Nokta bulutları kullanılarak hafif çelik elemanlardaki şekilsel kusurların doğru tespit edilmesi ve boyutlandırılması
Yıl: 2023 Cilt: 38 Sayı: 3 Sayfa Aralığı: 1561 - 1576 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.17341/gazimmfd.1086437 İndeks Tarihi: 23-03-2023
Nokta bulutları kullanılarak hafif çelik elemanlardaki şekilsel kusurların doğru tespit edilmesi ve boyutlandırılması
Öz: Son yıllarda az ve orta katlı yapılarda hafif çelik kullanımı yaygınlaşmıştır. Hafif çelik elamanlar yüksek dayanım-ağırlık oranına sahiptir ve bu elamanları kullanarak oluşturulan yapıların inşaası kısa sürdüğünden hızlı yapılanma gereksinimleri karşılamak açısından etkili bir çözüm sunmaktadır. Hafif çelik yapımın avantajlarının yanında dezavantajları da bulunmaktadır ve bu dezavantajlardan bir tanesi imalat, nakliye ve kurulum süreçleri sırasında elemanda meydana gelen şekilsel kusurların eleman davranışını etkilemesidir. Bu araştırma, C-kesitli hafif çelik elemanlarda bulunan şekilsel kusurların doğru bir şekilde tespit edilmesi ve boyutlandırılması üzerine yoğunlaşmaktadır. İyileştirilmiş otomatik şekilsel kusur tespit ve boyutlandırma yöntemi kullanılarak hafif çelik elemanlarda bulunan lokal ve global hasarlar tespit edilmiştir. Elde edilen sonuçlar, literatürdeki çalışmalar taban alınarak oluşturulmuş ikinci bir şekilsel kusur tespit ve boyutlandırma yönteminin sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Yürütülen çalışma sonucunda, formulasyonu değişmeyen ve başlangıçta uygulanan ideal geometri modeli yerleştirme işleminden birebir etkilenmeyen şekilsel kusurlar dışında bütün elemanlar için iyileştirilmiş şekilsel kusur çıkarımı yöntemi ile hesaplanan maksimum ve ortalama şekilsel kusur değerlerinde eskiye oranla %50 ve üzerinde düşüş görülmüştür. İyileştirilmiş yöntemin hem lokal hem de global şekilsel kusurları gerçeğe uygun tespit ettiği gözlemlenmiştir.
Anahtar Kelime: Accurate geometric imperfection detection and quantification of cold-formed steel members from point clouds
Öz: In recent years, the use of cold-formed steel (CFS) in low and medium-rise buildings has become widespread. CFS members have a high strength-to-weight ratio, and since the construction of the structures performed using these elements takes a short time, it offers an effective solution in terms of meeting the requirements of rapid construction. CFS construction has advantages as well as disadvantages, and one of these disadvantages is that the geometric imperfections that occur in the member during the manufacturing, transportation, and installation processes affect the element's behavior. This research focuses on accurately detecting and quantifying the geometric imperfections found in C-sectioned CFS members. Local and global imperfections in CFS members are determined using the improved automatic geometric imperfection detection and quantification method. The results obtained are compared with a previously developed, literature-based geometric imperfection detection and quantification method. As a result of this study, it is observed that the maximum and average geometric imperfection values calculated by the improved geometric imperfection detection and quantification method for all elements decreased by 50% or more, except for the geometric imperfections whose formulation remain same and which are not directly affected by the initial ideal geometric model placement process. It has been verified that the improved method accurately detects both local and global geometric imperfections.
Anahtar Kelime: Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
- 1. Atacan A.T., Yükseler R.F., Snap-buckling and post-buckling analyses of fixed supported beams having initially small circular imperfection under the effect of uniformly distributed vertical load, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 37 (2), 1091-1102, 2022.
- 2. Schafer, B., Peköz, T., Computational modeling of cold-formed steel: Characterizing geometric imperfections and residual stresses, Journal of Constructional Steel Research, 47 (3), 193-210, 1998.
- 3. Dubina, D., Ungureanu V., Effect of imperfections on numerical simulation of instability behaviour of cold-formed steel members, Thin- Walled Structures, 40 (3), 239-262, 2002.
- 4. Young, B., Rasmussen, K.J., Measurement techniques in the testing of thin-walled structural members, Experimental Mechanics, 43 (1), 32- 38, 2003.
- 5. Peterman, K.D., Experiments on the stability of sheathed cold-formed steel studs under axial load and bending, Doktora Tezi, John's Hopkins University, Department of Civil Engineering, Baltimore, MD, USA, 2012.
- 6. Zeinoddini, V., Schafer., B., Simulation of geometric imperfections in cold-formed steel members using spectral representation approach, Thin-Walled Structures, 60, 105-117, 2012.
- 7. Sadovský, Z., Kriváček, J., Ivančo, V., Ďuricová A., Computational modelling of geometric imperfections and buckling strength of cold- formed steel, Journal of Constructional Steel Research, 78, 1-7, 2012.
- 8. Lecce, M., Rasmussen, K.J., Finite element modelling and design of cold-formed stainless steel sections, R845, Centre for Advanced Structural Engineering, Sydney, Australia, 2005.
- 9. Zeinoddini, V., Schafer. B.W., Global imperfections and dimensional variations in cold-formed steel members, International Journal of Structural Stability and Dynamics, 11 (05), 829-854, 2011.
- 10. Zhao, X., Tootkaboni, M., Schafer., B., Development of a laser-based geometric imperfection measurement platform with application to cold- formed steel construction, Experimental Mechanics, 55 (9), 1779-1790, 2015.
- 11. Zhao, X., Tootkaboni, M., Schafer, B.W., Laser-based cross-section measurement of cold-formed steel members: model reconstruction and application, Thin-Walled Structures, 120, 70-80, 2017.
- 12. McAnallen, L., Padilla-Llano, D., Zhao, X., Moen, C., Schafer, B., Eatherton, M., Initial geometric imperfection measurement and characterization of cold-formed steel C-section structural members with 3D non-contact measurement techniques, Structural Stability Research Council, Toronto, Canada, 2014.
- 13. Salomon, A.L., Fratamico, D., Schafer, B.W., Moen, C.D., Full field cold-formed steel column buckling measurements with high resolution image-based reconstruction, Annual Stability Conference Structural Stability Research Council, Orlando, FL, USA, 2016.
- 14. Mulligan, G.P., Peköz, T., The influence of local buckling on the structural behavior of singly-symmetric cold-formed steel columns, Wei-Wen Yu Center for Cold-Formed Steel Structures, Springfield, MO, USA, 1983.
- 15. Young, B., The behaviour and design of the cold formed channel columns, Doktora Tezi, University of Sydney, Department of Civil Engineering, Sydney, Australia, 1997.
- 16. Selvaraj, S., Madhavan., M., Geometric imperfection measurements and validations on cold-formed steel channels using 3D noncontact laser scanner, Journal of Structural Engineering, 144 (3), 2018.
- 17. Zhao, X., Tootkaboni, M.P., Schafer, B.W., High fidelity imperfection measurements and characterization for cold-formed steel members, 7th International Conference on Coupled Instabilities in Metal Structures, Baltimore, MD, USA, 2016.
- 18. Farzanian, S., Louhghalam, A., Schafer, B.W., Tootkaboni, M., Geometric imperfections in shell finite element models of CFS members - a review of current state of practice, Annual Stability Conference Structural Stability Research Council, Baltimore, MD, USA, 2018.
- 19. Zeinoddini-Meimand, V., Geometric imperfections in cold-formed steel members, Doktora Tezi, Johns Hopkins University, Department of Civil Engineering, Baltimore, MD, USA, 2011.
- 20. Cagrici, O.G., 3D point cloud-based imperfection determination of cold-formed steel members for numerical modeling, Yüksek Lisans Tezi, Hacettepe University, Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, Turkey, 2021.
- 21. HEXAGON. SmartScan. https://www.hexagonmi.com/products/structured-light-scanners/aicon- smartscan. Yayın tarihi 2022. Erişim tarihi Mart 23, 2022.
- 22. Jolliffe, I., Principal Components in Regression Analysis, Principal Component Analysis, Springer, Medford, MA, 129-155, 2002.
- 23. Kashani, A.G., Olsen, M.J., Parrish, C.E., Wilson, N., A review of LiDAR radiometric processing: From ad hoc intensity correction to rigorous radiometric calibration, Sensors, 15 (11), 28099-28128, 2015.
- 24. Laefer, D.F., Gannon, J., Deely, E., Reliability of crack detection methods for baseline condition assessments, Journal of Infrastructure Systems, 16 (2), 129-137, 2010.
- 25. Laefer, D.F., Truong-Hong, L., Carr, H., Singh, M., Crack detection limits in unit based masonry with terrestrial laser scanning, NDT&E International, 62, 66-76, 2014.
- 26. Olsen, M.J., Kuester, F., Chang, B.J., Hutchinson, T.C., Terrestrial laser scanning-based structural damage assessment, Journal of Computing in Civil Engineering, 24 (3), 264-272, 2010.
- 27. Melis U., Tunalioğlu N., Arican D., A. Tümay A., Investigation of the filtering methods on 3D models using terrestrial laser scanning data, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 34 (4), 1765-1776, 2019.
- 28. ECCS, European recommendations for the design for the design of light gauge steel members, European Convention for Constructional Steelwork, Brussels, Belgium, 1987.
- 29. AISI S240-2015, North American standard for cold-formed steel structural framing, American Iron and Steel Institute, Washington, DC, USA, 2015.
- 30. ASTM C955-17, Standard specification for cold-formed steel structural framing members, American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, PA, USA, 2017.
- 31. EN 1090-2:2008, Execution of steel structures and aluminium structures - Part 2: Technical requirements for steel structures, British Standards, UK, 2008.
- 32. EN-19931-5:2006/AC:2009, Eurocode 3: Design of steel structures. I– V: Plated structural elements, European Committee for Standardization, Brussels, Belgium, 2009.
- 33. Zeinoddini, V.M., Geometric imperfections in cold-formed steel members, Doktora Tezi, Johns Hopkins University, Department of Civil Engineering, Baltimore, MD, 2011.
| APA | Güldür Erkal B (2023). Nokta bulutları kullanılarak hafif çelik elemanlardaki şekilsel kusurların doğru tespit edilmesi ve boyutlandırılması. , 1561 - 1576. 10.17341/gazimmfd.1086437 |
| Chicago | Güldür Erkal Burcu Nokta bulutları kullanılarak hafif çelik elemanlardaki şekilsel kusurların doğru tespit edilmesi ve boyutlandırılması. (2023): 1561 - 1576. 10.17341/gazimmfd.1086437 |
| MLA | Güldür Erkal Burcu Nokta bulutları kullanılarak hafif çelik elemanlardaki şekilsel kusurların doğru tespit edilmesi ve boyutlandırılması. , 2023, ss.1561 - 1576. 10.17341/gazimmfd.1086437 |
| AMA | Güldür Erkal B Nokta bulutları kullanılarak hafif çelik elemanlardaki şekilsel kusurların doğru tespit edilmesi ve boyutlandırılması. . 2023; 1561 - 1576. 10.17341/gazimmfd.1086437 |
| Vancouver | Güldür Erkal B Nokta bulutları kullanılarak hafif çelik elemanlardaki şekilsel kusurların doğru tespit edilmesi ve boyutlandırılması. . 2023; 1561 - 1576. 10.17341/gazimmfd.1086437 |
| IEEE | Güldür Erkal B "Nokta bulutları kullanılarak hafif çelik elemanlardaki şekilsel kusurların doğru tespit edilmesi ve boyutlandırılması." , ss.1561 - 1576, 2023. 10.17341/gazimmfd.1086437 |
| ISNAD | Güldür Erkal, Burcu. "Nokta bulutları kullanılarak hafif çelik elemanlardaki şekilsel kusurların doğru tespit edilmesi ve boyutlandırılması". (2023), 1561-1576. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.1086437 |
| APA | Güldür Erkal B (2023). Nokta bulutları kullanılarak hafif çelik elemanlardaki şekilsel kusurların doğru tespit edilmesi ve boyutlandırılması. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 38(3), 1561 - 1576. 10.17341/gazimmfd.1086437 |
| Chicago | Güldür Erkal Burcu Nokta bulutları kullanılarak hafif çelik elemanlardaki şekilsel kusurların doğru tespit edilmesi ve boyutlandırılması. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 38, no.3 (2023): 1561 - 1576. 10.17341/gazimmfd.1086437 |
| MLA | Güldür Erkal Burcu Nokta bulutları kullanılarak hafif çelik elemanlardaki şekilsel kusurların doğru tespit edilmesi ve boyutlandırılması. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, vol.38, no.3, 2023, ss.1561 - 1576. 10.17341/gazimmfd.1086437 |
| AMA | Güldür Erkal B Nokta bulutları kullanılarak hafif çelik elemanlardaki şekilsel kusurların doğru tespit edilmesi ve boyutlandırılması. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2023; 38(3): 1561 - 1576. 10.17341/gazimmfd.1086437 |
| Vancouver | Güldür Erkal B Nokta bulutları kullanılarak hafif çelik elemanlardaki şekilsel kusurların doğru tespit edilmesi ve boyutlandırılması. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2023; 38(3): 1561 - 1576. 10.17341/gazimmfd.1086437 |
| IEEE | Güldür Erkal B "Nokta bulutları kullanılarak hafif çelik elemanlardaki şekilsel kusurların doğru tespit edilmesi ve boyutlandırılması." Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 38, ss.1561 - 1576, 2023. 10.17341/gazimmfd.1086437 |
| ISNAD | Güldür Erkal, Burcu. "Nokta bulutları kullanılarak hafif çelik elemanlardaki şekilsel kusurların doğru tespit edilmesi ve boyutlandırılması". Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 38/3 (2023), 1561-1576. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.1086437 |
