Experimental Investigation of Box Cross-Sectional Sandwich Type Steel Braces under Cyclic Loading

Abstract

Box cross-sectional traditional steel braces are used in structural systems as lateral load-bearing elements. In this study, a method for controlling the buckling behavior of these braces is proposed. In the proposed method, this type of steel brace was placed between the inside and outside of the two separate box profiles to obtain a sandwich type steel brace element. The length of the inner and outer tubes used to ensure buckling control is kept shorter than the length of the lateral load-bearing element. Thus, no axial forces are to be transmitted to these tubes. In the scope of experimental studies, a box cross-sectional sandwich type steel brace and a conventional steel brace, produced from the same box cross-sectional tube with the same properties, were tested under cyclic loading. The findings were examined in terms of load bearing capacity, buckling displacement and energy consumption capacity. Experimental results reveal that the proposed buckling control design increased all examined parameters of box cross-sectional traditional steel braces.

Keywords

• Buckling control,Steel brace,Cyclic loading

Kutu Enkesitli Sandviç Tipi Çelik Çaprazların Çevrimsel Yük Etkisindeki Davranışlarının Deneysel Olarak İncelenmesisi

Abstract

Bu çalışmada, yapısal sistemlerde yanal yük taşıyıcı elemanlar olarak kullanılan, kutu enkesitli geleneksel çelik çapraz elemanların burkulma davranışının kontrolü için bir yöntem önerilmektedir. Önerilen yöntemde, kutu enkesitli çelik çapraz içten ve dıştan iki ayrı kutu profilin arasına yerleştirilerek sandviç tipi bir çelik çapraz eleman elde edilmiştir. Burkulma kontrolünü sağlamak için kullanılan iç ve dış profillerin boyu yanal yük taşıyıcı elemanın boyundan daha kısa bırakılarak, bu profillerin eksenel yük taşımaları engellenmiştir. Deneysel çalışmalar kapsamında bir adet kutu enkesitli sandviç tipi çelik çapraz ile aynı özelliklerdeki kutu enkesitli profilden üretilmiş bir geleneksel çelik çapraz çevrimsel yük etkisinde test edilmiştir. Elde edilen bulgular yük taşıma kapasitesi, burkulma yerdeğiştirmesi ve enerji tüketme kapasitesi açısından karşılaştırılmalı olarak incelenmiştir. Sonuç olarak, önerilen burkulma kontrolü tasarımının, geleneksel çelik çaprazların yük taşıma kapasitesini, burkulma yerdeğiştirmesini ve enerji tüketme kapasitesini artırdığı belirlenmiştir.

Keywords

• burkulma kontrolü,çelik çapraz,çevrimsel yük

References

1. [1] B. M. Broderick, A. Y. Elghazouli and J. Goggins, ''Earthquake testing and response analysis of concentrically-braced sub-frames,'' Journal of Constructional Steel Research, vol. 64, pp. 997-1007, 2008.
2. [2] R. Tremblay, ''Seismic behavior and design of concentrically braced steel frames,'' AISC Engineering Journal, vol. 38, no. 3, pp. 148-166, 2001.
3. [3] A. Aguero, C. Izvernari and R. Tremblay, ''Modelling of the seismic response of concentrically braced steel frames using the OpenSees analysis environment,'' International Journal of Advanced Steel Construction, vol. 2, no. 3, pp. 242-274, 2006.
4. [4] Ç. Avcı Karataş, O. C. Çelik, ''Çelik Çekirdekli Burkulması Önlenmiş Çaprazların (BÖÇ) Tasarımı, Üretimi ve Deneysel İncelenmesi,'' Teknik Dergi, c. 30, s. 1, 2019.
5. [5] S. A. R. Tabatabaei, S. R. Mirghaderi and A. Hosseini, ''Experimental and numerical developing of reduced length buckling-restrained braces,'' Engineering Structures, vol. 77, pp. 143-160, 2014.
6. [6] M. E. Eryasar and C. Topkaya, ''An experimental study on steel-encased buckling-restrained brace hysteretic dampers,'' Earthquake Engineering and Structural Dynamics, v.39, pp. 561-581, 2010.
7. [7] N. Hoveidae and B. Rafezy, ''Overall buckling behavior of all-steel buckling restrained braces,'' Journal of Constructional Steel Research, vol. 79, pp. 151-158, 2012.
8. [8] J. Shen, O. Seker, N. Sutchiewcharn and B. Akbas, ''Cyclic behavior of buckling-controlled braces,'' Journal of Constructional Steel Research, vol. 121, pp. 110-125, 2016.