Soğuk şekillendirilmiş çelik U profillerin enkesit özelliklerinin ve basınç dayanımlarının belirlenmesi
Determination of cross sectional properties and axial compressive strengths of cold formed steel U profiles
Yazar: HİLAL ÇELİK
Danışman: DOÇ. DR. SEVAL PINARBAŞI ÇUHADAROĞLU
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Soğuk şekillendirilmiş çelik yapı elemanları, kalınlıkları benzer boyutlu hadde profillerin et kalınlıklarına kıyasla çok daha küçük olan çelik levhaların şekillendirme makinelerinde bükülmeleriyle üretilen taşıyıcı elemanlardır. Ülkemizde hafif çelik binalarda ana taşıyıcı, geleneksel çelik yapılarda ise yardımcı taşıyıcı elemanlar olarak yaygın şekilde kullanılıyor olmalarına rağmen, soğuk şekillendirilmiş çelik profillerin tasarımları için güncel bir ulusal yönetmelik bulunmamaktadır. Bu çalışmanın temel amacı, ülkemizde farklı firmalar tarafından üretilen soğuk şekillendirilmiş U profillerin eksenel basınç kuvveti etkisindeki dayanımlarını, güncel deprem yönetmeliğimiz tarafından da atıfta bulunulan AISI S100-16 yönetmeliğinde tanımlanan tasarım esaslarını kullanarak hesaplamak ve ülkemizde tasarımlarında soğuk şekillendirilmiş çelik profil kullanan mühendis ve mimarlar için pratik tasarım tabloları oluşturmaktır. Bu amaçla tezde, ülkemizde yaygın şekilde kullanıldığı düşünülen farklı boyutlara sahip 164 adet soğuk şekillendirilmiş U profil ele alınmıştır. Çalışmada, belirlenen profillerin satışını yapan firmaların ürün kataloglarında, profillerin temel enkesit özelliklerinden yalnız bir kısmının listelendiği, özellikle burkulma hesaplarında ihtiyaç duyulan burulma sabitleri ile kayma merkezleri hakkında tasarımcıya bilgi sunulmadığı fark edilmiştir. Bu nedenle, tezin ilk aşamasında, tezin kapsamında incelenen profillerin bütün temel enkesit özellikleri Amerikan Demir Çelik Enstitüsü tarafından 2014 yılında yayınlanan tasarım kılavuzunda sunulan formüller kullanılarak hesaplanmış ve tablolar halinde tasarımcılara sunulmuştur. İlgili enkesit özellikleri literatürde yaygın şekilde kullanılan diğer yöntemlerle de hesaplanarak karşılaştırılmıştır. Tezin ikinci aşamasında ise profilerin tasarım eksenel basınç kuvveti dayanımları, AISI S100-16 yönetmeliği ve Yük ve Dayanım Katsayıları ile Tasarım (YDKT) yöntemi kullanılarak hesaplanmış; farklı burkulma boyları için hesaplanan dayanım değerleri tablolanarak tasarımcılara sunulmuştur. Tezde ayrıca, profillerin hem enkesit özelliklerinin hem de basınç dayanımlarının kesit boyutlarıyla değişimleri de araştırılmıştır.

Abstract:
Cold-formed steel (CFS) structural members are load carrying elements produced in forming machines by cold-rolling or braking of steel sheets that have much smaller thicknesses than those of similar-sized hot-rolled profiles. Even though CFS profiles are widely used in our country as primary load carrying members in light-gage steel buildings and secondary members in traditional steel structures, there is no up-to-date national specification for the design of CFS profiles. The main objective of this thesis is to compute the axial compressive strengths of CFS U profiles manufactured by different producers in our country by using the design guidelines given in AISI S100-16 specification, which is also referred by our current seismic specification, and to prepare practical design tables. For this purpose, 164 different CFS U profiles are examined in the thesis. It has been noticed that no information is given in the manufacturer's catalogs about the torsional properties of the examined profiles, which are required in their buckling calculations. For this reason, all basic sectional properties of the examined profiles are computed first using the formulas given in the design guide published by American Iron and Steel Institute in 2014. Then, the design axial compressive strengths of the profiles are computed using AISI S100-16 and Load and Resistance Factor Design (LRFD), and the strength values computed for different values of buckling lengths are presented to the designers. The variations of sectional properties and compressive strengths of the examined sections with their dimensions are also investigated in the thesis.