Basınç Elemanlarında Yerel Burkulma

Burkulma: Kritik yük etkisinde, yapıda veya bir yapısal elemanda ani geometri değişimi ile oluşan sınır durum.
Yerel Burkulma: Enkesitin basınç etkisindeki elemanlarının (örneğin, başlık veya gövde elemanı) burkulması ile ortaya çıkan sınır durumu.

Yerel Burkulma Sınır Durumu İçin Enkesit Sınıflandırılması

Eksenel basınç kuvveti etkisindeki enkesitler;

• Narin enkesitler

• Narin olmayan enkesitler

Eğilme momentinden oluşan basınç gerilmeleri etkisindeki enkesit parçaları;

• Kompakt enkesit parçaları

• Kompakt olmayan enkesit parçaları

• Narin enkesit parçaları

Yerel burkulma sınır durumu için enkesitlerin sınıflandırılmasında sınır değerler Yönetmelik 5.4 ‘te,

• Eksenel basınç kuvveti etkisindeki enkesitler için Tablo 5.1A

• Eğilme momentinden

Rijitleştirilmemiş Enkesit Parçası: Basınç kuvveti doğrultusuna paralel sadece bir kenarı boyunca enkesitin diğer bir parçası ile bağlanan, basınç etkisindeki enkesit parçalarıdır.

Rijitleştirilmiş Enkesit Parçası: Basınç kuvveti doğrultusuna paralel iki kenarı boyunca enkesitin diğer bir parçası ile bağlanan, basınç etkisindeki enkesit parçalarıdır.

Eksenel basınç kuvveti etkisindeki enkesit parçaları; (Çelik yapıların tasarım, hesap ve yapım esasları)

Eksenel basınç kuvveti etkisindeki enkesit parçaları; (AISC 360-10)

Eğilme momentinin basınç bileşeni etkisindeki enkesit parçaları; (Çelik yapıların tasarım,hesap ve yapım esasları)

Eğilme momentinin basınç bileşeni etkisindeki enkesit parçaları; (AISC 360-10)

Enkesit sınıflandırması; (EN 1993-1-1)

• Sınıf 1:

Kesitin dayanımında azalma olmaksızın yapılan analizde plastik mafsal oluşturabilen kesitlerdir.

• Sınıf 2:

Plastik moment oluşturulabilen fakat yerel burkulmadan dolayı sınırlı dönme kapasitesine sahip kesitlerdir.

• Sınıf 3:

Çelik elemanın elastik gerilme dağılımı akma dayanımına ulaştığı anda, yerel burkulma kesitin plastik moment dayanımına ulaşmasına engel olan kesit sınıfıdır.

Karakteristik Eğilme Momenti Dayanımı

Kuvvetli eksen etrafında eğilme etikisindeki çift simetri eksenli I-enkesitli elemanlar için yerel burkulma sınır durumunda, karakteristik eğilme momenti dayanımı, M_n ‘nin, enkesitin başlık parçası narinliği λ_f e bağlı olarak değişimi;

Karakteristik Basınç Kuvveti Dayanımı

Narin olmayan enkesitli (Yönetmelik Tablo 5.1A ‘ya göre narin enkesit parçası içermeyen) elemanarın eksenel basınç kuvveti altında karaktesitik eksenel basınç kuvveti dayanımı, P_n, Yönetmelik 8.2 esas alınarak hesaplanırsa;

Burada, kritik burulma gerilmesi, F_cr, Denk.(8.2) veya Denk.(8.3) ile elde edilecektir.

(veya ) için

(veya ) için

Eksenel basınç kuvveti altında, Yönetmelik Tablo 5.1A ‘ya göre narin enkesit parçalarına sahip basınç elemanlarında karakteristik basınç kuvveti dayanımı, P_n , Yönetmelik 8.5 esas alınarak hesaplanırsa;

Buradaki terimler aşağıda açıklanmıştır.

A_e : Etki alanı.
F_cr : Kritik burkulma gerilmesi.

Eksenel basınç kuvveti etkisindeki elemanın, asal eksenlerinden herhangi biri etrafında eğilmeli burkulma sınır durumu, burulmalı burkulma sınır durumu ve eğilmeli - burulmalı burkulma sınır durumlarında, kritik burkulma gerilmesi, F_cr, Bölüm 8.2.1 veya Bölüm 8.2.2 de verilen esaslar ile belirlenecektir. Tek korniyer enkesitlerde, kritik burkulma gerilmesi, F_cr, Bölüm 8.2.1 ile sadece eğilmeli burkulma sınır durumu için hesaplanacaktır.

8.5.1 - Narin Enkesit Parçalarında Etkin Alan

Etkin alan, A_e, her bir narin enkesit parçası için (b-be)t alınarak, kayıpsız alanda yapılan azaltma ile belirlenecektir. Narin enkesit parçalarında etkin genişlik, b_e, (T-enkesitler için d_e, gövde elemanları için h_e) aşağıda tanımlanmaktadır.

Eksenel basınç kuvveti altında, Yönetmelik Tablo 5.1A ‘ya göre narin enkesit parçalarına sahip basınç elemanlarında karakteristik baısnç kuvveti dayanımı, P_n, Yönetmelik 8.5 esas alınarak hesaplanırsa;

Buradaki terimler aşağıda açıklanmıştır.

A_e : Enkesit parçalarının azaltılmış etkin genişliği ile hesaplanan etkin alanların toplamı.
b : Enkesit parçasının genişliği (T-enkesitlerde d, gövde elemanlarında h).
c₁, c₂ : Tablo 8.2 de verilen etkin genişlik hata düzeltme katsayısı.
λ : Bölüm 5.4.1 de tanımlanan enkesit parçası genişlik/kalınlık oranı.
λ_r : Tablo 5.1A da verilen enkesit parçası parçası genişlik/kalınlık oranı sınır değeri.
F_y : Yapısal çelik karakteristik akma gerilmesi.
F_el : Denk.(8.25) ile hesaplanan yerel elastik burkulma gerilmesi.

Örnek 1:

HE 450 B enkesitli L = 4.0 m boyundaki elemanın karakteristik eksenel basınç kuvveti dayanımı ve elemanın tasarım basınç kuvveti dayanımının bulunması;

Ag = 21798.76 mm²

i_yy = 73.329 mm

Fy = 355 N/mm²

K = 2

Yerel burkulma sınır durumu başlık parçası;

Yerel burkulma sınır durumu gövde parçası;

Tablo 5.1A ‘da verilen λ_f sınır değerlerini aşmadığından narin olmayan enkesit olarak değerlendirilir.

Yönetmelik 8.2 uyarınca,

Karakteristik basınç kuvveti dayanımı,

YDKT tasarım kuvveti,

Örnek 2:

Yapma enkesitli L = 4.0 m boyundaki elemanın karakteristik eksenel basınç kuvveti dayanımı ve elemanın tasarım basınç kuvveti dayanımının bulunması;

Ag = 9440 mm²

i_yy = 69.057 mm

Fy = 355 N/mm²

K = 2

Yerel burkulma sınır durumu başlık parçası;

Yerel burkulma sınır durumu gövde parçası;

Tablo 5.1A ‘da verilen λ_f sınır değerlerini aştığından narin enkesit olarak değerlendirilir.

Narin enkesitlerin eksenel basınç dayanımını bulmak için Yönetmelik 8.5 ‘te açıklanan karakteristik basınç kuvvetinin bulunması,

8.5 Narin Enkesitli Basınç Elemanları

Eksenel basınç kuvveti altında, Tablo 5.1A’ya göre narin enkesit parçalarına sahip basınç elemanlarında karakteristik basınç kuvveti dayanımı, P_n, aşağıda verilen esaslar doğrultsunda Denk.(8.23) ile belirlenecektir.

Buradaki terimler aşağıda açıklanmıştır.

A_e : Enkesit parçalarının azaltılmış etkin genişliği ile hesaplanan etkin alanların toplamı.
b : Enkesit parçasının genişliği (T-enkesitlerde d, gövde elemanlarında h).
c₁, c₂ : Tablo 8.2 de verilen etkin genişlik hata düzeltme katsayısı.
λ : Bölüm 5.4.1 de tanımlanan enkesit parçası genişlik/kalınlık oranı.
λ_r : Tablo 5.1A da verilen enkesit parçası parçası genişlik/kalınlık oranı sınır değeri.
F_y : Yapısal çelik karakteristik akma gerilmesi.
F_el : Denk.(8.25) ile hesaplanan yerel elastik burkulma gerilmesi.

Başlık için;

Gövde için;

Başlık ve gövde için etkili genişliklerde azaltma yapılmayacaktır,

Karakteristik basınç kuvveti dayanımı,

YDKT tasarım kuvveti,

ideCAD sonuçları ile karşılaştırma

Sonraki Konu

Basınç Elemanlarında Eğilmeli Burkulma