toplamına göre kontrol edilir.

Bir cıvatanın tasarım çekme ve kesme dayanımları; f_ub[MPa] – cıvatanın çekme dayanımı; Tablo 4.4.6'dan elde edilir

Çekmeye maruz cıvata

Çekme kuvvetine maruz bir cıvata, Md. 11.4.1.2'ye göre tasarlanır ve aşağıdaki koşulu sağlamalıdır:

\[ N_t \le N_t^b = A_s \cdot f_t^b \]

burada:

• N_t – cıvatadaki çekme kuvveti
• N_t^b – tasarım çekme kapasitesi
• \( A_s = \frac{\pi d_e^2}{4} \) – cıvatanın çekme gerilmesi alanı
• d_e – cıvatanın dişli kesimindeki etkin çapı
• f_t^b – cıvatanın tasarım çekme dayanımı

Kesmede cıvatalar

Kesme kuvvetine maruz bir cıvata, Md. 11.4.1.1'e göre tasarlanır ve aşağıdaki koşulu sağlamalıdır:

\[ N_v \le N_v^b = A_g \cdot f_v^b \]

burada:

• N_v – incelenen düzlemdeki cıvatadaki kesme kuvveti
• \( A_g = \frac{\pi d^2}{4} \) – cıvatanın brüt kesit alanı
• d – cıvatanın nominal çapı
• f_v^b – cıvatanın tasarım kesme dayanımı

Her kesme düzlemi ayrı ayrı kontrol edilir, yani kesme düzlemi sayısı n_v = 1.

Birleşik çekme ve kesmede cıvatalar

Aynı anda kesme ve çekme kuvvetlerine maruz bir cıvata, Md. 11.4.1.3'e göre tasarlanır ve aşağıdaki koşulu sağlamalıdır:

\[ \sqrt{\left ( \frac{N_v}{N_v^b} \right ) ^2 + \left ( \frac{N_t}{N_t^b} \right ) ^2} \le 1.0 \]

burada:

• N_v – incelenen düzlemdeki cıvatadaki kesme kuvveti
• N_t – cıvatadaki çekme kuvveti
• N_v^b – cıvatanın tasarım kesme dayanımı
• N_t^b – cıvatanın tasarım çekme dayanımı

Yatak basıncında cıvatalar

Kesmede bir cıvata nedeniyle yatak basıncına maruz bir plaka, Md. 11.4.1.1'e göre tasarlanır ve aşağıdaki koşulu sağlamalıdır:

\[ N_v \le N_c^b = d\cdot t \cdot f_c^b \]

burada:

• N_v – plakaya etkiyen kesme kuvveti; yakın düzlemlerdeki kesme kuvvetlerinin vektör toplamı
• d – nominal cıvata çapı
• t – plaka kalınlığı
• f_c^b – plakanın tasarım yatak basıncı dayanımı

Plakanın tasarım yatak basıncı dayanımı; f_u – plakanın çekme dayanımı; Tablo 4.4.6'dan elde edilir

Ön yüklemeli cıvatalar

Sürtünme tipli birleşimdeki yüksek mukavemetli cıvata, Md. 11.4.2'ye göre tasarlanır.

Çekmede ön yüklemeli cıvatalar

Ön yüklemeli bir cıvatanın çekme dayanımı aşağıdaki şekilde belirlenir:

\[ N_t \le N_t^b = 0.8 \cdot P \]

burada:

• N_t – cıvatadaki çekme kuvveti
• N_t^b – tasarım çekme kapasitesi
• P – yüksek mukavemetli cıvatanın ön gerilmesi – Tablo 11.4.2-2

Tablo 11.4.2-2 – yüksek mukavemetli cıvatanın ön gerilmesi P [kN]

Tablo 11.4.2-2'de yer almayan ve çekme kuvvetine maruz bir ön yüklemeli cıvata, Md. 11.4.1.2'ye göre tasarlanır ve aşağıdaki koşulu sağlamalıdır:

\[ N_t \le N_t^b = A_s \cdot f_t^b \]

burada:

• N_t – cıvatadaki çekme kuvveti
• N_t^b – tasarım çekme kapasitesi
• \( A_s = \frac{\pi d_e^2}{4} \) – cıvatanın çekme gerilmesi alanı
• d_e – cıvatanın dişli kesimindeki etkin çapı
• f_t^b – cıvatanın tasarım çekme dayanımı

Kesmede ön yüklemeli cıvatalar

Kesmede ön yüklemeli bir cıvatanın tasarım dayanımı, Md. 11.4.2.1'e göre belirlenir:

\[ N_v \le N_v^b = 0.9 k \mu P \]

burada:

• N_v – incelenen düzlemdeki kesme kuvveti
• N_v^b – cıvatanın tasarım kesme dayanımı
• k – cıvata delikleri için katsayı; normal delikler için k = 1, büyütülmüş delikler için k = 0.85, uzun delikler için k = 0.6
• μ – Tablo 11.4.2-1'den alınan sürtünme arayüzündeki kayma katsayısı; Kod ayarlarında düzenlenebilir
• P = N_t^b / 0.8 – Tablo 11.4.2-2'de yer almayan cıvatalar için yüksek mukavemetli cıvatanın ön gerilmesi

Her kesme düzlemi ayrı ayrı kontrol edilir, yani kesme düzlemi sayısı n_f = 1.

Birleşik çekme ve kesmede ön yüklemeli cıvatalar

Aynı anda kesme ve çekme kuvvetlerine maruz bir cıvata, Md. 11.4.2.3'e göre tasarlanır ve aşağıdaki koşulu sağlamalıdır:

\[ \frac{N_v}{N_v^b} + \frac{N_t}{N_t^b} \le 1.0 \]

burada:

• N_v – incelenen düzlemdeki kesme kuvveti
• N_t – cıvatadaki çekme kuvveti
• N_v^b – cıvatanın tasarım kesme dayanımı
• N_t^b – cıvatanın tasarım çekme dayanımı

Çin standardına göre kaynak dikişlerinin kod kontrolü

Köşe kaynak dikişleri GB 50017 - Bölüm 11'e göre kontrol edilir. Alın kaynaklarının dayanımı ana metal ile aynı kabul edilir ve kontrol edilmez.

Alın kaynakları

Tam nüfuziyetli alın kaynakları esas alınır ve dayanımları ana metale eşit kabul edilir – Md. 11.2.1.

Köşe kaynakları

Köşe kaynaklarının tasarım dayanımı Md. 11.2.2.2'ye göre kontrol edilir:

\[ \sigma_w = \sqrt{ \left ( \frac{\sigma_f}{\beta_f} \right ) ^2 + \tau_f^2} \le f_f^w \]

burada:

• σ_f – kaynak uzunluğuna dik yönde kaynak etkin alanındaki gerilme
• β_f – köşe kaynağı tasarım dayanımı için büyütme katsayısı; statik yükleme ve birleşim yüzeyleri arasındaki açı α = 90° için β_f = 1,22; diğer durumlarda β_f = 1,0
• τ_f – kaynak uzunluğuna paralel yönde kaynak etkin alanındaki kayma gerilmesi
• f_f^w – köşe kaynağı tasarım dayanımı

Kaynak elektrotları için köşe kaynağı tasarım dayanımı f_f^w; Tablo 4.4.5'ten elde edilmiştir

Varsayılan elektrotlar; f_u < 470 MPa olan en zayıf birleştirilen plaka için E43, 470 MPa ≤ f_u < 520 MPa için E50 ve 520 MPa ≤ f_u için E55'tir.

Kaynak diyagramları aşağıdaki formüle göre gerilmeyi göstermektedir:

\[ \sigma = \sqrt{ \frac{1}{\beta_f^2}(\sigma_{\perp}^2 + \tau_{\perp}^2) + \tau_{\parallel}^2 } \]

Çin standardına göre cıvata ve kaynak detaylandırması

Cıvatalar

Cıvataların minimum izin verilen mesafesi Tablo 11.5.2'ye göre kontrol edilir.

Cıvataların minimum izin verilen mesafesi; d₀ – cıvata deliği çapı

Kaynaklar

Minimum kaynak boyutu h_f, Tablo 11.3.5'e göre kontrol edilir. Kaynak boyutu, kaynak boğaz kalınlığından belirlenir: \( h_f = \sqrt{2} \cdot h_e \).

Minimum kaynak boyutu h_f

Çin standardına göre beton bloğun kod kontrolü

Taban plakasının altındaki beton, temas gerilmelerini sağlayan düzgün rijitlikli Winkler zemin modeli ile simüle edilir. Basınç kontrolünde mesnet alanındaki ortalama gerilme kullanılır.

Betonda mesnet

Kullanıcı, betonarme paspayı (GB 50010, Denklem 6.6.1-1) ve düz beton paspayı (GB 50010, Denklem D.5.1-1) için yerel taşıma kapasitesi kontrolü arasında seçim yapabilir.

Betonarme paspay

\[ F_l \le F_c = 1.35 \beta_c \beta_l f_c A_{ln} \]

Düz beton paspay

\[ F_l \le F_c = \omega \beta_l f_{cc} A_l \]

burada:

• F_l – basınç kuvveti
• F_c – basınç dayanımı
• β_c – betonun dayanım etki katsayısı; C50'ye kadar beton sınıfı için β_c = 1, C80 beton sınıfı için β_c = 0.8; C50 ile C80 arasındaki beton sınıfları için doğrusal interpolasyon kullanılır
• \( \beta_l = \sqrt{\frac{A_b}{A_l}} \) – konsantrasyon katsayısı
• A_b – A_l ile eş merkezli beton mesnet yüzeyi
• A_l – beton yüzeyi ile temas halindeki taban plakası alanı
• A_ln – taban plakasındaki ankraj delikleri çıkarılmış A_l alanı
• f_c – betonun tasarım basınç dayanımı; GB50010, Tablo 4.1.4-1
• f_cc = 0.85 f_c – düz betonun tasarım basınç dayanımı; GB50010, Tablo 4.1.4-1
• ω – basınç yükü dağılım katsayısı; düzgün olmayan yük dağılımı için ω = 0.75, düzgün yük dağılımı için ω = 1.0

Kesme kuvvetinin aktarımı

Taban plakasındaki kesme etkisinin kolondan beton temele aktarıldığı varsayılır:

1. Taban plakası ile beton / harç arasındaki sürtünme
2. Kesme kama
3. Ankraj cıvataları

Ankrajlar

Ankrajlardaki çekme kuvvetleri kaldıraç kuvvetlerini içerir ve sonlu elemanlar analizi ile belirlenir.

Ankrajlar yazılımda kontrol edilmez.

Çin standardına göre birleşim sınıflandırması

Birleşimler, birleşim rijitliğine göre şu şekilde sınıflandırılır:

• Rijit – elemanlar arasındaki orijinal açılarda ihmal edilebilir değişim olan birleşimler,
• Yarı rijit – güvenilir ve bilinen bir ölçüde moment aktarma kapasitesine sahip olduğu varsayılan birleşimler,
• Mafsallı – eğilme momenti oluşturmayan birleşimler.

GB 50017'de birleşim sınıfları arasında net bir sınır bulunmadığından, birleşimler EN 1993-1-8 – Md. 5.2.2'ye göre sınıflandırılır.

• Rijit – \( \frac{S_{j,ini} L_b}{E I_b} \ge k_b \)
• Yarı rijit – \( 0.5 < \frac{S_{j,ini} L_b}{E I_b} < k_b \)
• Mafsallı – \( \frac{S_{j,ini} L_b}{E I_b} \le 0.5 \)

burada:

• S_j,ini – birleşimin başlangıç rijitliği; birleşim rijitliği M_j,Rd'nin 2/3'üne kadar doğrusal kabul edilir
• L_b – analiz edilen elemanın teorik uzunluğu; eleman özelliklerinde belirlenir
• E – Young elastisite modülü
• I_b – analiz edilen elemanın atalet momenti
• k_b = 8, yatay deplasmanı en az %80 azaltan bir perde/çapraz sisteme sahip çerçeveler için; k_b = 25, her katta K_b/K_c ≥ 0.1 koşulunun sağlandığı diğer çerçeveler için. Kullanıcı Kod ayarlarında "perdeli sistem" seçeneğini belirtmediği sürece k_b = 25 değeri kullanılır.
• M_j,Rd – birleşimin tasarım moment dayanımı
• K_b = I_b / L_b
• K_c = I_c / L_c

Çin standardına göre kapasite tasarımı

Kapasite tasarımı, sismik kontrolün bir parçasıdır ve birleşimin yeterli deformasyon kapasitesine sahip olmasını sağlar.

Birleşimler, sönümleyici bir elemanda plastik mafsal oluşturmak için gerekli kuvveti güvenli bir şekilde aktarabilmelidir. Sönümleyici eleman, kullanıcı tarafından GB 50017-2017, Tablo 17.2.9'dan alınan bağlantı katsayısı η_j ile birlikte seçilir. Bağlantı katsayısı η_j, aşırı dayanım katsayısı γ_ov ve gerinim pekleşmesi katsayısı γ_sh arasında bölünür; η_j = γ_ovγ_sh. Gerinim pekleşmesi katsayısı γ_sh kullanıcı tarafından tanımlanır ve moment aktaran çerçevedeki kiriş için γ_sh = 1,1, diğer sönümleyici elemanlar için γ_sh = 1,0 olarak önerilir. Daha güvenli η_j değerinin seçilmesi önerilir; örneğin, moment aktaran çerçevedeki Q345 çelik sınıfından sönümleyici kiriş için hem kaynak hem de cıvata kontrollerinde η_j = 1,35 alınabilir.

Tablo 17.2.9'a göre bağlantı katsayısı η_j

Sönümleyici elemanın malzeme diyagramı