Investigation of geometric nonlinear behavior of multistory steel structures with incremental and practical second-order analysis methods

Düşey yüklerin yanında deprem ve rüzgar gibi yatay yükler, yapı davranışını etkileyen büyük yer değiştirmelere ve dolayısıyla ikinci mertebe etkilerin oluşmasına yol açar. Bu tür durumlarda ikinci mertebe etkileri göz önüne alan hesap yöntemlerinin kullanılması önem arz eder. Bu çalışmada; çelik yapı sistemlerinin artımsal ve pratik yöntemler kullanılarak ikinci mertebe analizi yapılmıştır. Çalışmada; tek adımlı artımsal, Newton-Raphson, geliştirilmiş Newton-Raphson artımsal yöntemleri ve iteratif düşey yük, direkt P-Delta, Li, King-Chen, fiktif diyagonal eleman eklenmesi, fiktif kolon eleman eklenmesi gibi pratik yöntemler kullanılmıştır. Sayısal uygulamalar üzerinde artımsal ve pratik ikinci mertebe analiz yöntemleri ile elde edilen kat yatay yer değiştirmeleri, eleman uç momentleri ve yapı salınım faktörü değerleri referans çalışma sonuçları ile birlikte incelenmiş olup hesap yöntemlerinin birbirlerine göre performansları değerlendirilmiştir. Çalışmada kullanılan ikinci mertebe analiz yöntemlerinden elde edilen sonuçların referans çalışma sonuçlarına göre bağıl fark oranları göz önüne alındığında, çıkan sonuçların yeterli hassasiyette olduğu tespit edilmiştir. Çaprazlı sistemlerin performanslarını araştırmak amacıyla çeşitli geometrik formlarda merkezi çelik çaprazlı sistemler düzenlenmiş olup, incelenen yapı sistemlerinin narinlik oranı, yapı salınım faktörü, kat yatay yer değiştirme ve iç kuvvet değerlerindeki değişim incelenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, çeşitli geometrik formlarda teşkil edilen merkezi çelik çaprazlı sistemlerin, moment aktaran çerçeve sistemine göre tepe noktası yatay yer değiştirmesini, kat ötelenmelerini ve yapı salınım faktörü değerlerini etkin bir şekilde sınırlandırdığı tespit edilmiştir. In addition to vertical loads, horizontal loads such as earthquake and wind loads lead to form second order effects together with large displacements influencing the structural behavior. In these cases, it is important to use calculation methods that consider the second order effects in analyses. In this study, second order analyses are performed by utilizing incremental and practical methods on steel structure systems. In this work, incremental methods such as single-step incremental, Newton-Raphson, modified Newton-Raphson and practical methods such as iterative vertical load, direct P-Delta, Li, King-Chen, addition of fictitious diagonal member and addition of fictitious column member are used. Story drift, member end moments and overall drift index obtained from incremental and practical second order analyses conducted on numerical applications are investigated together with the reference study and the results of utilized calculation methods are comparatively evaluated. According to the relative difference ratio obtained by comparing the results derived from both second order analysis methods and reference study, it is determined that the results have adequate sensitivity. In order to investigate the performance of braced steel systems used in the study, concentrically braced steel systems with various geometric forms were generated and the variation of slenderness ratio, overall drift index, story drift and internal force values were determined. In accordance with the results, concentrically braced steel systems with various geometric forms efficiently limited the overall story drift, inter-story drift and overall drift index values