Hafif Çelik Binalarda Şerit Çaprazlı Panellerin Yatay Yük Performansının Nümerik ve Deneysel Olarak İncelenmesi

Abstract

Hafif çelik yapılar son yıllarda önemli ölçüde artmaktadır. Bu binalar diğer yapı elemanlarına göre nispeten daha hafif olması, kolay ve hızlı montajları ve tasarım esnekliği sunması gibi özellikleri ile öne çıkmaktadır. Şerit çaprazlı panel elemanlar ise sistemin yatay yüklerini karşılamak üzere tasarlanmaktadır. Bu çalışmada hafif çelik yapılarda şerit çaprazlı panel elemanların deneyleri ve bunlara ait nümerik analizleri yapılmıştır. Bu kapsamda farklı konfigürasyonlara sahip beş farklı panel eleman irdelenmiştir. Panel elemanda şerit çaprazın olup olmadığı, her iki yüzde çaprazın olup olmadığı gibi durumlarla birlikte farklı en-boy oranına sahip numuneler test edilmiştir. Bunun için tersinir çevrimsel yükleme esas alınmış olup, elde edilen sonuçlar yük-deplasman eğrileri ile gösterilmiştir. Bu eğrilere göre elemanlara ait dayanım ve rijitlik değerleri hesaplanmıştır. Bunlarla birlikte çalışmada numunelerin göçme modlarına yer verilmiş olup deneysel sonuçlar nümerik analiz sonuçları ile mukayese edilmiştir. Ayrıca deneysel sonuçlara göre hesaplanan davranış katsayısı üzerinden bir değerlendirmeye yer verilmiştir. Deneysel sonuçlara göre 1:1 en-boy oranına sahip her iki yüzünde de şerit çapraz bulunan panelin diğer elemanlara göre dayanım yönünden daha iyi olduğu görülmüştür. Elde edilen sonuçlara istinaden afet durumlarında geçici olarak yapılan ancak kalıcı binalara dönüşen hafif çelik yapılar için basit ve etkili bir güçlendirme önerisine yer verilmiştir.

Light steel structures have significantly increased in recent years. These buildings stand out due to their relatively lower weight compared to other structural elements, ease and speed of assembly, and design flexibility. Strap-braced panel elements are designed to resist the lateral loads of the system. In this study, experiments and numerical analyses of strap-braced panel elements in light steel structures were conducted. Within this scope, five different panel elements with various configurations were examined. Specimens with and without strap braces, those with braces on both sides, and samples with different aspect ratios were tested. Reversible cyclic loading was applied, and the results were presented through load-displacement curves. Based on these curves, the strength and stiffness values of the elements were calculated. Additionally, the failure modes of the specimens were analyzed, and the experimental results were compared with numerical analysis outcomes. Furthermore, an evaluation was made based on the behavior factor calculated from the experimental results. According to the findings, the panel with a 1:1 aspect ratio and strap braces on both sides exhibited superior strength compared to other elements. Based on these results, a simple and effective strengthening proposal is presented for light steel structures, which are initially constructed as temporary buildings but later become permanent in disaster situations.