Ahşap yapı üretimine yönelik standart panel tasarımı ve sonlu elemanlar yöntemi ile analizi

Abstract

Bu tez çalışması kapsamında, ahşap çerçeveli perde panel duvarların deprem yüklerini benzeştiren tersinir tekrarlanır yatay yüklemeler etkisi altındaki davranışları deneysel ve nümerik olarak incelenmiştir. Çalışmada ahşap panel duvarların en/boy oranı, yatay güçlendirme elemanlarının ve panel duvarlarda boşluğun olup olmaması gibi değişkenlerin panellerin performansları üzerine etkileri belirlenmiştir. Ahşap çerçeveli panel duvarların testleri sonucunda elde edilen veriler kullanılarak panellerin genel yük-deplasman davranışları, dayanımları, rijitlikleri, deplasman süneklik oranları, enerji tüketim kapasiteleri ve göçme mekanizmaları hakkında yorumlar yapılmıştır. Ahşap panel duvarların yatay yükler etkisi altındaki yük-deplasman davranışları üzerinde en/boy oranının önemli derecede etkili olduğu ve göçme mekanizmasını değiştirdiği görülmüştür. Panel duvarlarda yer alan boşluk büyüklüğünün değişmesi dayanım ve rijitlik değerlerini önemli oranlarda etkilemiş ve boşluk büyüklüğünün artması deney elemanlarının dayanım ve rijitlik değerlerinin azalmasına neden olmuştur. Hatta küçük bir açıklık bile deney elemanlarının dayanım ve rijitliklerini önemli derecede azaltmıştır. Bu çalışmada ahşap perde duvarların yatay davranışlarının nümerik çalışma ile belirlenebilmesi için ANSYS ver. 14 yazılımı kullanılmıştır. Nümerik çalışma kapsamında ahşap çerçeve elemanlar beam, yüzey kaplama panelleri shell ve çerçeve-panel bağlantılarındaki çiviler yay elemanları kullanılarak modellenmiştir. Ahşap çerçeve ve OSB paneller için gerilme-deformasyon eğrileri çekme ve basınç testlerinden elde edilmiş ve plastik davranışları modellenmiştir. Ladinin çekmede nonlineer, basınçta lineer davranış sergilediği, OSB panellerin ise çekmede lineer, basınçta ise nonlineer davranış sergilediği malzeme testleri ile belirlenmiştir. Sonlu eleman ağının sıklığının belirlenmesi için bir ön çalışma gerçekleştirilmiş ve optimum ağ sıklığı tespit edilmiştir. Sonlu eleman sonuçları tersinir yüklemeler ile gerçekleştirilmiş testlerden elde edilen yük-deplasman eğrileri ile karşılaştırılarak doğrulanmıştır. Deney ve nümerik model sonucunda elde edilen yük-deplasman eğrileri arasında oldukça iyi bir uyum elde edilmiştir.Anahtar Kelimeler :Ahşap çerçeve perde duvar, Histeretik davranış, Sonlu eleman analizi, Açıklık, En/boy oranı

In the scope of this study, the performance of timber framed shear panel walls under, earthquake simulating, effects of reversed cycling lateral loading have been investigated experimentally and numerically. In this study, there are some variables effect overall performance of panels such as aspect ratio of wood panel walls, horizontal braced elements and whether there is an opening in the panel walls. General load-displacement behavior, strength, stiffness, displacement ductility ratio, energy dissipation capacity and failure mechanisms of panels were interpreted, using data obtained from the testing of wood-framed wall panels. Results indicated that the aspect ratio of the panel walls affected significantly on the load-displacement behavior of wood framed shear walls under effect of lateral load and shifted the collapse failure mechanism. The enlargement of the openings in the shear walls caused of decrease in the resistance and stiffness values of the test elements. Even a very small opening decreased ratios the resistance values and stiffness of test elements significantly. In this study, ANSYS ver. 14 software was used to perform the numerical study on the lateral behavior of wood-frame shear walls. A wood framed shear wall was modeled with beam, shell, and spring elements representing frame members, sheathing panels, and fasteners connecting the sheathing panels to the frame. For wood frame and OSB panel, uniaxial stress–strain curves were obtained from tension and compression and plastic behavior of materials were modeled using the stress-strain curves. Spruce exhibited in tension nonlinear behavior in tension and linear in compression whereas linear behavior exhibited. OSB sheathing panels exhibited linear behavior in tension and nonlinear in compression. To determine the finite element mesh size, a preliminary study was performed and the optimum mesh frequency was determined. Numerical results of finite element were verified by comparing load-deflection obtained from hysteresis curve obtained from cyclic loading to test results. It was observed good agreement of load versus lateral displacement computed by experimental and numerical model.Key Words :Wood-framed Shear wall, Hysteretic behavior, Finite element analysis, Opening, Aspect ratio