Design, fabrication, and cyclic behavior of aluminum alloy core buckling restrained braces (BRBs)

Potential use of aluminum alloy core material as an alternative to steel in BRBs was investigated. Effectiveness/superiority of such braces that are designed, produced, and tested for the first time in this work, over the available types of BRBs is evaluated. Numerous tensile test specimens (coupons) were prepared in prototype samples according to the prescribed standards. Material test results contain valuable information for choosing the materials to be used in designing and fabricating the BRBs. A strain-gauge placement configuration was also suggested and tested in order to correctly measure the axial strains in the yielding portions of BRB cores. The reasons of why A5083-H111 aluminum alloy materials were preferred in the fabrication of BRB-AC1 and BRB-AC3 specimens were given in detail. Fabrication steps of aluminum alloy BRBs, welding procedures followed, assumed cyclic loading test protocol, instrumentation and data acquisition system used in the tests were described in the scope of this study. Experimentally obtained force-displacement hysteretic curves, tension and compression capacities, dissipated cumulative energies 〖(E〗_h), cumulative inelastic displacements (η), and effective damping ratios 〖(ξ〗_effb) were calculated and compared. The requirement indicating that tests must involve the highest compression adjustment factor (β<1.3), ensuring the symmetrical hysteretic curves, was fulfilled. It is concluded that aluminum alloy BRBs (BRB-AC3) with weld-free end connections have superior behavioral values when compared to aluminum alloy BRBs with welded end connections (BRB-AC1).

Alüminyum alaþýmlý çekirdekli burkulmasý önlenmiþ çaprazlarýn (BÖÇ) tasarýmý, üretimi ve yön deðiþtiren tekrarlý yükler etkisindeki davranýþý

BÖÇ’lerin üretiminde kullanýlan çelik malzemeye alternatif farklý bir çekirdek malzemesi olan alüminyumun kullanýlma olanaklarý araþtýrýlmýþtýr. Buradaki tipik özellikleri ile ilk defa üretilen ve denenen alüminyum alaþýmlý BÖÇ’lerin, çelik BÖÇ’lere göre olasý davranýþ verimliliðinin/üstünlüðünün irdelenmesine yönelik çalýþmalardan elde edilen sonuçlar deðerlendirilmiþtir. Tasarýmý yapýlan BÖÇ’lerin üretiminde kullanýlan alüminyum alaþým malzemelerinin mekanik özelliklerini tam olarak belirleyebilmek için çok sayýda çekme numunesi, öngörülen standartlara göre ve çekirdek boyutlarýna yakýn boyutlarda hazýrlanarak çekme deneyleri yapýlmýþtýr. Malzeme deneylerinden elde edilen sonuçlar BÖÇ’ün tasarýmýnda ve üretiminde kullanýlacak malzemenin seçimine yönelik önemli bilgiler içermektedir. Ayrýca, BÖÇ’lerin çekirdekleri üzerinden þekildeðiþtirme ölçümlerinin yapýlabilmesi için bir strain-gauge yerleþtirme düzeni önerilmiþ ve denenmiþtir. Deneysel yöntemle incelenen BRB-AC1 ve BRB-AC3 numunelerinin üretiminde A5083-H111 alüminyum alaþýmlý malzemenin tercih edilme nedenleri kapsamlý þekilde verilmiþtir. Alüminyum BÖÇ’lerin üretimi, uygulanan kaynak prosedürü, çevrimsel yükleme deneyi, veri toplama sistemi ile ilgili elde edilen sonuçlar da bu çalýþma kapsamýndadýr. Numunelerin kuvvet-yerdeðiþtirme histeretik eðrileri, çekme ve basýnç taþýma kapasiteleri, 〖(E〗_h) enerji yutma miktarlarý, (η) kümülatif inelastik yerdeðiþtirmeleri ve 〖(ξ〗_effb) etkili sönüm oranlarý karþýlaþtýrýlmýþtýr. Simetriðe yakýn histeretik eðri elde edilmesini garantileyen β basýnç dayanýmý düzeltme katsayýsýnýn deneylerde β<1.3 olmasý koþulu saðlanmýþtýr. Uç birleþimi kaynaksýz olarak düzenlenen BÖÇ’ün (BRB-AC3) davranýþ özelliklerinin kaynaklý uç birleþimi olana (BRB-AC1) göre çok daha üstün olduðu sonucuna varýlmýþtýr.