Soğuk Şekillendirilmiş Çelik Çerçevelerin Sismik Davranışının Akıllı Vidalı Moment Birleşimlerinde İncelenmesi

Abstract

Bu çalışma, soğuk şekillendirilmiş çelik (CFS) taşıyıcı elemanlarının deprem yükleri altındaki davranışını, özel olarak tasarlanmış vidalı moment bağlantıları kullanarak deneysel yöntemlerle incelemektedir. Araştırma kapsamında, farklı kesit özelliklerine ve malzeme kalınlıklarına sahip CFS kolon ve kirişlerden oluşan T şeklindeki çerçeve sistemleri hazırlanmış ve bu sistemlere FEMA-350 standartlarına uygun yarı-statik döngüsel yük testleri uygulanmıştır. Deneylerde, bağlantı noktalarında kullanılan vidalı birleşim detaylarının, sistemin rijitliği, taşıma kapasitesi, dönme performansı ve enerji sönümleme yeteneği üzerindeki etkileri analiz edilmiştir. Tüm numunelerde, kiriş gövdeleri deliksiz olarak üretilmiş ve farklı guse kalınlıklarına sahip beş farklı konfigürasyon test edilmiştir. Deneysel bulgular, akıllı vida uygulamalarının, geleneksel vidalara kıyasla daha yüksek kesme ve çekme dayanımı sağladığını ortaya koymuştur. Yapılan çalışmalar akıllı vida uygulamalarının geleneksel vidalara göre kesme ve çekme dayanımını %20 ile %40 oranında artırdığını ortaya koymuştur. Tasarım ve uygulama parametrelerinin karşılaştırılması sonucunda, akıllı vidaların birleşim bölgelerinde moment dayanımını yaklaşık %30 oranında artırdığı tespit edilmiştir. Özellikle sismik etkiler altında kritik öneme sahip süneklilik oranını ise yaklaşık %30 oranında artırdığı tespit edilmiştir. Ayrıca, bu bağlantı yönteminin, tekrarlı sismik yükler altında yapısal performansın korunmasında olumlu etkiler gösterdiği gözlemlenmiştir. Elde edilen moment-dönme ilişkileri ve deformasyon verileri, söz konusu birleşim sistemlerinin, depreme dayanıklı yapı tasarımında güvenli, ekonomik ve uygulanabilir bir çözüm sunduğunu doğrulamaktadır. Bu çalışma, soğuk şekillendirilmiş çelik yapıların sismik performansını iyileştirmeye yönelik yenilikçi bağlantı tekniklerinin geliştirilmesine önemli bir katkı sağlamaktadır.

This study investigates the behavior of cold-formed steel (CFS) structural members under seismic loading using specially designed screwed moment connections through experimental methods. Within the scope of the research, T-shaped frame systems composed of CFS columns and beams with varying cross-sectional properties and material thicknesses were prepared, and quasi-static cyclic loading tests in accordance with FEMA-350 standards were applied to these systems. In the experiments, the effects of the screwed connection details used at the joints on system stiffness, load-bearing capacity, rotational performance, and energy dissipation capacity were analyzed. In all specimens, beam webs were manufactured without openings, and five different configurations with varying gusset plate thicknesses were tested. Experimental findings revealed that the application of smart screws provides higher shear and tensile strength compared to conventional screws. Studies have shown that smart screw applications increase shear and tensile strength by approximately 20% to 40% compared to traditional screws. Additionally, comparison of design and application parameters indicated that smart screws enhance moment capacity in the connection regions by approximately 30% . Moreover, the ductility ratio, which is of critical importance under seismic effects, was found to increase by approximately 30% as well. Furthermore, it was observed that this connection method has positive effects in maintaining structural performance under repeated seismic loads. The obtained moment-rotation relationships and deformation data confirm that these connection systems provide a safe, economical, and applicable solution in earthquake-resistant structural design. This study makes a significant contribution to the development of innovative connection techniques aimed at improving the seismic performance of cold-formed steel structures.