Çapraz Lamine Ahşap (CLT) Duvar–Döşeme Birleşiminin Yapısal Davranışının Deneysel İncelenmesi

Çapraz Lamine Ahşap (Cross-Laminated Timber, CLT); ahşap çok katlı yapı üretiminde, özellikle taşıyıcı duvar olarak kullanımına yönelik rijitlik gereksinimini karşılamak amacıyla geliştirilmiş endüstriyel ahşap bir üründür. CLT yapı elemanları, metal parçalar (köşebent, birleşim levhaları vb.) kullanılarak çivi, vida, kama vb. ile birleştirilir. Enerji yutabilen yapısal CLT birleşimlerinin geliştirilebilmesi amacı ile birleşimlerin, özellikle deprem riski yüksek alanlardaki etkinliği üzerine birçok deneysel çalışma yapılmasına karşın; Türkiye’de bu kapsamda bilimsel bir çalışmanın henüz yapılmamış olduğu görülmüştür. Bu amaçla çalışmada; metal birleşim parçaları kullanılarak biraraya getirilen, gerçek boyutlu CLT duvar-döşeme örneğinin, sismik yüklerin eğilme momentlerinden dolayı eksenel çekme kuvveti altındaki etkinliği, laboratuvar ortamında deneysel olarak incelenmiştir. Metal köşebent, birleşim levhaları ve fosfat kaplamalı halkalı çiviler yerli üretim yapan firmalardan sağlanmıştır. Deney süresince, yerleştirilen ölçüm cihazları ile yerdeğiştirme ve şekildeğiştirmeler kayıt altına alınarak; birleşimin davranışı ve göçme modu incelenmiştir. Sonuç olarak, birleşimin arka yüzünde kullanılan levhalar ile ön yüzde bulunan rijitleştirilmiş metal köşebentin köşe bölgesine eklenen fosfat kaplamalı halkalı çivilerin, döşeme elemanındaki çivilerin tutunma yeteneğini arttırarak sıyrılmasını ve göçme hasarlarının oluşmasını geciktirdiği görülmüştür. Deney örneğinin arkasındaki döşeme elemanını oluşturan tabakada lif kırılması, köşebent, levhalar ve birleşimi sağlayan çivi başlarında oluşan düzensiz şekil değişiklikleri gibi önemli hasar türleri ve göçme modları ile karşılaşılmıştır. Deneylerde, metal endüstrisini ve düşük maliyetli üretimi desteklemek amacıyla yerli üretim metal birleşim parçaları kullanılmıştır. Bu çalışma, Türkiye’de yapısal kullanıma yönelik CLT birleşim davranışını inceleyen ilk ve öncü deneysel araştırma olma özelliğini taşımaktadır. Araştırmanın sonuçları, etkin birleşim türleri konusunda ileride yapılması planlanan çalışmalar için de yol gösterici olacaktır.

Experimental Investigation of Structural Behavior for Cross Laminated Timber (CLT) Wall-to-Floor Connection

Cross-Laminated Timber (CLT) is an innovative industrial wood product, especially as a structural wall in order to meet the rigidity and strength requirements in multi-storey timber buildings. CLT members are assembled with metal connectors (angle bracket, joining plates, etc.) via nails, screws, dowels, etc. For energy-absorbing structural CLT connections, many experimental studies have been conducted on the effectiveness of the connections, especially for the earthquake prone regions. There is no scientific study in this context in Turkey yet. For this purpose; the performance of a full-scale CLT wall-to-floor specimen assembled with metal connection was experimentally investigated under axial tensile force due to bending moments of seismic loads. Domestic angle bracket, plates, and phosphate coated annular ring nails were used. All the displacements and strains were measured and collected during the test of the specimen, behavior of connection and the failure mode was observed. As a result, the back side deformation of CLT wall member was prevented with the plates for a longer period compared with no-plate case and the withdrawal resistance of from CLT floor increased through phosphate coated annular ring nails and extra three nails in the corner of angle bracket on the front side. Domestic metal connectors were used in the experiments to support the metal industry and the production with low cost. This study is a pioneering study in Turkiye on the experimental performance of CLT connections for the structural utilization. The results are promising, and the further experimental researches will continue for the most effective connection type.

PDF

___

Asiz,A.,Smith,I.(2009)“StructuralConnectionsforMassive TimberPlateElementsinHybridStructures”,IABSESymposiumReport,InternationalAssociationforBridgeandStructuralEngineering,96(7),126-134.
BSEN1995-1-1:2004/A2.(2014)Eurocode5:DesignofTimber Structures,Part1–1:General,CommonRulesandRulesfor Buildings,BSIStandards,Brussels,Belgium.
BSEN26891.(1991)TimberStructures,JointsMadewithMechanicalFasteners,GeneralPrinciplesfortheDetermination ofStrengthandDeformationCharacteristics,BSIStandards, Brussels,Belgium.
BSEN338.(2016)StructuralTimber,Strengthclasses,BSIStandards,Brussels,Belgium.
Ceccotti,A.,Sandhaas,C.,Okabe,M.,Yasumura,M.,Minowa, C.,Kawai,N.(2013)“SOFIEProject–3DShakingTableTeston aSeven-StoreyFull-ScaleCross-LaminatedTimberBuilding”, EarthquakeEngineering&StructuralDynamics,42(13), 2003-2021.
Dujic,B.,Zarnic,R.(2005)“ReportonEvaluationofRacking StrengthofKLHSystem”,UniversityofLjubljana,Facultyof CivilandGeodeticalEngineering,Slovenia.
ENISO6892-1.(2016)MetallicMaterials,TensileTesting,MethodofTestAtRoomTemperature,InternationalOrganisation forStandardisation.
FPInnovations.(2011)CLThandbook:Cross-LaminatedTimber, Ed.:S.Gagnon&C.Pirvu,Canadianed.,SpecialPublication SP-528E,Quebec.
Hossain,A.,Popovski,M.,Tannert,T.(2018)“Cross-Laminated TimberConnectionsAssembledwithaCombinationof ScrewsinWithdrawalandScrewsinShear”,Engineering Structures,168,1-11.
Gavric,I.(2013)“SeismicBehaviorofCross-LaminatedTimber Buildings”,Ph.D.Thesis,UniversityofTrieste,Italy.
Munoz,W.,Mohammad,M.,Gagnon,S.(2010)“LateralandWithdrawalResistanceofTypicalCLTConnections”,11thWorld ConferenceonTimberEngineering,RivadelGarda,Italy.
Perkins,G.R.(1974)Fastenersandmethodofmanufacturethereof,USPatent,US3813985A,U.S.PatentandTrademarkOff ice,Washington.
Schneider,J.,Stiemer,S.F.,Tesfamariam,S.,Karacabeyli,E.,Popovski,M.(2012)“DamageAssessmentofCrossLaminated TimberConnectionsSubjectedtoSimulatedEarthquakeLoads”,12thWorldConferenceonTimberEngineering,Auckland,NewZealand.
Uibel,T.,Blaß,H.J.(2007)“EdgeJointswithDowelTypeFastenersinCrossLaminatedTimber”,44thCIB-W18Meeting, 40-7-2,Bled,Slovenia.
Valanezhad,A.,Tsuru,K.,Maruta,M.,Kawachi,G.,Matsuya,S., Ishikawa,K.(2010)“ZincPhosphateCoatingon316L-Type StainlessSteelUsingHydrothermalTreatment”,Surfaceand CoatingsTechnology,205(7),2538-2541.