The aim of this thesis is to investigate fire characteristics and fire induced structural performance of large scale industrial buildings to draw conclusions for a better and more robust sustainable structural design for fire. According to National Fire Protection Association, an estimated average of 37.000 fires at industrial buildings is reported in the U.S. during 2015. The structural fire performance of five different steel framed industrial buildings are investigated by conducting thermo-mechanical analysis in finite element software. The three-dimensional models of the buildings consist of structural members and rigid connections between these members. To simulate the collapse of buildings, an implicit dynamic analysis technique is employed. In addition, a simplified methodology is developed in order to investigate thermo-mechanical behavior of composite floor systems. This methodology is implemented into Matlab. Realistic fire scenarios are used for thermo-mechanical analyses of buildings. From strength and stability point of view, it is observed that fire performance of isolated structural members is significantly different than the fire performance of the members within a structural system. According to the analyses, the most severe conditions are observed in the regions where pre-flashover localized fire is subjected and only two of the five buildings satisfy the required structural fire performance assessment. Adding a reinforced concrete slab to steel framed floor systems significantly reduces the span deflections during fire due to catenary action in the slab. It is anticipated that the data collected in this thesis will lead to better understanding the fire induced collapse mechanisms of industrial buildings.

Bu tezin amacı, büyük ölçekli endüstri yapılarında gerçekleşebilecek olan yangınların niteliklerini ve bu yangınların endüstri yapıları üzerinde oluşturdukları yapısal etkileri anlayarak, yangın etkileri için daha dayanıklı ve sürdürülebilir yapı dizaynlarının gerçekleştirilmesine olanak sunmaktır. Amerikan Ulusal Yangın Önleme Derneği'nin verilerine göre Amerika Birleşik Devletlerin'de 2015 yılı içerisinde endüstri yapılarında gerçekleşen 37.000 yangın rapor edilmiştir. Beş farklı çelik çerçeveli endüstri yapısının termo-mekanik analizleri bir sonlu eleman yazılımı ile gerçekleştirilmiştir. Endüstri yapılarının üç boyutlu modelleri kiriş, kolon, aşık, çapraz ve kuşak yapı elemanlarından oluşmaktadır ve bu yapı elemanları arasında tam bağlantı bulunmaktadır. Endüstri yapılarının çökme simülasyonu için implicit dinamik analiz tekniği kullanılmıştır. Bununla birlikte, kompozit döşeme sistemlerinin termo-mekanik davranışlarını araştırmak için basitleştirilmiş bir metodoloji geliştirilmiş ve bu metodoloji Matlab ortamında kodlanmıştır. Yapıların termo-mekanik analizlerinde gerçekci yangın senaryoları kullanılmıştır. Yapı elemanlarının dayanım ve stabilite incelemeleri ile izole halde bulunan yapı elemanlarının yangın performanslarının bir yapı içerisindeki yangın performanslarında oldukça farklı olduğu görülmüştür. Analizler sonucunda, yapısal olarak en kritik sonuçların parlama öncesi lokal yangınların etkili olduğu bölgelerde olduğu ve incelenen beş yapıdan sadece iki tanesinin yangın dayanım kriterlerini sağladığı görülmüştür. Betonarme döşemenin çelik çerçeve kat sistemlerine eklenmesi sonucunda oluşan çekme etkileri, yangın esnasında çelik çerçevede oluşan açıklık eğilmelerini büyük ölçüde azaltmıştır. Bu çalışmadan elde edilen veriler ile endüstri yapılarının yangın kaynaklı çökme mekanizmalarının daha iyi anlaşılması amaçlanmaktadır.