Hafif çelik perdelerin birleşim ve berkitme performansları incelenmesi
The performance of connections and stiffeners in cold-formed steel shear walls
Yazar: AHMAD JAMSHID SADID
Danışman: PROF. DR. ABDULKADİR CÜNEYT AYDIN
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Yapı Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Perde duvar = Shear wall

Özet:
Amaç: Bu çalışmanın amacı çelik levha ile kaplanmış hafif çelik perde duvarlarda kaplama-çerçeve bağlantılarındaki vida aralıklarının, çelik levha kalınlığının, berkitmelerin ve perde boşluklarının perde duvar sisteminin davranışına etkilerini sayısal olarak araştırılmasıdır. Çalışmada ayrıca yapma kolonların eksenel yük ve stabilitesinin arttırılması için çelik profilleri hem gövdelerini hem de flanşlarını birbirine bağlayan yeni bir kutu tipi bağlantı ve tasarım modeli sunulmuştur.
Yöntem: Bu çalışmada toplam 22 adet çelik levha ile kaplanmış hafif çelik perde duvar ABAQUS sonlu elemanlar yazılımı kullanılarak modellenmiş ve analiz edilmiştir. Kaplama-çerçeve bağlantılarında 100 mm, 150 mm ve 200 mm vida aralığı seçilmişken levha kalınlığı 0,6 mm, 0,8 mm ve 1 mm arasında değişmektedir. Bu değişkenler ile çelik levha ile kaplanmış hafif çelik perde duvarların kesme dayanımı üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Bunun yanında berkitmeli hafif çelik perde duvarların kesme dayanımını araştırmak için yedi farklı desene ve iki farklı genişliğe sahip (332 mm ve 141 mm) berkitmeler kullanılarak perde duvarın davranışları analiz edilmiştir. Analizlerde farklı boşluk boyutlarına ve yerlerine sahip dokuz adet duvar modeli ayrıca incelenmiştir. Son olarak hafif çelik perde duvarda yapma kolonun eksenel dayanımına etkisini araştırmak için; 5 farklı profil kalınlığı, 4 farklı bağlantı aralığı ve 18 farklı kolon yüksekliği seçilerek 360 modelin analizleri gerçekleştirilmiştir.
Bulgular: Yapılan çalışmalarda çelik levha ile kaplanmış hafif çelik levha perde duvarların kaplama ile çerçeve bağlantılarındaki vida aralığının artırılmasının duvar sisteminin düktilitesini artırmış ancak kesme dayanımını ve rijitliğini azalttığı görülmüştür. Ayrıca bulgularda berkitme kullanımının çelik levhanın burkulmaya karşı performansını arttırdığı ve duvar sistemlerinin enerji sönümleme kapasitesine de katkı sağlamıştır. Bununla birlikte çelik levhada yer alan boşluk alanının yüzde 4,4'ün altındaki değerlerinde duvar sisteminin kesme dayanımını azaltmamıştır. Son olarak yapma kolonlarda kutu tipi bağlayıcıların kullanılması kolonların eksenel dayanımını ve burkulma davranışına olumlu katkısı olduğu yapılan analiz çalışmalarında elde edilmiştir.
Sonuçlar: Kaplama-çerçeve bağlantıları arasındaki vida aralığının azaltılması hafif çelik perdelerinin kesme dayanımını artırmakta ancak düktilitesini azaltmıştır. Berkitme kullanımı duvar sistemlerinin kesme dayanımına ve çelik levhanın burkulma davranışına olumlu katkı yapmıştır. Bunun yanında hafif çelik yapma kolonlarda kutu tipi bağlantıların kullanılması kolonların eksenel yük dayanımını artırmıştır.

Abstract:
Purpose: The aim of this study is to numerically investigate the effect of screw spacing at sheathing-to-framing connections, steel plate thickness, stiffeners, and openings on the shear strength and buckling behavior of the cold-formed shear walls sheathed with steel plate. In addition, this study introduces a novel built-up column with a box-type connector that links both the webs and flanges of the channels together. As a result, the axial strength and stability of these built-up columns may improve adequately.
Method: In this study, a total of 22 cold-formed shear walls were modeled and analyzed using Abaqus finite element software. A screw spacing of 100 mm, 150 mm, and 200 mm at sheathing-to-framing connections and steel plate thickness of 0.6 mm, 0.8 mm, and 1 mm were used to investigate the effect of sheathing-to-framing connections and steel thickness on the shear strength of the cold-formed shear walls sheathed with steel plate. Meanwhile, two sizes of sniffers (332 mm and 141 mm) with seven different patterns were used for investigating the shear strength of stiffened shear walls. More than nine walls with different opening sizes and locations were generated for the analysis. Furthermore, 360 models with different profile thickness, connector spacing, and column height were generated for cold-formed column analysis. 
Findings: It was found that increasing the screw spacing at sheathing to framing connections of the cold-formed steel plate shear walls sheathed with steel plate increases the duality of the wall system but decreases the shear strength and stiffness. Moreover, the findings show that using stiffeners improves the buckling failure of the steel plate and increases the energy dissipation of the wall systems. Furthermore, the opening sizes below 4,4 percent of the area of the steel plate do not decrease the shear strength of the wall system. Finally, the use of box-type connectors in batted columns improves the axial strength and buckling behavior of the built-up columns. 
Results: Decreasing the screw spacing from sheathing to framing connections increases the shear strength of the wall systems but decreases the ductility. The use of stiffeners improves the shear strength of the wall systems and the buckling behavior of the steel plate. Using box-type connections in cold-formed, built-up columns improves the axial strength of the columns.