Basınç Elemanlarında Burulmalı Burkulma

Eksenel basınç kuvvetini taşıyan kolon ve çapraz gibi yapısal elemanlara basınç elemanı denir.

Eksenel basınç kuvveti etkisindeki elemanlarda yerel ve genel burkulma olmak üzere 2 ana tip burkulma mevcuttur.

Burkulma Sınır Durumları

Eksenel basınç etkisindeki elemanlar, yüklemeler sonucunda eğilme momenti oluşmamasına rağmen çeşitli sebepler ile eleman ideal basınç elemanı olarak çalışamaz. Sebeplerden en önemlileri ise şunlardır:

Başlangıç Kusurları (Başlangıç Eğriliği)
Yük dışmerkezliliği
Artık Gerilmeler

Genel Burkulma

Eğilmeli Burkulma
Burulmalı Burkulma
Eğilmeli Burulmalı Burkulma

Burulmalı ve Eğilmeli Burulmalı Burkulma Sınır Durumu

Burulmalı Burkulma: Burkulmanın, elemanın boyuna ekseni etrafında dönmesiyle oluşması durumudur. Artı (+) şekilli yapma elemanlar veya sırt sırta yerleştirilmiş 4 korniyerden oluşan açık enkesitli basınç elemanlarında meydana gelmektedir.
Eğilmeli Burulmalı Burulmalı Burkulma: Simetri ekseni y-ekseni olmak üzere, y-ekseni etrafında burkulmanın eğilmesi ve boyuna ekseni etrafında dönmesiyle oluşan burkulma sınır durumudur. Çift korniyerler, T enkesitler, U profiller ve eşit kollu tek korniyer gibi tek simetri eksenine sahip enkesitlerden oluşan basınç elemanlarında görülür.

Eksenel Basınç Altındaki Elemanların Farklı Yönetmelikler ile Tasarımı

ÇYTHYE (TÇY 2016)

Eksenel kuvvetin kesit ağırlık merkezinden etkimesi durumuna göre, elemanların basınç dayanımı belirlenir.

(a) Burkulmanın, elemanın boyuna ekseni etrafında dönmesiyle oluştuğu burulmalı burkulma sınır durumunda (+ şekilli yapma enkesitli veya sırt sırta yerleştirilmiş 4 korniyerden oluşan açık enkesitli basınç elemanları) elastik burkulma gerilmesi, F_c, Denk.(8.5) ile hesaplanacaktır.

(b) Simetri ekseni y-ekseni olmak üzere, y-ekseni etrafında burkulmanın, elemanın eğilmesi ve boyuna ekseni etrafında dönmesiyle oluştuğu eğilmeli- burulmalı burkulma sınır durumunda (çift korniyer, T-enkesitler, U-profiller ve eşit kollu tek korniyer gibi tek simetri eksenine sahip enkesitlerden oluşan basınç elemanlarının simetri eksenleri etrafında burkulması) elastik burkulma gerilmesi, F_e, Denk.(8.6) ile hesaplanacaktır.

(YDKT) veya (GKT)

(veya ) için

AISC 360 -10

Eksenel kuvvetin kesit ağırlık merkezinden etkimesi durumuna göre, elemanların basınç dayanımı belirlenir.

The nominal compressive strength, P_n, shall be determines based on the limit state of flexural buckling.

The critical stress, F_cr, is determined as follows:

(a) When (or )

(b) When (or )

(b) For all other cases, F_cr, shall be determined according to Equation E3-2 or E3-3, using the torsional or flexural-torsional elastic buckling stress, F_e, determined as follows:

(i) For doubly symmetric members:

(ii) For singly symmetric members where y is the axis of symmetry:

TS EN 1993-1-1

(1) For axial compression in members the value of for the appropriate non-dimensional slenderness should be determined from the relevant buckling curve according to:

where

6.3.1.4 Slenderness for torsional and torsional-flexural buckling

(1) For members with open cross-sections account should be taken of the possibility that the resistance of the member to either torsional or torsional-flexural buckling could be less than its resistance to flexural buckling.

(2) The non-dimensional slenderness for torsional or torsional-flexural buckling should be taken as:

where but

N_cr,TF is the elastic torsional-flexural buckling force;

N_cr,T is the elastic torsional buckling force.

Örnek Hesap

Şekilde özellikleri verilen 2xL 110x110x10 enkesitli elemanı eksenel basınç dayanımının bulunması.

Çelik sınıfı

S275 F_y= 275 N/mm² F_u= 430 N/mm² (Yönetmelik Tablo 2.1A)

Enkesit

L 110x110x10

A_g= 2120 mm²I_x= 238 cm⁴ I_y= 238 cm⁴ J= 7 cm⁴

i_x= 33.5 mmi_y= 33.5 mm i_z= 21.5 mm x_g=y_g= 30.6 mm

ÇYTHYE (TÇY 2016) ile GKT ve YDKT Çözümleri:

Yerel Burkulma Kontrolü,

a) Korniyer kolu, (Tablo 5.1A, Durum 3):

Yerel burkulma sınır durumu için L 110x110x10 korniyer kolları, genişlik/kalınlık oranlarında verilen sınır değerleri aşmadığından narin olmayan enkesit olarak tanımlanır.

Yönetmeliğin 6.4.3(a) maddesine göre K= 1.0 ve burkulma boyları,

2L 110x100x10 ile teşkil edilmiş yapma enkesitli basınç elemanında,

i_x= 33.5 mmi_y= 48.89 mm I_y= 1012.93 cm⁴

Eğilmeli burkulma sınır durumunda kritik burkulma gerilmesi, F_cr Yönetmelik 8.4 uyarınca, etkili narinlik oranı,

eğilmeli burkulma sınır durumunda dayanımı x-asal ekseni belirleyecektir.

Yönetmelik 8.2.1 uyarınca, eğilmeli burkulma sınır durumunda elastik burkulma gerilmesi, F_ex,

Yönetmelik 8.2 uyarınca,

olduğundan, eğilmeli burkulma sınır durumunda , F_cr,

Burulmalı burkulma sınır durumunda kritik burkulma gerilmesi, F_cr,
Yönetmelik, denklem 8.12 ye göre kayma merkezine göre hesaplanan polar atalet yarıçapı,

Burulmalı burkulma sınır durumunda elastik burkulma gerilmesi, F_ez,

Yönetmelik 8.2.2(b) uyarınca, Denklem 8.6 kullanılarak y-asal ekseninde eğilmeli-burulmalı burkulma sınır durumu için elastik burlukma gerilmesi, F_e ,

Yönetmelik 8.2 uyarınca,

olduğundan

Yönetmelik 8.2.1 uyarınca, karakteristik eksenel basınç kuvveti dayanımı, P_n , hesaplanan burkulma dayanımlarının en küçüğü olarak alınacaktır,

Bu durumda karakteristik eksenel basınç kuvveti dayanımı, P_n

olarak bulunur.

Eğilmeli Burkulma Dayanımı

YDKT:

GKT:

Gerekli Basınç Kuvveti Dayanımı

YDKT:

GKT:

PMM Oranları :

YDKT:

GKT:

Karşılaştırma

Sonraki Konu

Çekme Elemanlarının Tasarımı