Eksenel Yük Altında Dairesel Gövde Boşluğu Bulunan Soğuk Şekillendirilmiş Çelik Kolonlarda Yerel ve Yerel Burulmalı Burkulma Davranışının İncelenmesi

Abstract

Günümüzde hafif çelik yapılar, esneklikleri, hızlı montaj olanakları ve çeşitli kullanım avantajları nedeniyle giderek popülerlik kazanmaktadır. Ancak, bu yapıların kolonlarında, yapısal gereksinimler veya mimari tasarımın talepleri doğrultusunda çeşitli boşluklar bırakma ihtiyacı doğmaktadır. Bu boşluklar, elektrik tesisatı ve mekanik sistemlerin geçişini sağlamak amacıyla oluşturulabileceği gibi, estetik gereksinimler doğrultusunda da tercih edilebilir. Ancak, bu boşlukların kolonların mekanik performansı üzerindeki etkisi yeterince araştırılmamıştır. Boşlukların varlığı, kolonların taşıma kapasitesi, burkulma modu ve enerji emilme yetenekleri gibi önemli mekanik özellikleri üzerinde olumsuz etkiler yaratabilir. Boşluğun geometrisi ve boyutunun, kolonların yerel ve genel burulmalı burkulma davranışı üzerindeki etkisi de net bir şekilde belirlenmemiştir. Bu tez, hafif çelik yapılarda bırakılan dairesel boşlukların mekanik performans üzerindeki etkilerini detaylı bir şekilde incelemeyi amaçlamaktadır. Toplamda 16 numune kullanılarak kapsamlı bir deneysel çalışma yürütülmüştür. Numuneler, 8 normal ve 8 yüksek sıcaklığa maruz kalan elemanlardan oluşacak şekilde iki gruba ayrılmıştır. Her iki grupta, 500 mm ve 300 mm yüksekliğinde, boşluksuz ve farklı çaplarda dairesel boşluklar bulunan kolonlar yer almaktadır. Bu boşluklar sırasıyla boşluksuz, 48 mm, 96 mm ve 144 mm çaplarındadır. Deneylerde, her bir numunenin eksenel yük altında davranışı incelenmiş ve elde edilen veriler analiz edilmiştir. Bu analizler sonucunda, farklı boşluk çaplarının ve yüksek sıcaklığa maruz kalmanın, kolonların taşıma kapasitesi, burkulma direnci ve enerji emilme yetenekleri üzerindeki etkileri detaylı bir şekilde değerlendirilmiştir. Bu çalışmanın sonuçları, hafif çelik yapıların tasarımı ve inşaatında kullanılan kolonların güvenliği ve performansı hakkında daha sağlam bir temel oluşturmayı amaçlamaktadır.Nowadays, light steel structures are gaining popularity due to their flexibility, rapid assembly possibilities, and various usage advantages. However, there arises a need to leave certain openings in the columns of these structures in line with structural requirements or architectural design demands. These openings can be created to allow the passage of electrical installations and mechanical systems or may be preferred for aesthetic concerns. However, the impact of these openings on the mechanical performance of the columns has not been sufficiently studied. The presence of openings can negatively affect critical mechanical properties such as the load-bearing capacity, buckling mode, and energy absorption capabilities of the columns. The influence of the geometry and size of the openings on the local and overall buckling behavior of the columns has also not been clearly defined. This thesis aims to thoroughly examine the effects of circular openings left in light steel structures on mechanical performance. A comprehensive experimental study was conducted using a total of 16 samples. The samples were divided into two groups: 8 elements exposed to normal temperature and 8 elements exposed to high temperature. In both groups, columns with a height of 500 mm and 300 mm, without openings and with circular openings of different diameters, were included. These openings have diameters of 0 mm (no openings), 48 mm, 96 mm, and 144 mm, respectively. In the experiments, the behavior of each sample under axial load was examined, and the obtained data were analyzed. As a result of these analyses, the effects of different opening diameters and exposure to high temperatures on the load-bearing capacity, buckling resistance, and energy absorption capabilities of the columns were evaluated in detail. The results of this study aim to establish a stronger foundation for the safety and performance of columns used in the design and construction of light steel structures.