INVESTIGATION OF ELASTIC BUCKLING BEHAVIOUR OF COMPRESSION MEMBER IN X BRACED STEEL SYSTEMS

Abstract

In steel structures, X braces are used for providing lateral resistance to seismic forces and minimizing lateral drifts. In this study, tension member of the X braced steel system is modeled as an equivalent elastic spring which is attached to the compression member. The critical buckling load of the compression member and the optimal place of the hinge that maximizes the buckling load are determined for many end conditions. Additionally, tension member is neglected and the system is remodeled as compression member with an intermediate hinge in order to investigate the loss of tension member due to any reason for various end conditions. The optimal place of the hinge and the maximum elastic buckling load for the spot is also determined. A numerical example is investigated by using the characteristic equations obtained from the study and the results are presented in tables and graphics

Keywords

• Buckling, X brace, Linear elastic spring, Elastic stability

X ÇAPRAZLI ÇELİK SİSTEMLERDE BASINÇ ÇUBUĞUNUN ELASTİK BURKULMA DAVRANIŞININ İNCELENMESİ

Abstract

Çelik yapılarda, X çaprazlar deprem yüklerinin karşılanmasında ve yatay yer değiştirmelerin sınırlandırılmasında kullanılmaktadır. Bu çalışmada, çelik X çaprazların çekmeye çalışan elemanı basınç çubuğuna tutturulmuş eşdeğer elastik bir yay eleman olarak modellenmiştir. Basınç çubuğu, farklı uç koşul durumları dikkate alınarak incelenmiş ve kritik burkulma yükü ile bu yükü maksimum yapan mafsalın konumu her durum için ayrı ayrı belirlenmiştir. Ayrıca, herhangi bir nedenle çekme çubuğunun sisteme olan katkısını kaybetmesi durumunun incelenmesi amacıyla sistem elastik yay etkisi dikkate alınmadan modellenmiş ve ara noktasında mafsal olan basınç çubuğu durumu farklı uç koşullarına bağlı olarak incelenmiştir. Mafsalın optimum konumu ve buna karşılık gelen en büyük elastik burkulma yükü belirlenmiştir. Çalışmada elde edilen karakteristik denklemler kullanılarak sayısal örnek incelenmiş ve elde edilen sonuçlar grafikler ve tablolar halinde sunulmuştur

Keywords

• Burkulma, X çapraz, Doğrusal elastik yay, Elastik stabilite

References

1. Chen W. F., Lui, E. M. (1991): “Stability Design of Steel Frames”, Boca Raton Florida, CRC Press.
2. DBYBHY (2007): “Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik”, İzmir, İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi Yayını, Bayındırlık ve İskan Bakanlığı.
3. Gantes C. J., Mageirou G. E. (2005): “Improved Stiffness Distribution Factors for Evaluation of Effective Buckling Lengths in Multi-Story Sway Frames”, Engineering Structures, Cilt 27, s.113-124.
4. Mutton B. R., Trahair N. S. (1973): “Stiffness Requirements for Lateral Bracing”, Journal of Structural Division, Cilt 99, Sayı 10, s.2167-2182.
5. Thevendran V., Wang C. M. (1993): “Stability of Nonsymmetric Cross-Bracing Systems”, Journal of Structural Engineering, Cilt 119, Sayı 1, s.169-180.
6. Timoshenko S. P., Gere J. (1961): “Theory of Elastic Stability”, New York, Mc-Graw Hill.
7. TS648 (1980): “Çelik Yapıların Hesap ve Yapım Kuralları”, Ankara, Türk Standartları Enstitüsü.
8. Wang C. M., Liew K. M. (1991): “Buckling of Columns With Overhang”, Journal of Engineering Mechanics, Cilt 117, Sayı 11, s.2492-2508.

9. Wang C. M., Ang K. K. (1988): “Buckling Capacities of Braced Heavy Columns Under An Axial Load”, Computers and Structures, Cilt 28, Sayı 5, s.563-571.