Farklı çelik levha konfigürasyonlarıyla güçlendirilen çelik kirişlerin doğrusal olmayan sonlu eleman analizi
Nonlinear finite element analysis of steel beams strengthened with different steel plate configurations
- Tez No: 1001450
- Danışmanlar: DOÇ. DR. EMİNE AYDIN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışması, IPN 120 kesitli çelik kirişlerin statik eğilme kapasitesinin, mevcut yapı korunarak çelik elemanlarla artırılmasını amaçlamaktadır. Yapısal güçlendirme, yük artışı veya performans iyileştirme gerektiren durumlarda, tam yenilemeye kıyasla daha ekonomik ve sürdürülebilir bir çözümdür. Bu çalışmanın temel amacı, çelik kirişler için üç farklı güçlendirme tekniğinin performansını nicel olarak karşılaştırmak ve optimum tasarım parametrelerine dair pratik bir çalışma sunmaktır. Araştırma kapsamında, alt başlığa çelik levha eklenmesi (GB), gövdenin her iki yanına çelik levha eklenmesi (GG) ve gövdeye L profili (çelik köşebent) eklenmesi (GK) olmak üzere üç güçlendirme tipi incelenmiştir. Referans kiriş, deneysel çalışma literatürden baz alınarak 55.322 N taşıma kapasitesi belirlenen güçlendirilmemiş IPN 120 kiriştir. Parametrik çalışmada tüm analizler ABAQUS yazılımında gerçekleştirilmiş, yük-deplasman eğrileri ve yerdeğiştirme kapasiteler elde edilmiştir. Levha genişliği, köşebent boyutu ve güçlendirme uzunluğu parametreleri sistematik olarak değiştirilerek toplam 45 model üzerinden kapsamlı bir parametrik analiz yapılmıştır. Bulgular, tüm yöntemlerin önemli bir kapasite artışı (%13,33 ile %60,91 arasında) sağladığını doğrulamıştır. En yüksek artış (%60,91) 75 mm genişliğinde gövde çelik levhası kullanılan GG tipinde gözlenmiştir. Bunu %59,01 ile GB ve %49,15 ile GK tipi takip etmiştir. Parametrik analizler, levha genişliği veya profil boyutundaki artışın, kapasitede doğrusala yakın bir artışa yol açtığını ortaya koymuştur. Bu ilişki, tasarımcılara belirli bir kapasite hedefi için parametreleri tahmin edilebilir şekilde belirleme olanağı sağlamaktadır. Çalışmanın önemli bir sonucu,“etkin güçlendirme uzunluğu”kavramının nicel olarak tanımlanmasıdır. Sonuçlar, yaklaşık 800 mm'ye kadar olan uzunluklarda kapasite artışının çok verimli olduğunu, ancak bu kritik eşik aşıldığında, ek malzemenin eklenen her birim malzemeden sağlanan kapasite artışının belirgin şekilde azaldığını göstermiştir. Bu tespit, maliyet-etkin tasarım ve kaynakların optimal kullanımı için pratik bir üst sınır önermektedir. Sonuç olarak, bu çalışma her bir güçlendirme yöntemini karşılaştırmalı olarak değerlendirmiş ve nicel veriler sunmuştur. Elde edilen bulgular, mevcut kirişler değiştirilmeden %60'a varan kapasite artışlarının mümkün ve rasyonel olduğunu kanıtlamaktadır. Sunulan veri tabanı, mühendislere kapasite, uygulanabilirlik ve maliyet faktörlerini dengeli bir şekilde değerlendirerek en uygun güçlendirme stratejisini seçmeleri için güvenilir bir karar destek aracı sağlamaktadır.
Özet (Çeviri)
This thesis aims to increase the static bending capacity of IPN 120 steel beams by adding steel elements while preserving the existing structure. Structural strengthening is a more economical and sustainable solution compared to complete replacement in cases requiring load increases or performance improvements. The primary objective of this study is to quantitatively compare the performance of three different strengthening techniques for steel beams and provide a practical guide for optimal design parameters. Within the scope of the research, three strengthening types were investigated: adding a steel plate to the bottom flange (GB), adding steel plates to both sides of the web (GG), and adding an L-profile (steel angle) to the web (GK). The reference beam is an unstrengthened IPN 120 beam, whose load-carrying capacity was determined as 55.322 N based on experimental studies from the literature. All analyses in the parametric study were conducted using the ABAQUS software, obtaining load-displacement curves and displacement capacities. A comprehensive parametric analysis was performed on a total of 45 models by systematically varying the parameters of plate width, angle size, and strengthening length. The findings confirm that all methods provide a significant increase in capacity (between 13.33% and 60.91%). The highest increase (60.91%) was observed in the GG type, which uses a 75 mm wide steel plate on the web. This was followed by the GB type at 59.01% and the GK type at 49.15%. Parametric analyses revealed that increases in plate width or profile size lead to a nearly linear increase in capacity. This relationship allows designers to predictably determine parameters for a specific capacity target. An important outcome of the study is the quantitative definition of the“effective strengthening length”concept. The results show that capacity increase is very efficient for lengths up to approximately 800 mm. However, beyond this critical threshold, the capacity gain provided by each additional unit of material decreases significantly. This observation suggests a practical upper limit for cost-effective design and optimal resource utilization. In conclusion, this study comparatively evaluated each strengthening method and provided quantitative data. The findings prove that capacity increases of up to 60% are possible and rational without replacing existing beams. The presented database serves as a reliable decision-support tool, enabling engineers to select the most suitable strengthening strategy by balancing capacity, applicability, and cost factors.
Benzer Tezler
- Tuğla duvarların çelik levha/şerit kullanılarak kesme davranışının iyileştirilmesi
Enhancing shear behaviour of masonry walls with steel sheet/strips
RÜÇHAN EMİR ÖZMEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
İnşaat MühendisliğiGazi Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. YAĞMUR KOPRAMAN
- Çelik levha perdeli yapı sisteminin levha kalınlığına bağlı olarak incelenmesi
Effect of wall thickness on the behavior of steel plate wall frame systems
EDİP SEÇKİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2004
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Kültür Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. GÜVEN KIYMAZ
- Çelik kirişlerde farklı tipte berkitme kullanımının eğilme davranışına etkisinin deneysel araştırılması
Experimental investigation of the effect of different type of stiffness plate on bending behavior in steel beams
METİN TALASLIOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
İnşaat MühendisliğiErciyes Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ OĞUZ DÜĞENCİ
- Farklı kür koşullarında çelik lif katkılı çimento esaslı grout harçların mekanik ve durabilite özelliklerinin incelenmesi
An investigation of mechanical and durability properties of steel fiber reinforced cement-based grouts in different curing conditions
MUSA CAN KARAKAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
İnşaat MühendisliğiManisa Celal Bayar Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ERKAN KANTAR
- Beton dolgulu çelik kolonların bulonlu alın levha kiriş birleşimlerinin çevrimsel davranışına berkitme levhalarının etkisi
The influence of rib stiffeners on cyclic behavior of bolted end-plate connections of concrete-filled steel columns
ARYAN AZIMI
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. KADİR ÖZAKGÜL