Bileşik yüklemeye maruz çeşitli haller için kaynak bağlantılarında gerilme ve tasarım analizi

Abstract

Kiriş-kolon köşe bağlantılarında kirişi desteklemek amacıyla üçgen plakalar mühendislik uygulamalarında yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Bu plakalar üzerine, birçok deneysel ve teorik çalışmalar yapılmıştır. Bu araştırmada; kaynak yöntemiyle sabitlenmiş üçgen plakaya tekil yük yüklemesi sonucu kaynak bölgesine gelen gerilmeler ve bu plakaların kritik burkulma yükleri incelenmiştir. Kaynak bölgesinde bası ve çeki gerilmeleri için gerilme denkleminin lineer, bilineer ve parabolik eğri olmak üzere 3 farklı matematiksel teori geliştirilmiştir. Geliştirilen bu teoriler ANSYS üzerinden yapılan sonlu elemanlar çalışmaları ile tablolar ve grafikler aracılığıyla karşılaştırılmıştır. Üçgen plakalara, plaka düzleminde çizgisel veya yüzeysel, tekil veya yayılı yükler uygulandığında, farklı boyutlardaki üçgen plakaların kritik burkulma yükleri, ANSYS sonlu elemanlar yazılımı kullanılarak gerçekleştirilen nonlineer burkulma analizi ile belirlenmiştir. Nonlineer burkulma analizlerini doğrulama için basma test cihazında bası yüküne maruz bırakarak üçgen plakaların kritik burkulma yükleri hesaplanmıştır. Sonuçlar, yüklenmiş kenar ölçüsünü sabit tutarak kaynaklı kenar ölçüsünü arttırdığımızda kaynak gerilmesinin maksimum değerinin düştüğü ve üçgen plakanın kritik burkulma yükünün arttığı görülmüştür. Geliştirilen teoriler ise bilineer teorinin ANSYS simülasyonuna en yakın çalıştığını göstermiştir. Elde edilen fiziksel test sonuçları ile ANSYS simülasyon sonuçları burkulma yükü için yaklaşık %15 gibi bir fark olduğunu göstermiştir. Bu sonuçlar, mühendislik uygulamalarında tasarımlar yapılırken ANSYS nonlineer burkulma analiz sonuçlarının güvenilir bir şekilde kullanılabileceğini teyit etmektedir.Triangular plates are widely used in engineering applications to support the beam at beam-column corner connections. Many experimental and theoretical studies have been carried out on these plates. In this research, the stresses in the weld zone and the critical buckling loads of the welded triangular brackets fixed by welding method as a result of singular load loading were investigated. Three different mathematical theories of the stress equation for compressive and tensile stresses in the weld zone have been developed: linear, bilinear and parabolic curve. These theories are compared with the finite element studies performed through ANSYS by means of tables and graphs. The critical buckling loads of triangular brackets of different sizes, when linear or surface, singular or distributed loads are applied to the triangular brackets in the plate plane, are determined by nonlinear buckling analysis using ANSYS finite element software. To verify the nonlinear buckling analysis, the critical buckling loads of the triangular brackets were calculated by subjecting them to compression load in a compression test machine. The results show that the maximum value of the weld stress decreases and the critical buckling load of the triangular plate increases when we increase the welded edge size while keeping the loaded edge size constant. The developed theories showed that the bilinear theory works closest to the ANSYS simulation. The obtained physical test results and ANSYS simulation results showed a difference of about 15% for buckling load. These results confirm that ANSYS nonlinear buckling analysis results can be used reliably when designing engineering applications.