The Effect of Geometry and Diagonals on Structural Behavior in Tube Section Space Truss Beams Subjected to Bending

Abstract

Uzay kafes sistemler; binaların, endüstriyel fabrikaların, karayolu ve demiryolu köprülerinin, anten direklerinin, enerji nakil hatlarının, kıyı platformlarının ve uzay yapıların inşaatlarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Uzay kafes sistemler yardımıyla daha büyük açıklıkları, düzlem kafes ve dolu gövdeli kirişlere göre daha küçük kesitlerle geçmek mümkündür. Bu çalışmada halka kesitli çubuklardan oluşan, dikdörtgen kesitli tübüler uzay kafes kirişlerin elastik analizi yapılarak davranışı incelenmiştir. Çalışmanın amacı, pratik için uzun hesaplamalara gerek kalmadan faydalı bilgiler vermek ve ayrıca sistemin elastik bölgedeki davranışı hakkında detaylı bilgi edinmektir. Uzay kafes kirişlerin kayıcı ve sabit olmak üzere iki farklı mesnetlenme durumu dikkate alınmıştır. Eğilme yüklemeleri altında uzay kafes kirişlerin elastik analizleri yapılmıştır. Elastik analizde, incelenen uzay kafes kirişlerin eğilme yüklemesi durumunda orta en-kesitteki çökmeleri bulunarak, çökme-açıklık (-L) diyagramları çizilmiştir. Analizde elde edilen sonuçlar üzerinde; düğüm noktalarındaki birleşimin mafsallı veya rijit olmasının, uzay kafes kirişin dikme aralığının ve uzay kafes kirişin en-kesit genişliğinin, çapraz diyagonallerin kesişip kesişmemesinin, basınç diyagonallerinin bulunup bulunmamasının ve mesnetlenme durumlarının etkileri araştırılmıştır.

Keywords

• Uzay kafes kiriş
• Elastik analiz
• Eğilme
• Yapısal davranış
• Rijit düğüm noktası

References

1. [1] M. NOOR, N. TOPALOĞLU, M. TEMŞİ, H.T. TÜRKER, “Başlangıç eğrilik kusurlarının mesnetlenme durumu ve modül sayısına göre düzlemsel çift tabakalı uzay kafes sistemlerin davranışına etkisi”, Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, Cilt 24, Sayı 3, 2019.
2. [2] G.S. Kırgız, “Düzlem ve uzay kafes sistemlerinde statik analiz, optimizasyon ve çizim tekniği”, Yüksek Lisans Tezi, Mühendislik Bilimleri Bölümü, ODTÜ, Şubat, Ankara, 1988.
3. [3] S. Ökten, H. Kasap, “The torsion with bending behaviour of a tubular truss”, Institue of Fundamental Technological Research, Engineering Transactions, 45, 1, pp. 119-131, Poland, 1997.
4. [4] A. Affan, C.R. Calladine, “Initial bar tensions in pin-jointed assemblies”, International Journal of Space Structures, 4(1), 1–16, 2017.
5. [5] H.E Alçiçek, C. V., “Uzay kafes çatı sistemlerinin artan düşey yükler altında doğrusal olmayan davranışı”, Uluslararası Katılımlı 7. Çelik Yapılar Sempozyumu, 83–92, 2016.
6. [6] M.T. Roudsari, M. Gordini, “Random imperfection effect on reliability of space structures with different supports”, Structural Engineering and Mechanics, 55(3), 461–472, 2015.
7. [7] H.E. Alçiçek, C. Vatansever, “Uzay kafes çatı sistemlerinin artan düşey yükler altında doğrusal olmayan davranışı”, Uluslararası Katılımlı 7. Çelik Yapılar Sempozyumu, S. 83-92, 2017.
8. [8] P.S. Lee, H.C. Noh, “Inelastic buckling behavior of steel members under reversed cyclic loading”, Engineering Structures, Vol. 32, No. 9, pp. 2579-2595, 2010.

9. [9] F. Piroglu, K.Ozakgul, “Partial collapses experienced for a steel space truss roof structure induced by ice ponds”, Engineering Failure Analysis, Vol. 60, pp. 155.165, 2016.
10. [10] G. Riley, K.G. Gebremedhin, R.N. White, “Semi-rigid analysis of metal plate-connected wood trusses using fictitious members”, Transactions of the ASAE, 36, 3, pp. 887-894, May-Jun 1993.
11. [11] J. Onoda, “Two-dimensional deployable truss structures for space applications”, J. Spacecraft, 25, 2, pp. 109-116, March-April 1988.
12. [12] M. Farshchin, C.V. Camp, M. Maniat, “Optimal design of truss structures for size and shape with frequency constraints using a collaborative optimization strategy”, Expert Syst. Appl., vol. 66, pp. 203–18, 2016.
13. [13] V. Ho-Huu, T. Nguyen-Thoi, T. Truong-Khac, L. Le-Anh, T. Vo-Duy, “An improved differential evolution based on roulette wheel selection for shape and size optimization of truss structures with frequency constraints”, Neural Comput. Appl., vol. 29, no. 1, pp.167–185, 2018.
14. [14] M.Z. Özyurt, “Dikdörtgen kesitli tübüler uzay kafes kirişlerin elastik ve elastik-plastik analizi”, Doktora Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, Mayıs 2000.
15. [15] A. Kaveh, S. Mahjoubi, “Hypotrochoid spiral optimization approach for sizing and layout optimization of truss structures with multiple frequency constraints”, Eng. Comput., vol. 35, pp. 1443-1462, 2019.
16. [16] M.P. Saka, , M. Ülker, “Optimum design of geometrically nonlinear space trusses”, Computers and Structures, 41, 6, pp. 1387-1396, 1991.
17. [17] S.O. Degertekin, L. Lamberti, I.B. Ugur, “Sizing, layout and topology design optimization of truss structures using the Jaya algorithm”, Appl. Soft. Comput, vol. 70, pp. 903-928, 2018.
18. [18] K. Zhu, F.G.A. Al-Bermani, S. Kitipornchai, “Nonlinear dynamic analysis of lattice structures”, Computers and Structures, 52, 1, pp. 9-15, 3 July 1994.
19. [19] S.S. Rao, K.Sundararaju, B.G. Prakashi, C. Balakrishna, “Multiobjective fuzzy optimization techniques for design”, Engineering Computers and Structures, 42, 1, pp. 37-44, January 1992.
20. [20] R. Levy, O. Vilnay, K.B. Acheampong, “Exact geometry considerations in buckling analysis of trusses”, Computers and Structures, 41, 6, pp. 1241-1248, 1991.