Free vibration analysis of curved castellated beams with different geometric web openings by the finite element method

Abstract

Gövdesinde boşluk bulunan eğri eksenli petek kirişler, daha az çelik malzeme ile daha yüksek mukavemet sağlamaları, dolayısı ile tasarımcıya daha ekonomik bir çözüm yolu sunmaları bakımından tercih edilmektedir. Günümüzde havaalanları, stadyumlar vb. yapı türlerinde sıklıkla rastlayabileceğimiz eğri eksenli petek kirişlerde, farklı geometrik şekillerde boşluk tipleri kullanılabilmektedir. Yapılan çalışmada, gövdesinde farklı geometrik boşluklar bulunan eğri eksenli petek kirişlerin düzlem içi serbest titreşimi üç boyutlu sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak incelenmiştir. Gövde boşluk geometrisinin petek kirişlerin serbest titreşim analizi yardımı ile genlik ve frekans değerlerine etkisi detaylı bir şekilde araştırılmıştır. Bu amaçla yapılan modal analizlerde, daire, kare, beşgen ve altıgen olmak üzere 4 farklı türde gövde boşluk tipi dikkate alınmıştır Modellemelerde IPE220, IPE240 ve IPE300 profilleri tercih edilmiş olup 10 düğümlü tetrahedral tipi sonlu eleman modeli kullanılarak analizler gerçekleştirilmiştir. Çalışmada kullanılan malzeme, lineer homojen izotropik bir malzeme olup, çeliğin mekaniksel özellikleri dikkate alınmıştır. Çalışma kapsamında ele alınan profillerin uç mesnetlenme koşulları, ankastre - ankastre, ankastre - sabit ve ankastre - serbest olarak planlanmış ve söz konusu profillerin her biri bu üç sınır koşulu dikkate alınarak serbest titreşim analizine tabi tutulmuştur. Analizlerden elde edilen sonuçlar IPE220, IPE240 ve IPE300 profillerinden oluşan daire, kare, beşgen ve altıgen boşluklu eğri eksenli petek kirişler için detaylı bir şekilde sunulmuştur. Yapılan tahkikler gövde boşluk tipinin, boşluklu eğri eksenli petek kirişlerin serbest titreşim davranışı üzerinde önemli ölçüde etkili olduğunu göstermektedir.