Journals / Karaelmas Fen ve Mühendislik Dergisi / 2021 / Cilt: 11 - Sayı: 2
Review and Recommendations for Preloaded High Strength Structural Bolts Used for Steel Element Connections and Joints Under Seismic Loads Per Turkish Seismic Code Requirements and Design Principals
- Pages
- 154–164
- DOI
- —
Abstract
Provisions for preloaded high strength bolt for steel element connections under seismic loads in Turkish design codes are reviewed. Ductile design is essential to achieve targeted performance levels for load bearing structural systems under seismic loads in the Turkish Seismic Code. Codes require the use of preloaded 8.8 or 10.9 high strength bolts per TS EN 14399 for the connections of elements subjected to seismic loading. The most commonly used HR and HV type TS EN 14399 bolts are not differentiated in the code although their structural behavior is very different due to their geometry. HR type bolts are shaped to yield and fail in a ductile manner under axial loads. HV bolts have a shorter threaded length and thin nuts resulting in thread yielding and brittle thread stripping failure while preloading or under axial loads. Bolts failing with thread stripping during an earthquake will cause non-ductile connection failure. Due to risk of thread yielding and stripping which result in a connection behavior counter to seismic design principals the author recommends that HV type bolts not be allowed to be used in structural connections of steel elements resisting seismic loads in the Turkish design codes.
Özet
Yer hareketleri altındaki bir binanın taşıyıcı yapı sisteminin tasarımında Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği’nde belirlenen performans hedefini sağlamak için sünek tasarım ilkeleri esastır. Yönetmelikler, deprem yükleri etkisindeki elemanların birleşim ve eklerinde 8.8 veya 10.9 kalitesinde yüksek dayanımlı TS EN 14399 standardındaki bulonların tam önçekme verilerek kullanılmasını gerektirmektedir. Bu çalışmada deprem yükleri etkisindeki elemanların birleşim ve ekleri için Türkiye’deki mevcut yönetmeliklerde tanımlanan önçekmeli yüksek dayanımlı yapısal bulon koşulları incelenmektedir. TS EN 14399’de yaygın olarak kullanılan iki farklı HR ve HV tipi bulon düzeneklerinin yönetmelikte eşdeğer tutulmalarına rağmen, geometrileri farklı olmasından dolayı farklı şekilde davranmaktadır. Çekme yükleri altında HR tipi bulonların geometrisi, gövde kesitinin akarak sünek bir şekilde kopmasını sağlayacak şekilde biçimlendirilmiştir. HV bulonların dişli gövde boyunun kısa ve somunlarının ince olmasından dolayı çekme yükleri altında veya önçekme yükü uygulanırken diş sıyrılmasıyla sünek olmayan bir şekilde kopabilmektedir. Deprem sırasında yükleme döngüsünde bağlantılara etki eden yüklerin dayanım kapasitesini aşması durumunda diş sıyrılmasıyla bulonun kopması, birleşimin sünek olmayan bir sınır durumu yaratmış olacaktır. Deprem yükleri altında amaçlanan tasarım ilkelerine uygun olmayan bir şekilde diş sıyrılmasının birleşim elemanların yapı bütünlüğüne yaratacağı riskten dolayı Deprem Yönetmeliği’nde HV bulon düzeneklerin deprem yükleri etkisindeki elemanların birleşim ve eklerinde kullanılmasına izin verilmemesi önerilmektedir.