Perde duvarların yanal yük dayanımı üzerine kaplama elemanı ve yalıtım malzemesinin etkisinin araştırılması

Abstract

Hafif karkas ahşap yapı sistemlerinde perde duvarlar; masif malzemenin genellikle kullanıldığı iskelet sistemi, kaplayıcı ya da örtücü eleman ve bağlantı elemanlarından oluşmaktadır. Kaplama eleman olarak, deprem ve rüzgâr gibi yapının yer değiştirerek uğradığı yatay deformasyona direnç göstererek çökmesini engellediği için kontrplaklar kullanılmaktadır. Perde duvarın yapısal özelliklerini ve kontrplakların teknolojik özelliklerini etkileyen birçok faktör bulunmaktadır. Ağaç türü, levha kalınlıkları, lif yönü, kusurlar, bağlantı elemanlarının türü, konumu ve aralarındaki mesafeler gibi faktörler, perde duvarın dayanıklılığı, mukavemeti ve yatay deformasyon miktarı üzerinde etkilidir. Bu faktörlerin bir araya gelmesi, perde duvarın genel performansını ve yatay deformasyon miktarını belirlemektedir. Bu çalışmada, yanal yük altındaki perde duvarlardaki yatay deformasyon miktarlarının belirlenmesi amaçlanmıştır. Çalışma, karaçam ve ladin ağaç türlerinden yapılan kontrplak kaplı perde duvarlarda yapısal ve teknolojik faktörlerin etkisini incelemektedir. Araştırmada, ağaç türü (karaçam ve ladin), kontrplak levha kalınlıkları, lif yönelimi (liflere dik ve paralel), kusurlar, bağlantı elemanı ölçüsü (6d ve 8d) gibi bir dizi değişken değerlendirilmektedir. Perde duvarlarda kullanılan yalıtım malzemeleri (Ekstrüde Polistiren (XPS), Ekspande Polistiren (EPS) gibi) de dikkate alınmış ve yanal yük altındaki yatay deformasyon miktarları belirlenmiştir. Araştırma sonuçları, karaçam kontrplaklarla kaplanan perde duvarların genel olarak ladinlere göre daha fazla yatay deformasyona uğradığını ve liflere paralel olarak üretilen perde duvarların genellikle daha yüksek yatay deformasyon değerlerine sahip olduğunu göstermiştir.

Keywords

• Kontrplak
• Perde duvar
• Yatay deformasyon

Investigation of the effect of cladding element and insulation material on lateral load resistance of shear walls

Abstract

Shear walls in lightweight carcass timber construction systems; The skeleton system, in which solid material is generally used, consists of covering or covering elements and fasteners. As a covering element, plywood is used because it resists the horizontal deformation of the structure, such as earthquake and wind, and prevents it from collapsing. There are many factors that affect the structural properties of the curtain wall and the technological properties of plywood. Factors such as wood type, board thicknesses, fiber direction, defects, type of fasteners, location and distances between them are effective on the durability, strength and amount of horizontal deformation of the shear wall. The combination of these factors determines the overall performance of the shear wall and the amount of horizontal deformation. In this study, it was aimed to determine the amount of horizontal deformation in shear walls under lateral load. The study examines the impact of structural and technological factors on plywood shear walls made of black pine and spruce wood species. The research evaluates a number of variables such as wood type (black pine and spruce), plywood board thicknesses, fiber orientation (perpendicular and parallel to the fibers), imperfections, fastener size (6d and 8d). Insulation materials used in shear walls (such as Extruded Polystyrene (XPS), Expanded Polystyrene (EPS)) were also taken into consideration and the amount of horizontal deformation under lateral load was. The results of the research showed that shear walls covered with black pine plywood generally undergo more horizontal deformation than spruce, and shear walls produced in parallel with the fibers generally have higher horizontal deformation values.

Keywords

• Plywood
• Shear wall
• Horizontal deformation

References

1. AFAD, 2013. Ulusal Deprem Stratejisi ve Eylem Planı 2012-2023. T.C. Başbakanlık Afet ve Acil Durum Yönetimi Başkanlığı, Ankara, https://deprem.afad.gov.tr/assets/udsep/UDSEP2023.pdf, Erişim: 16.02.2024.
2. Akgül, M., Etli, S., 2023. 06 Şubat 2023 Kahramanmaraş (Pazarcık, Elbistan) Depremleri Sonrası Betonarme Binalarda Gözlenen Hasar Durumları. Uluslararası Bilimsel ve Yenilikçi Çalışmalar Konferansı ICSIS 2023, 18-20 Nisan, Konya, Türkiye, s. 309-318.
3. Akıncı, H., 2007. Günümüzde Uygulanan Isı Yalıtım Malzemeleri, Özellikleri, Uygulama Teknikleri Ve Fiyat Analizleri. Yüksek Lisans Tezi, Sakarya Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Sakarya.
4. American Society for Testing and Materials (ASTM) E 72, 2014. Standard Test Methods of Conducting Strength Tests of Panels for Building Construction, West Conshohocken, ASTM Standarts, USA.
5. APA-The Engineered Wood Association., 2007. Introduction to Lateral Design, Tacoma.
6. Bagheri, M.M., Doudak, G., 2020. Structural characteristics of light-frame wood shear walls with various construction detailing. Engineering Structures, 205: 110093.
7. Bott, J. W., 2005. Horizontal stiffness of wood diaphragms. Master Thesis, Virginia Polytechnic Institute and State University, Blacksburg, VA.
8. Değer, Z., Kaya, G. T., Sütcü, F., 2023. Betonarme perdelerde enerji sönümleme kapasitesinin meta-modelleme yöntemleriyle incelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 38(4): 2311-2324.

9. Demir, A., Birinci, A. U., Öztürk, H., 2021. Yerli ağaç türlerinden üretilen kontrplak kaplı perde duvarların yanal yük altındaki performansı. Bartın Orman Fakültesi Dergisi, 23(2): 528-535.
10. Demirkır, C., 2012. Çam türlerinden elde edilen kaplamaların yapı maksatlı kontrplak üretiminde değerlendirilmesi. Doktora Tezi, Karadeniz Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Trabzon.
11. Demirkir, C., Colakoglu, G., Karacabeyli, E., 2013. Effect of manufacturing factors on technological properties of plywood from northern turkey and suitability of panels for use in shear walls. Journal of structural engineering, 139(12): 04013002.
12. Eurocode 8, 2004. Design of structures for earthquake resistance. European Committee for Standardization, Brussels.
13. Garip, Z.Ş., Erhan, E., 2022. Perde duvarlı ve çerçeveli betonarme binalarda deprem tasarım sınıflarının bina maliyetine etkisi. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 10(2): 700-715.
14. Gezer, E.D., Demirkır, C., Özdemir, T., 2021. Türk ahşap konut örneği Nemlioğlu Konağı’nın mekanik direnç özelliklerinin tahribatsız test teknikleriyle incelenmesi. Mobilya ve Ahşap Malzeme Araştırmaları Dergisi, 4(2): 138-144.
15. Ghamry, E., Mohamed, E.K., Sekertekin, A., Fathy, A., 2023. Integration of multiple earthquakes precursors before large earthquakes: A case study of 25 April 2015 in Nepal. Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, 242: 105982.
16. Han, Z., Dong, W., Song, B., 2018. Experimental study on nail joint shearing properties of light frame wooden shear walls. Engineering and Applied Sciences, 3(4): 113-120.
17. İzoder, 2017. Isı Yalıtımı Bilgilendirme Kitapçığı, İstanbul.
18. Jiang, X., Song, X., Li, T., Wu, K., 2023. Moment magnitudes of two large Turkish earthquakes on February 6, 2023 from long-period coda. Earthquake Science, 36(2): 169-174.
19. Kho, D., 2018. Seismic performance of timber-steel hybrid systems with infilled plywood shear walls. Master Thesis, Master of Civil Engineering, University of Canterbury, New Zealand.
20. Köken, A., Kanık, M., 2022. Aerojellerle ısı yalıtımı ve tekstil uygulamaları. Tekstil ve Mühendis, 29(128): 249-260.
21. Lassen, C., Warming, M., Kjølholt, J., Jakobsen, L.G., Vrubliauskiene, N., Novichkov, B., Bach, L., 2019. Survey of polystyrene foam (EPS and XPS) in the Baltic Sea. COWI A/S, Lyngby.
22. Liu, Y., Gao, Z., Ma, H. W., Gong, M., Wang, H., 2021. Racking performance of poplar laminated veneer lumber frames and frame-shear hybrid walls. BioResources, 16(1): 354.
23. Mavrouli, M., Mavroulis, S., Lekkas, E., Tsakris, A., 2023. The impact of earthquakes on public health: A narrative review of infectious diseases in the post-disaster period aiming to disaster risk reduction. Microorganisms, 11(2): 419.
24. Özel, M., Çakmak, F.A., 2023. Farklı yönlendirmeli bina dış duvarlarında faz değiştiren malzeme kullanımının ısı kazancına etkisinin araştırılması. Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 35(1): 413-424.
25. Özen, O., 2016. Konut Yöneticileri için Yalıtım. İzodergi, 118:8-13.
26. Özer, Ş., Kuşak, L., 2021. Deprem Sonrası Geçici Afet Toplanma Alanlarının Tespiti. Uluslararası Jeoinformatik Öğrenci Sempozyumu (IGSS), 28-29 Haziran, Mersin, Türkiye. s. 22-26.
27. Philip Line, P. E., Ned Waltz, P. E., Tom Skaggs, P. E., 2008. Seismic equivalence parameters for engineered wood frame wood structural panel shear walls. Wood Design Focus, 18(2): 13-19.
28. Shadravan, S., Ramseyer, C.C., 2018. Investigation of wood shear walls subjected to lateral load. Structures, 16: 82-96.
29. TS EN 13171, 2010. Isı yalıtım mamulleri-Binalarda kullanılan Fabrika yapımı odun lifli (wf) mamuller-Özellikler. TSE, Ankara.
30. TS 825, 2009. Binalarda Isı Yalıtım Kuralları. TSE, Ankara.
31. T.C. Cumhurbaşkanlığı Strateji ve Bütçe Başkanlığı, 2023. 2023 Kahramanmaraş ve Hatay Depremleri Raporu. T.C. Cumhurbaşkanlığı Strateji ve Bütçe Başkanlığı, Ankara, https://www.sbb.gov.tr/2023-kahramanmaras-ve-hatay-depremleri-raporu/ Erişim: 16.02.2024.
32. Van De Lindt, J.W., Walz, M.A., 2003. Development and application of wood shear wall reliability model. Journal of structural Engineering, 129(3): 405-413.
33. Voith, K., Spisák, B., Petrik, M., Szamosi, Z., Szepesi, G.L., 2023. Non-Conventional Reinforced EPS and Its Numerical Examination. Processes, 11(1): 12.
34. Way, D., Sinha, A., Kamke, F.A., 2020. Performance of light-frame timber shear walls produced with weathered sheathing. Journal of Architectural Engineering, 26(1): 04019022.