Investigation Behavior of Steel Special Concentrically Braced Frame Systems Under Lateral Loads

Merkezi Çaprazlı Çelik Çerçeveler (MÇÇÇ) başta endüstri tipi binalar olmak üzere birçok çelik taşıyıcı sistemde yaygın olarak kullanılmaktadır. TBDY-2016 ve benzeri şartnamelerde çelik yapı sistemleri için tavsiye edilen çeşitli formlarda MÇÇÇ’ler bulunmaktadır. Tercih edilen çapraz formuna göre yapının yatay yük altındaki davranışı ve performansı değişiklik göstermektedir. Bu sebeple şartnamede tavsiye edilen her bir çaprazın deprem yükü altındaki davranışını bilmek önem arz etmektedir. MÇÇÇ’ler AISC341-16 ve TBDY-2016’ya göre normal sünek ve yüksek sünek olmak üzere iki türlü tasarlanabilir. Literatür çalışmaları da MÇÇÇ’lerin yüksek sünek olarak tasarlandığı ve detaylandırıldığı takdirde çevrimsel yük altında önemli miktarda enerji tükettiğini göstermektedir. Bu hususlar, MÇÇÇ tasarlanırken birleşim bölgesinin, çapraz elemanın eksenel yük kapasitesinden daha güçlü tasarlanması, çapraz elemanların basınç kuvveti altında lokal ve global burkulmaların sınırlandırılabilmesi ve birleşim bölgesi guse levhasının deprem enerjisini tüketebilecek şekilde detaylandırılması olarak özetlenebilir.

Bu çalışmada MÇÇÇ’lerde sünekliği etkileyen parametreler   incelenmiş ve TBDY-2016’da bulunan 4 farklı merkezi çapraz sistemi  (Tek diyagonal çapraz basınç-çekme, X çapraz, V çapraz), ve çaprazsız yüksek sünek moment çerçeve sistemi bu çalışma kapsamında statik itme analizi uygulanarak araştırılmıştır. Taşıyıcı sistemlerin süneklikleri, rijitlikleri, nihai yük taşıma kapasiteleri karşılaştırılmış ve elde edilen sonuçlar yorumlanmıştır.

Concentric Steel Bracings are commonly used for steel framing systems especially for industrial buildings. There are several forms of Concentric Steel Bracings recommended by TBDY-2016 and other steel design codes. Behavior and performance of frame under lateral load varies according to preferred bracing form. For this reason it is important to know characteristic behavior of each bracing form recommended by design codes. Concentrically Braced Frame (CBF) can be designed with nominal ductility level (OCBF) and high ductility level (SCBF) according to TBDY-2016 and AISC341-16. Literature studies also show that proper designed and detailed SCBF dissipate serious amount of energy under cyclic loading. Proper design of SCBF can be summarized as stronger design of bracing connection compared to bracing axial load capacity, limitation of local and global buckling of bracing under compression load and proper detailing of gusset plate allowing earthquake energy dissipation.

In this study, parameters affecting ductility of SCBF studied and four different framing form (Compression-Tension only type, X type, V type) given by TBDY-2016 and Special Moment Frame (SMF) without bracing were investigated applying static push-over analysis. Ductility, rigidity, ultimate loading capacity of frames were determined and compared.