Çelik bağlantı bileşenlerinin kontrolü (HKG)

Hong Kong Yönetmeliğine göre plakaların kod kontrolü

Plakalarda elde edilen eşdeğer gerilme (HMH, von Mises) ve plastik şekil değiştirme hesaplanmaktadır. İki doğrulu malzeme diyagramında tasarım akma dayanımı \(p_y\) (Md. 3.1.2) değerine ulaşıldığında, eşdeğer plastik şekil değiştirme kontrolü gerçekleştirilir. %5'lik sınır değer, Eurocode'da (EN 1993-1-5 Ek C, Par. C8, Not 1) önerilmektedir. Bu değer Kod ayarlarında değiştirilebilir; ancak doğrulama çalışmaları bu önerilen değer için yapılmıştır. 

Plaka elemanı beş katmana bölünmekte ve her birinde elastik/plastik davranış incelenmektedir. Program, tüm katmanların en kötü sonucunu göstermektedir.

Gerilme, tasarım akma dayanımından biraz daha yüksek olabilir. Bunun nedeni, hesabın kararlılığını artırmak amacıyla analizde kullanılan gerilme-şekil değiştirme diyagramının plastik kolunun hafif eğimidir.

\[ p_y = \min \left \{ \frac{Y_s}{\gamma_{m1}}, \frac{U_s}{\gamma_{m2}} \right \} \]

burada:

• \(p_y\) – tasarım akma dayanımı
• \(Y_s\) – karakteristik akma dayanımı
• \(U_s\) – minimum çekme dayanımı
• \(\gamma_{m1}\) – malzeme katsayısı (Tablo 4.1); varsayılan değer \(\gamma_{m1} = 1\), Kod ayarlarında düzenlenebilir
• \(\gamma_{m2}\) – malzeme katsayısı (Tablo 4.1); varsayılan değer \(\gamma_{m2} = 1.2\), Kod ayarlarında düzenlenebilir

Hong Kong Yönetmeliğine göre kaynak bağlantılarının kod kontrolü

Alın kaynakları

Tam nüfuziyetli alın kaynakları esas alınmakta olup dirençleri ana metal ile eşit kabul edilmektedir – Madde 9.2.5.2.1.

Köşe kaynakları

Köşe kaynakları, Madde 9.2.5.1.6 uyarınca Basitleştirilmiş yöntemle tasarlanmaktadır. 

\[ f_w \le p_w \]

• \(f_w = \sqrt{\sigma_\perp ^2 + \tau_\perp ^2 + \tau_\parallel ^2}\) – kaynak boğazındaki tüm yönlerdeki gerilmelerin vektörel toplamı
• \(p_w\) – Tablo 9.2a ve 9.2b'ye göre belirlenen köşe kaynağının tasarım dayanımı; Tablo 9.2a ve 9.2b kapsamında yer almayan durumlar için:
  • \(p_w = \min \{0.5 U_e, 0.55 U_s\}\) – EN çeliği ile kullanılan EN elektrodu için
  • \(p_w = 0.38 \min \{U_e, U_s\}\) – diğer durumlar için
• \(U_e\) – elektrodun minimum çekme dayanımı
• \(U_s\) – minimum çekme dayanımı

Köşe kaynağının etkin uzunluğu, Madde 9.2.5.1.3 uyarınca \(2\cdot s\) kadar azaltılmaktadır; burada \(s\), \(a\cdot \sqrt{2}\) olarak alınan köşe kaynağı bacak boyudur.

Tablo 9.2a ve 9.2b: Tasarım dayanımları \(p_w\) [MPa]

Elektrodun varsayılan minimum çekme dayanımı \(U_e\) [MPa]

Kaynak diyagramları, aşağıdaki formüle göre gerilmeyi göstermektedir:

\[ \sigma = \sqrt{\sigma_{\perp}^2 + \tau_{\perp}^2 + 3 \tau_{\parallel}^2 } \]

Hong Kong Yönetmeliğine göre cıvataların kod kontrolü

Çekme altındaki cıvatalar

Cıvataların çekme direnci, Md. 9.3.7.1'e göre aşağıdaki şekilde kontrol edilir:

\[ P_t = A_s \cdot p_t \]

burada:

• \(A_s\) – çekme gerilmesi alanı
• \(p_t\) – Tablo 9.8'den elde edilen çekme dayanımı

Kaldıraç kuvvetleri sonlu elemanlar analizi ile dikkate alınır.

Kesme altındaki cıvatalar

Cıvataların kesme kapasitesi, Md. 9.3.6.1.1'e göre aşağıdaki şekilde alınır:

\[ P_s = p_s \cdot A_s \]

burada:

• \(p_s\) – Tablo 9.5'ten elde edilen tasarım kesme dayanımı
• \(A_s\) – etkin kesme alanı; dişler kesme düzlemi tarafından kesiliyorsa \(A_s = A_t\), aksi takdirde \(A_s\) gövdenin kesit alanı olarak alınır
• \(A_t\) – çekme alanı 

Md. 9.3.6.1.6'ya göre, bir cıvata nominal çap \(d\)'nin üçte birinden daha büyük kalınlıkta \(t_{pa}\) bir dolgu plakasından geçtiğinde, kesme kapasitesi \(P_s\) aşağıdaki formülden elde edilen azaltma katsayısı \(\beta_p\) ile çarpılarak azaltılmalıdır:

\[ \beta_p = \frac{9d}{8d+3t_{pa}} \le 1 \]

Birleşik çekme ve kesme altındaki cıvatalar

Birleşik çekme ve kesme, Md. 9.3.8.1'e göre aşağıdaki şekilde kontrol edilir:

\[ \frac{F_s}{P_s} + \frac{F_{tot}}{P_t} \le 1.4 \]

burada:

• \(F_s\) – cıvatadaki kesme kuvveti
• \(P_s\) – cıvatanın kesme direnci
• \(F_{tot}\) – kaldıraç kuvveti dahil cıvataya uygulanan toplam çekme
• \(P_t\) – cıvatanın çekme direnci

Basınç altındaki cıvatalar

Cıvataların basınç kapasitesi, Md. 9.3.6.1.2'ye göre aşağıdaki şekilde alınır:

\[ P_{bb} = d \cdot t_p \cdot p_{bb} \]

burada:

• \(d\) – cıvatanın nominal çapı
• \(t_p\) – bağlanan plakanın kalınlığı
• \(p_{bb}\) – Tablo 9.6'dan elde edilen cıvatanın basınç dayanımı

Her plaka ayrı ayrı kontrol edilir ve en kötü sonuç gösterilir.

Bağlanan parçaların basınç kapasitesi, Md. 9.3.6.1.3'e göre aşağıdakilerin minimumu olarak alınır:

\[ P_{bs} = k_{bs} \cdot d \cdot t_p \cdot p_{bs} \]

\[ P_{bs} = 0.5 \cdot k_{bs} \cdot e \cdot t_p \cdot p_{bs} \]

\[ P_{bs} = 1.5 \cdot l_c \cdot t_p \cdot U_s \le 2.0 \cdot d \cdot t_p \cdot U_b \]

burada:

• \(k_{bs}\) – delik katsayısı aşağıdaki şekilde alınır:
  • standart delikler için \(k_{bs} = 1.0\)
  • geniş ve kısa uzun delikler için \(k_{bs} = 0.7\)
  • uzun uzun delikler için \(k_{bs} = 0.5\)
• \(d\) – nominal cıvata çapı
• \(t_p\) – bağlanan plaka kalınlığı
• \(p_{bs}\) – bağlanan parçaların basınç dayanımı
  • S275 sınıfı çelik için \(p_{bs} = 460\) MPa
  • S355 sınıfı çelik için \(p_{bs} = 550\) MPa
  • S460 sınıfı çelik için \(p_{bs} = 670\) MPa
  • diğer sınıf çelikler için \(p_{bs} = 0.67 (U_s+Y_s)\)
• \(e\) – cıvata ekseninden ölçülen kesme kuvveti yönündeki kenar mesafesi
• \(l_c\) – deliklerin basınç kenarı ile aynı yük aktarım yönündeki komşu deliğin yakın kenarı arasındaki net mesafe
• \(U_s\) – bağlanan plakanın minimum çekme dayanımı
• \(Y_s\) – bağlanan plakanın karakteristik akma dayanımı
• \(U_b\) – cıvatanın belirtilen minimum çekme dayanımı

Hong Kong Yönetmeliğine göre cıvataların ve ön yüklemeli cıvataların kod kontrolü

Kesme kapasitesi

Ön yüklemeli cıvataların kesme kapasitesi, Md. 9.3.6.2'ye göre aşağıdaki şekilde belirlenir:

\[ P_{SL} = 0.9 \cdot K_s \cdot \mu \cdot P_0 \]

burada:

• \(K_s\) – delik katsayısı, aşağıdaki gibi alınır:
  • standart delikler için \(K_s = 1.0\)
  • büyütülmüş delikler için \(K_s = 0.85\)
  • uzun delikler için \(K_s = 0.7\)
• \(\mu\) – Tablo 9.7'den bağlantı parçaları arasındaki kayma faktörü; Kod ayarlarında düzenlenebilir
• \(P_0\) – ilgili uluslararası veya yerel standartlarda belirtilen cıvataların minimum ispat yükleri

Çekme ve kesmenin kombinasyonu

Çekme ve kesmenin kombinasyonu, Md. 9.3.8.2'ye göre aşağıdaki şekilde kontrol edilir:

\[ \frac{F_s}{P_{SL}}+\frac{F_{tot}}{0.9\cdot P_0} \le 1.0 \]

burada:

• \(F_s\) – cıvatadaki kesme kuvveti
• \(P_{SL}\) – ön yüklemeli cıvatanın kayma direnci
• \(F_{tot}\) – kaldıraç kuvveti dahil cıvataya uygulanan toplam çekme kuvveti
• \(P_0\) – ön yüklemeli cıvata için belirtilen minimum ispat yükü

Beton bloğun Hong Kong Yönetmeliğine göre kod kontrolü

Basınç altındaki beton

Basınç altındaki beton, CoP – SUoS – Md. 9.4.1'e göre aşağıdaki şekilde kontrol edilir:

\[ \sigma \le w \]

burada:

• \(\sigma\) – iki alanın kesişimi olan efektif alan \(A_{eff}\)'deki ortalama basınç gerilmesi:
  • \(A_{CM}\) – saf basınç için Md. 9.4.1'e göre belirlenen efektif alan
  • \(A_{FEM}\) – sonlu elemanlar analizi ile belirlenen, taban plakasının betonla temas halindeki alanı
• \(w = 0.6 f_{cu}\) – konsantre yüke karşı betonun basınç dayanımı 
• \(f_{cu}\) – betonun minimum karakteristik basınç dayanımı

Efektif alan \(A_{CM}\), taban plakasına kaynaklı çelik elemanın (takviye levhaları dahil) \(c\) örtüşme miktarı kadar artırılmış alanıdır:

\[ c = t_p \sqrt{\frac{p_{yp}}{3w}} \]

burada:

• \(t_p\) – taban plakası kalınlığı
• \(p_{yp}\) – taban plakasının tasarım akma dayanımı

Basınç bölgesi altındaki basınç düzgün yayılı olarak kabul edilir.

Kesme kuvvetinin aktarımı

Taban plakasındaki kesme etkisinin kolondan beton temele aktarımının aşağıdaki yollarla gerçekleştiği varsayılır:

1. Taban plakası ile beton/harç arasındaki sürtünme
2. Kesme pimi
3. Ankraj bulonları

Ankrajlar

Ankrajlardaki çekme kuvvetleri, kaldıraç kuvvetlerini içermekte olup sonlu elemanlar analizi ile belirlenir.

Ankrajlar yazılımda kontrol edilmemektedir.

Cıvata ve kaynak detaylandırması Hong Kong Yönetmeliğine göre

Cıvatalar

Minimum cıvata aralığı Md. 9.3.1.1'e göre belirlenir: Cıvata eksenleri arası mesafe \(2.5 \cdot d\)'den büyük olmalıdır; burada \(d\) nominal cıvata çapıdır.

Cıvata ekseninden ölçülen minimum kenar mesafesi Tablo 9.3'e göre belirlenir:

Kaynaklar

Köşe kaynakların minimum bacak boyutu Tablo 9.1'e göre kontrol edilir.

Kapasite tasarımı Hong Kong Yönetmeliğine göre

Kapasite tasarımı Hong Kong standartları tarafından zorunlu tutulmamaktadır.

Sertliğe göre sınıflandırma - Hong Kong Kodu

Birleşimler, birleşim rijitliğine göre şu şekilde sınıflandırılır:

• Rijit – elemanlar arasındaki orijinal açılarda ihmal edilebilir değişim olan birleşimler,
• Yarı-rijit – güvenilir ve bilinen bir ölçüde eğilme kısıtlaması sağlama kapasitesine sahip olduğu varsayılan birleşimler,
• Mafsallı – eğilme momenti oluşturmayan birleşimler.

Birleşimler EN 1993-1-8 – Md. 5.2.2'ye göre sınıflandırılır.

• Rijit – \( \frac{S_{j,ini} L_b}{E I_b} \ge k_b \)
• Yarı-rijit – \( 0.5 < \frac{S_{j,ini} L_b}{E I_b} < k_b \)
• Mafsallı – \( \frac{S_{j,ini} L_b}{E I_b} \le 0.5 \)

burada:

• S_j,ini – birleşimin başlangıç rijitliği; birleşim rijitliği M_j,Rd'nin 2/3'üne kadar doğrusal kabul edilir
• L_b – analiz edilen elemanın teorik uzunluğu; eleman özelliklerinde belirlenir
• E – Young elastisite modülü
• I_b – analiz edilen elemanın atalet momenti
• k_b = 8, yatay deplasmanı en az %80 azaltan bir perde/çapraz sisteme sahip çerçeveler için; k_b = 25, her katta K_b/K_c ≥ 0.1 koşulunun sağlandığı diğer çerçeveler için. Kullanıcı Kod ayarlarında "yanal rijit sistem" seçeneğini belirtmediği sürece k_b = 25 değeri kullanılır.
• M_j,Rd – birleşimin tasarım moment dayanımı
• K_b = I_b / L_b
• K_c = I_c / L_c