Numerical investigation of the behaviour of high strength steel extended end-plate counnections

Abstract

ABSTRACT: Using high strength steel has some advantage like reducing weight of the structures. That means less consumption of steel. The smaller member sizes are more favoured by architects. High strength steel represents limited deformability. In this study the deformation of the connection is mainly caused by the deformation of the end-plate and elongation of the bolts. A series of finite element investigation was conducted to study the high strength steel extended end-plate moment connections subjected to monotonic loading. The finite element model of connection is calibrated by using experimental test results of extended end-plate connections. The steel grade of plate and bolts and the thickness of the plate were changed to investigate the behaviour of the connection. The finite element analysis results demonstrate that the high strength steel extended end-plate moment connections can be suitable for use in steel moment frame structures. The results indicate that by decreasing the end-plate steel grade the ductility was increased but the moment resistance was decreased. 12.9 grade bolts have less ductility than 10.9 grade bolts and 8.8 grade bolts have more ductility than both 12.9 and 10.9 grade bolts. The thinner end plate showed more ductility and lower moment resistance than the thicker end plate. The results obtained from the finite element modeling indicated that the finite element method is a good choice for estimating the behaviour of endplate connections. Keywords: High Strength Steel, Extended End-Plate Connections, Finite Element Method, Moment Resistance, Ductility.

………………………………………………………………………………………………………………………… ÖZ: Yapılarda yüksek dayanımlı çelik kullanımının bir avantajı daha hafif bir yapı elde edilmesidir. Bu da daha az çelik kullanımı anlamına gelir. Mimarlar daha küçük ebadlarda çelik elemanları tercih ederler. Yüksek dayanımlı çelik kısıtlı oranda deformasyonu temsil eder. Bu calismadaki kolon-kiriş bağlantısının şekil değiştirmesinin en onemli nedeni, plaka bağlantısindaki şekil değiştirme ve civatadaki eksenel uzamadan kaynaklanmaktadır. Sonsuz elemanlar metodu kullanılarak yüksek dayanımlı çelikten üretilmiş moment bağlantılarının monotonik olarak yüklenmes üzerine bir dizi araştırma yapılmıştır. Bağlantının sonsuz eleman modelinin kalibrasyonu için başka araştırmacılar tarafından ayni tip bağlantılar için yapılan deney sonuçları kullanılmıştır. etodu kullanılarak oluşturulan bağlantı. Bağlantının davranışını incelemek için çeşitli bağlantı plaka ve civata çelik sınıfı ve plaka kalınlıkları kullanılmıştır. Sonlu elemanlar kullanılarak yapılan analiz sonuçlarına göre yüksek dayanımlı çelik plakalı moment bağlantılarının moment taşıyan çelik karkas yapılarda kullanılması uygun bulunmuştur. Elde edilen sonuçlara göre plakalı bağlantıların çelik sınıfını düşürmek çelik esnekliğinin artmasına neden olur, ayni zamanda, moment dayanımının da azalmasına neden olur. Sonuçlara göre 12.9’luk civata 10.9 ve 8.8’lik civatadan daha az sünektir. İnce olan bağlantı plakasının kalın olana oranla daha sünek v davrandığı ve daha düşük moment dayanımı olduğu saptanmıştır. Sonlu elemanlar modellemesinden elde edilen sonuçlar plakalı bağlantıların davranışını incelemede bu yaklaşımın doğru bir seçim olduğu yönündedir. Anahtar Kelimeler: Yüksek dayanımlı çelik, plakalı bağlantılar, sonlu elemanlar Methodu, Moment bağlantıları, süneklik.