Stiffness Requirements for Shear Diaphragms Used for Stability Bracing of Slender Steel Beams

Öz

The buckling resistance of steel I-beams can be increased by providing lateral bracing along the length of the beams by either cross-frames or diaphragms. Metal sheeting that is often used in steel buildings and bridge constructions to support the fresh concrete, acts like a shear diaphragm and provides continuous bracing to steel beams. An adequate bracing system must possess sufficient stiffness and strength. A computational study was conducted to investigate stiffness requirements of shear diaphragms used to brace slender steel I-beams. Both double and single symmetrical axis sections were studied. Beams that are braced by cross-frames in addition to diaphragms have also been investigated. Stiffness requirements have been proposed for shear diaphragms used to brace slender steel I-beams.

Anahtar Kelimeler

• Shear diaphragm,steel beam,continuous bracing,stiffness requirements

Narin Çelik Kirişlere Stabilite Desteği Sağlayan Kayma Diyaframlarının Rijitlik Gereklilikleri

Öz

Çelik I-kirişlerin burkulma kapasitesi, noktasal veya sürekli destek elemanları kullanılarak artırılmaktadır. Yapım aşamasında taze betonu taşımak için kiriş uzunluğunca kullanılan trapez sac kalıplar, bir kayma diyaframı gibi davranırlar ve çelik kirişlere sürekli destek sağlarlarlar. Bir destek elemanının görevini yerine getirebilmesi için yeterli rijitliğe ve dayanıma sahip olması gerekmektedir. Narin gövdeli çelik kirişleri destekleyen kayma diyaframlarının rijitlik gerekliliklerini araştırmak için sayısal bir çalışma yapılmıştır. Çift ve tek simetri eksenli kesitler incelenmiştir. Kiriş orta açıklığında noktasal destek elemanı bulunduran kirişler de analiz edilmiştir. Narin gövdeli çelik I-kirişleri destekleyen kayma diyaframları için minimum rijitlilik gereklilikleri önerilmiştir. 

Anahtar Kelimeler

• Kayma diyaframı,çelik I-kiriş,sürekli stabilite bağlantısı,minimum rijitlik gerekliliği

Kaynakça

1. Referans 1: ANSYS, Finite Element Model Users Manual, (Version 11.0), ANSYS Inc., Canonsburg, Pa, USA, 2007.
2. Referans 2: AISC, Specification for structural steel buildings, 14th Ed., Chicago, 2010.
3. Referans 3: American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO). Load and Resistance Factor Design (LRFD) Bridge Design Specifications, 7th Ed., Washington, D.C., 2014.
4. Referans 4: CANAM, Steel Deck Diaphragm Catalogue, Boucherville. Davies J.M., Bryan E.R. (1982). Manual of Stressed Skin Diaphragm Design, JW&S, NY, USA, 2007.
5. Referans 5: Davies J. M., and Bryan E. R., Manual of Stressed Skin Diaphragm Design, Wiley Press, 1982.
6. Referans 6: Egilmez, O. O. And Alkan, D., “Çelik köprü I-kirişlerine yanal destek sağlayan trapez sac kalıpların mukavemeti,” Teknik Dergi, 20, 4891-4904, 2009.
7. Referans 7: Egilmez, O. O., Helwig, T., Jetann, C., Lowery, R., “Stiffness and strength of metal bridge deck forms”, Journal of Bridge Engineering, 12(4), 429-437, 2007.
8. Referans 8: Egilmez, O. O, Herman, R., Helwig, T., “Lateral stiffness of steel bridge I-girders braced by metal deck forms”, Journal of Bridge Engineering, 14(1), 17-25, 2009.

9. Referans 9: Egilmez, O. O., Helwig, T., Herman, R., “Buckling behavior of steel bridge I-girders braced by permanent metal deck forms”, Journal of Bridge Eng., 17(4), 624-633, 2012.
10. Referans 10: Egilmez, O., Helwig, T., and Herman, R., “Using metal deck forms for construction bracing of steel bridges,” J. Bridge Engrg., ASCE, in press, 2016. Referans 11:] Errera, S. and Apparao, T. (1976), “Design of I-shaped beams with diaphragm bracing”, Journal of the Structural Division, 102(4), 769-781.
11. Referans 12 Helwig, T. A. and Frank, K. H., “Stiffness requirements for diaphragm bracing of beams”, Journal of Structural Engineering, 125(11), 1249-1256, 1999.
12. Referans 13 Helwig, T. A. and Yura, J. A. (2008a), “Shear diaphragm bracing of beams. I: Stiffness requirements”, Journal of Structural Engineering , 134(3), 348-356.
13. Referans 14 Helwig, T. A. and Yura, J. A. (2008b), “Shear diaphragm bracing of beams. II: Design requirements”, Journal of Structural Engineering, 134(3), 357-363.
14. Referans 15: Luttrell, L. D. & Steel Deck Institute (1981). Steel Deck Institute diaphragm design manual, 1st Ed., MO.
15. Referans 16: Luttrell, L. D. & Steel Deck Institute (2004). Steel Deck Institute diaphragm design manual, 3rd Ed., Canton.
16. Referans 17: Nethercot, D. and Trahair, N. (1975), “Design of diaphragm-braced I-beams”, Journal of the Structural Division, 101(10), 2045-2061.
17. Referans 18: Türkye Cumhuriyet, Çevre ve Şehircilik Bakanlığı, Çelik yapıların tasarım ve yapım kuralları, Ankara, 2016
18. Referans 19: Wang, L. and Helwig, Todd A. (2005), “Critical imperfections for beam bracing systems”, Journal of Structural Engineering, 131(6), 933-940.
19. Referans 20: Winter, G. (1960), “Lateral bracing of columns and beams”, Trans. Am. Soc. Civ. Eng., 125(1), 807–826.
20. Referans 21: Yura, J., A. (2001), “Fundamentals of beam bracing”, Eng. J., 38(1), 11-26.
21. Referans 22: Ziemian, R., ed. (2110), Guide to Stability Design Criteria for Metal Structures, 6th Ed., JW & S, USA.