Delik açılmış soğuk şekillendirilmiş kare kutu profillerin eksenel ve eksantrik basınç yüklemesi altındaki davranışlarının deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
Experimental and numerical investigation of the behavior of perforated cold-formed square hollow sections under axial and eccentric compression loading
Yazar: MEHMET EMİN AKCAN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ SÜLEYMAN İSTEMİHAN COŞĞUN
Erzincan Binali Yıldırım Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Eksenel basınç = Axial pressure ; Sayısal analiz = Numerical analysis ; Yapı çeliği = Structural steel

Özet:
Bu çalışmada temel olarak eksantrik basınç yüklemesi altında eksantrik olarak delinmiş kare kutu profillerin davranışları incelenmiştir. Deneysel ve sayısal olarak incelenen numuneler, 100 mm x 100 mm karakteristik boyutlara ve 410 mm uzunluğa sahip soğuk şekillendirilmiş çelik kare kutu profillerden oluşmaktadır. Et kalınlıkları 2,00 ila 5,00 mm arasında değişen delikli çelik kolonların deney sonuçları, deliksiz numunelerin sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Ayrıca, dijital görüntü korelasyon yöntemi kullanılarak tüm deney numunelerinin yerel burkulma oluşumu gözlemlenmiştir. Ek olarak, eksenel yüklemenin yanı sıra 25 ila 100 mm arasında değişen ve 25 mm'lik artışlarla farklı eksantrisite değerlerini dikkate alan sayısal bir parametrik çalışma da yürütülmüştür. Sonuçlar, eksantrik oval delikler oluşturulduğunda ve kolonlar eksantrik basınç yüküne maruz bırakıldığında, yük taşıma kapasitesinde yaklaşık %75-%78'e varan bir azalma meydana geldiğini göstermiştir. Sayısal analizler, çelik kutu profillerin hem nihai yük taşıma kapasitelerini hem de deformasyon şekillerini doğru bir şekilde belirlemeye olanak sağlamıştır. Sayısal analiz sonuçları ile deneysel sonuçlar arasındaki güçlü uyum, yük taşıma kapasitesi ve nihai hasar durumu açısından, delikli ve deliksiz elemanların hem eksenel hem de eksantrik basınç yükleri altındaki davranışlarını elde etmekte sayısal inceleme yönteminin güvenilirliğini ortaya koymuştur. Ayrıca, önerilen halka tipi delik kenarı rijitleştirici elemanlarının etkinliği, farklı rijitleştirici kalınlıkları dikkate alınarak sayısal olarak incelenmiştir.

Abstract:
This study mainly investigated the behavior of eccentrically perforated square hollow sections under eccentric compression loading. Cold-formed steel square hollow-section stub columns with nominal dimensions of 100 mm × 100 mm and a length of 410 mm were experimentally tested. The test results of perforated square hollow-section stub columns with nominal wall thicknesses ranging from 2.00 to 5.00 mm were compared with those of nonperforated specimens. Furthermore, the formation and progression of all the test specimens with local buckling were observed using the digital image correlation method. In addition to axial loading, a numerical parametric study was conducted considering different eccentricity values ranging from 25 to 100 mm in 25 mm increments. The results showed that when eccentric flat oval-shaped perforations were formed and a column was subjected to eccentric compression loading, the load-bearing capacity was substantially reduced by up to 75%–78%. Numerical analysis was comprehensively used as a predictive tool to effectively determine both load-bearing capacities and deformation modes of the square hollow-section stub columns. The strong agreement between the numerical model predictions and experimental findings demonstrated the reliability of the method for obtaining the behavior of perforated and nonperforated elements under both axial and eccentric compressive loads in terms of the load-bearing capacity and damage mode. Additionally, the effectiveness of a ring-type hole stiffener was numerically investigated by considering different stiffener thicknesses.