Evaluation of Different Mesh Types of Steel Roof Trusses According to AISC360-16 Code

Year 2023, Volume: 9 Issue: 2, 277 - 290, 31.08.2023

Hilmi Arısoy , Günnur Yavuz

Abstract

Steel roof trusses are a frequently used element for carrying roof cover in industrial type structures. Roof trusses are generally preferred for long spans that cannot be designed with standard sections. These load bearing members can be created using many different types of mesh. In recent years, it has been observed that there are damages in the steel roof trusses due to heavy snowfall, especially in industrial buildings. Therefore, it is important to design these members safely and economically. In this study, roof trusses with 24 m span, 0.8 m side and 3.2 m ridge height were investigated for 5 different mesh types. A total of 20 analyses were performed for 4 different purlin distance using the SAP2000 program. The American Steel Structures Regulation (AISC360-16) was used for the member design of these 20 roof trusses, whose external geometric dimensions are the same. As a result, the most economical roof truss type and purlin distance were determined by comparing the roof truss weights obtained from the design. Minimum cross sections and minimum total weight were obtained for warren truss mesh type with 2.4 m purlin distance.

Keywords

AISC 360-16, Steel structure, industrial building, roof truss, LRFD

Farklı Tiplerdeki Çelik Çatı Makaslarının AISC360-16 Yönetmeliğine Göre Değerlendirilmesi

Abstract

Çelik çatı makasları, endüstriyel yapılarda çatı örtüsünü taşımak için yaygın olarak kullanılan taşıyıcı sistem elemanlarıdır. Çatı makasları genellikle standart kesitlerle tasarlanamayan uzun açıklıklar için tercih edilmektedir. Bu taşıyıcı elemanları oluşturmak için birçok farklı örgü türü kullanılmaktadır. Son yıllarda özellikle endüstriyel binalarda yoğun kar yağışı nedeniyle çelik çatı makaslarında hasarlar olduğu gözlemlenmektedir. Bu nedenle, bu elemanların güvenli ve ekonomik bir şekilde tasarlanması önem arz etmektedir. Bu çalışmada, 5 farklı örgü tipi için 24 m açıklıklı, 0.8 m kenar ve 3.2 m mahya yüksekliğine sahip çatı makasları incelenmiştir. SAP2000 programı kullanılarak 4 farklı aşık aralığı için toplam 20 adet analiz yapılmıştır. Dış geometrik ölçüleri aynı olan bu 20 adet çatı kirişine ait elemanların tasarımında Amerikan Çelik Yapılar Yönetmeliği (AISC360-16) kullanılmıştır. Sonuç olarak, tasarımdan elde edilen çatı makası ağırlıkları karşılaştırılarak en ekonomik çatı makası tipi ve aşık aralığı belirlenmiştir. En küçük ağırlık warren kafes tipi çatı makasında 2.4 m aşık aralığı için elde edilmiştir.

Keywords

Çelik yapılar, endüstriyel binalar, çatı makası, AISC 360-16, YDKT

References

• G. Kaur, R. S. Bansal, and S. Kumar, "Shape Optimization of Roof Truss," International Journal of Engineering Research & Technology (IJERT), vol. 5, pp. 696-700, 2016.
• S. N. Rahane and S. K. Nalawade, "A Review on Optimization of Industrial Trusses," International Journal of Research in Engineering, Science and Management, vol. 5, no. 1, pp. 237-242, January 2022.
• P. Munafò, F. Stazi, C. Tassi, and F. Davì, "Experimentation on historic timber trusses to identify repair techniques compliant with the original structural–constructive conception," Construction and Building Materials, vol. 87, pp. 54-66, July 2015. Doi: 10.1016/j.conbuildmat.2015.03.086.
• Y. Shved, Y. Kovalchuk, L. Bodrova, H. Kramar, and N. Shynhera, "Material consumption optimization of a welded rafter truss made of angle profiles," Procedia Structural Integrity, vol. 36, pp. 10-16, 2022. Doi: 10.1016/j.prostr.2021.12.076.
• J. Geis, K. Strobel, and A. Liel, "Snow-induced building failures," Journal of Performance of Constructed Facilities, vol. 26, no. 4, pp. 377-388, August 2012. Doi: 10.1061/(ASCE)CF.1943-5509.0000222.
• J. Krentowski, T. Chyzy, P. Dunaj, and P. Dunaj, "Delayed catastrophe of a steel roofing structure of a shopping facility," Engineering Failure Analysis, vol. 98, pp. 72-82, April 2019. Doi: 10.1016/j.engfailanal.2019.01.082.
• CSI, “SAP2000 v23.0 Integrated Software for Structural Analysis and Design,” Computers and Structures Inc., Berkeley, California, 2021.
• TSE, "TS EN 10025-2: Hot rolled products of structural steels. Part 2-Technical delivery conditions for non-alloy structural steels," Institute of Turkish Standard (TSE), Ankara, Türkiye, 2006.
• ASCE, "ASCE/SEI 7-16. Minimum Design Loads and Associated Criteria for Buildings and Other Structures – Provisions," ASCE Standard. American Society of Civil Engineers. 1801 Alexander Bell Drive, Reston, Virginia, 20191. ISBN 978-0-7844-1424-8, 2016.
• TSE, "TS EN 1991-1-3: Eurocode 1-Actions on structures-Part 1-3: General actions-Snow loads," Institute of Turkish Standard (TSE), Ankara, Türkiye, 2007.
• AISC, "ANSI/AISC 360-16: An American National Standard – Specification for Structural Steel Buildings," American Institute of Steel Construction. 130 East Randolph Street, Suite 2000, Chicago, Illinois, 60601. July 7, 2016