Derin Kolonlu Çelik Moment Çerçevelerinin Sismik Davranışı

Çelik Özel Moment Çerçeve (SMF), mimari esnekliği ve yüksek sünekliği nedeniyle tercih edilen bir sismik kuvvete dayanıklı sistemdir. Northridge depreminden önce, bu sismik kuvvete dayanıklı sistemlerde genellikle sığ kolonlar (kesit derinliği 356 mm'den az) kullanılıyordu. Bununla birlikte, tasarımda ekonomi elde etmek için, son yıllarda kanunla uygulanan kat öteleme gerekliliklerini karşılamak için daha derin kolonlar (kesit derinliği 356 mm'den büyük) kullanmaya yönelik artan bir eğilim vardı. Bu kolonların yaygın olarak kullanılmasına rağmen, derin kolonların eksenel basınç ve döngüsel sürüklenme altındaki mafsal davranışı üzerine çok az araştırma mevcuttur. Derin bir kolon daha büyük narinlik oranına sahip olduğundan ve hem yerel hem de küresel burkulmaya karşı daha savunmasız olduğundan, davranışını araştırmak esastır. Bu burkulma modları, uygulanan sıkıştırma kuvvetleri büyüdükçe ve sismik girdi olarak kullanılan yer hareketi daha şiddetli hale geldikçe artan eksenel kısalma gibi istenmeyen etkiler üreterek SMF'lerin tepkisini ciddi şekilde etkileyebilir.
Bu çalışmada, toplam 15 adet dört katlı çelik SMF'lerin davranışı, sonlu elemanlar programı simülasyonları kullanılarak incelenmiştir. Bu çerçevelerin davranışını etkileyen dört temel faktör incelenmiştir: 1) Kolon çaprazlama; 2) Kiriş desteği; 3) Kolon takviyesi; ve 4) Güçlü Kolon Zayıf Kiriş (SCWB) oranı. Araştırmayı genişletmek için eksenel kuvvet seviyesinin ve kolon kesit özelliklerinin etkisi de incelenmiştir. Derin kolonların nispeten düşük kat ötelenmesi seviyelerinde bile yerel ve/veya küresel dengesizliklere maruz kalabileceği gösterilmiştir. Bulgular, SMF'lerin performansının, kiriş başlıklarının üst ve alt seviyesindeki derin kolonları destekleyerek ve bu kolonların ağlarına berkitmeler ekleyerek iyileştirilebileceğini göstermektedir. Sütun kısalmasının SCWB oranının arttırılmasıyla kontrol edilebileceği önerilmektedir.