The significance of this parametric study initiates from the need for further
understanding of the behaviour of semi-rigid/partial-strength I-beam to tubular
column connections. This research attempted to gain a qualitative understanding of
the influence of the geometrical configurations and materials properties of reverse
channel connections (RCC) on the moment-rotation (M-) response. It also
introduces a double reverse channel connection (DRCC), where the reverse channel
is split into two pieces, by leaving a gap in between, for better access to bolts. Hence,
ABAQUS (v.6.12) software was used to develop three-dimensional (3-D) FE models
for 206 specimens. The FE models developed were validated against the
experimental results available from literature where 268 FE models were used for
sensitivity analysis. The main emphasis of this research was on the stiffness,
strength, sources of deformability, rotational capacity and failure mechanisms of the
RCC. Based on the results of numerical M-curves, a standardized moment-rotation
function for reverse channel flush end-plate connection (RCC) was introduced. This
function is expressed in terms of the geometric parameters for the purposes of either
predicting the connection behavior or incorporating the behavior into a frame
analysis computer program. Out of the six currently available functions, the KishiChen
and Richard-Abbott models were proved appropriate for fitting experimental
M-data for RCC. The two functions were successfully used in this parametric
study to express the relationships for 140 specimens, where the analytical and
predicted data are in very good agreement. However, the results of the fitted
functions indicate that the dimensionless form of Richard-Abbott function provides
more accuracy than Kishi-Chen function. Furthermore, the comparison of Eurocode-3 model with numerical M-curves illustrated a significant overestimation of the
knee region behaviour for most of the cases, particularly for RCC with low initial
stiffness.
Keywords: reverse channel, double reverse channel, moment–rotation curve, tubular
column, HSS, stiffness, moment capacity, rotational capacity, standardized function,
Kishi-Chen model, Richard-Abbott model.
Öz: Bu parametrik çalışmanın önemi yarı rijid/kısmi mukavemetli I-kirişinin boru kolona
bağlantısının davranışını daha iyi anlama ihtiyacından kaynaklanmaktadır. Bu
araştırma girişiminin nedeni geometrik biçimlerin ve malzeme özelliklerinin ters
kanal bağlantısı (TKB) moment-rotasyon (M-) tepkisi üzerindeki etkilerini nitelikli
olarak anlamak için yapılmıştır.Ayrıca çift ters kanal bağlantısı (ÇTKB) bu
çalışmada ilk kez sunulmuştur. Bu bağlantıda, civatalara daha kolay erişim için, ters
kanal iki parçaya bölünmüş ve bu parçalar arasında bir boşluk bırakılmıştır. Bundan
dolayı ABAQUS (v.6.12) yazılımı kullanılarak, 3 boyutlu 206 örnek, sonlu elemlar
kullanılarak modellenmiştir. Geliştirilen modeller literatürde mevcut deney
sonuçlarına karşı onaylanmıştır. Hassasiyet çalışmasında 268 sonlu eleman modeli
kullanılmıştır. Bu araştırma ters kanal bağlantısının sertlik, dayanma gücü,
deformabilite kaynağı, rotasyon kapasitesi ve kırılma mekanizması üzerine ana vurgu
yapmaktadır. Sayısal M- eğrileri sonuçları kullanılarak standardize edilmiş ters
kanal uç plaka bağlantısının moment-rotasyon fonksiyonu sunulmuştur. Bağlantının
davranışını tahmin edebilmek veya davranışı çerçeve analizi yazılımlarında
kullanabilmek için moment-rotasyon fonksiyonu geometrik paremetreler olarak ifade
edilmiştir. Günümüzde mevcut olan 6 fonksiyon arasından Kishi-Chen ve RichardAbbott
modelleri deneysel ters kanal bağlantısı M-datalarına en iyi
uydurulabilecek modeller olarak saptandı. İki fonksiyon, 140 örneğin ilişkisini ifade
etmek için başarılı bir şekilde parametrik çalışmada kullanıldı. Analitik ve tahmin
edilen data iyi bir uyum içerisindeydi. Ancak uygunlaştırılan fonksiyonların
sonuçları boyutsuz şekliyle Richard-Abbott fonksiyonunun Kishi-Chen
fonksiyonundan daha doğru olduğuna işaret etti. İlaveten, Eurocode 3 modelinin sayısal M-eğrisi ile yapılan karşılaştırmalarında birçok durum için, özellikle de ilk
sertliği düşük olan ters kanal bağlantısı için, diz bölgesinde ciddi abartılı davranış
olduğu görüldü.
Anahtar Kelimeler: ters kanal, çift ters kanal, moment–rotasyon eğrisi, boru kolon,
Yüksek mukavemetli çelik, sertlik, moment kapasitesi, rotasyon kapasitesi,
standardize edilmiş fonksiyon, Kishi-Chen modeli, Richard-Abbott modeli
