Orion Bina Tasarım Sistemi Modelleme Teknikleri

Transkript

1 Orion Bina Tasarım Sistemi Modelleme Teknikleri Prota Yazılım Ltd.Şti. Orion Bina Tasarım Sistemi Modelleme Teknikleri Genel Kullanım 1

2 PROBINA Orion (Bina Sistemleri 3-boyutlu Sonlu Elemanlar Analizi-Dizaynı-Çizimi) PROTA Yazılım Ltd. Şti. nin tescilli markasıdır ve yazılımın tüm hakları PROTA Yazılım Ltd. Şti. firmasına aittir. Bu döküman veya herhangi bir program bileşeni hiçbir nedenle kopyalanamaz ve lisans sözleşmesi kapsamı dışında kullanılamaz. Windows ve Word, Microsoft Corporation un tescilli markalarıdır. AutoCAD, DXF ve DWG, Autodesk firmasının tescilli markalarıdır. Bu kullanım kılavuzu Microsoft Word, kullanılarak hazırlanmıştır. 2 Genel Kullanım Orion Bina Tasarım Sistemi Modelleme Teknikleri

3 Teşekkür Bu dökümanın hazırlanmasında emeği geçen, İnşaat Mühendisi Sayın Mustafa Tümer TAN a ve değerli yönlendirmeleri ile dökümanın son halini almasını sağlayan İnşaat Yüksek Mühendisi Sayın Joseph Kubin e teşekkür ederiz. Orion Bina Tasarım Sistemi Modelleme Teknikleri Genel Kullanım 3

4 Genel Kullanım Giriş Bu dökümanın amacı, Orion Bina Tasarım Sistemi nin pratik kullanımı hakkında daha detaylı bilgi vermektir. İpuçları ve modelleme tekniklerine yer verilerek, Orion Bina Tasarım Sistemi ni tam kapsamıyla kullanabilmeniz hedeflenmektedir. Başlangıç seviyesi kullanıcıların, bu dökümandan önce mutlaka temel Orion kullanımını öğrenmiş olmaları gerekmektedir. Başlangıç seviyesi eğitimi için Başlarken Kılavuzu, Sesli Eğitim Filmleri ve Orion Kullanım Kılavuzu na başvurulabilir. Modelleme ve Tasarım Akış Diyagramı Orion Bina Tasarım Sistemi nde tipik işlem adımları aşağıdaki gibi özetlenebilir. 1. Model Oluşturulması 2. Bina Analizi 3. Betonarme Hesaplar 4. Raporlama 5. Detay Çizimleri Orion, bu işlem adımlarını otomatik olarak gerçekleştirmektedir. Aşağıda yer alan akış diyagramı, bu temel adımları içerdiği gibi, seçeneklere bağlı diğer adımları da içermektedir. 4 Genel Kullanım Orion Bina Tasarım Sistemi Modelleme Teknikleri

5 ORION BİNA TASARIM SİSTEMİ MODELLEME ve TASARIM GENEL AKIŞ DİYAGRAMI 1. MODELİ OLUŞTUR/DÜZENLE (Aks, Kolon, Perde, Kiriş, Döşeme) (İsteğe Bağlı) 2. KİRİŞLERE AKTARILAN YÜKLERİ KIRILMA ÇİZGİSİ YÖNTEMİ İLE HESAPLA (Varsayılan Yöntem) 3. (İsteğe Bağlı) KİRİŞLERE AKTARILAN YÜKLERİ SONLU ELEMANLAR KİRİŞ YÜKÜ HESABI KULLANARAK HESAPLA (Hangi Kirişlerin SE Yüklerini kullanacağını toplu olarak ya da tek tek belirt.) 4. BİNA ANALİZİ Nİ YAPARAK KOLON, KİRİŞ ve PERDE TASARIMINDA KULLANILACAK ETKİLERİ BUL. 5. ANALİZ SONRASI.KONTROLLERİ RAPORU NU İNCELE (Burulma, Yumuşak Kat, Zayıf Kat, Göreli Kat Ötelemeleri, İkinci Mertebe Etkileri, Perde-Çerçeve Kontrolleri) 6. TEK BiR KATTA SE KAT DÖŞEMESİ ANALİZİ YAP. YA DA EN ÜST KATTAN İTİBAREN HER KAT İÇİN ARKA ARKAYA SE KAT DÖŞEMESİ ANALİZLERİ Nİ YAPARAK KOLON/PERDE ve/veya KİRİŞ SONUÇLARINI BİNA ANALİZİNDE BULUNAN DEĞERLERLE BİRLEŞTİR. (Sadece Düşey Yükler Altında) 7. (İsteğe Bağlı) (İsteğe Bağlı) HAYIR Analiz Sonrası TDY Hükümleri Sağlanıyor mu? EVET AYNI SONLU ELEMANLAR DÖŞEME ANALİZİ MODELLERİNİ KULLANARAK DÖŞEME DONATI HESABI İÇİN GEREKLİ ETKİLERİ HESAPLA. (Hesap Aksı Sonuçlarını Aktararak) TASARIM KOLON ve PERDE DONATI HESABI KİRİŞ DONATI HESABI DÖŞEME DONATI HESABI (Sonlu Elemanlar Yöntemiyle) DÖŞEME DONATI HESABI (Moment Katsayıları Yöntemiyle) HAYIR Eleman Kesitleri Yeterli mi? EVET Orion Bina Tasarım Sistemi Modelleme Teknikleri Genel Kullanım 5

6 ORION BİNA TASARIM SİSTEMİ MODELLEME ve TASARIM GENEL AKIŞ DİYAGRAMI (Devam) YÜKSEK Süneklik Düzeyi NORMAL,KARMA 10. ANALİZ SONRASI TASARIM KONTROLLERİ RAPORU NU İNCELE ( Kuvvetli Kolon-Zayıf Kiriş ve Düğüm Noktası Kesme Güvenliği Kontrolleri) HAYIR Tasarım Sonrası TDY Hükümleri Sağlanıyor mu? EVET 11a. TEKİL TEMEL TASARIMI 11b. SÜREKLİ TEMEL VE IZGARA TEMEL TASARIMI 11c. SONLU ELEMANLARLA RADYE TEMEL ANALİZ ve TASARIMI 12. DEPREM YÖNETMELİĞİ ve BETONARME HESAP RAPORLARINI OLUŞTUR. (Raporları tek tek oluşturup, kaydet. Rapor Yöneticisinden birleştirilmiş rapor al.) 13. DETAY ÇİZİMLERİ ve METRAJ OLUŞTUR. Kolon/Perde Detay Öğeleri: Pafta ve Aplikasyon Metraj Yeri: Aplikasyonda her kat için Kirişler Detay Öğeleri: Pafta Metraj Yeri: Pafta bazında Paftalar: İleri düzey filtreleme seçenekleri Döşemeler Detay Öğeleri: Kalıp Planı Donatı Detayı Metraj Yeri: Kalıp Planında her kat için 6 Genel Kullanım Orion Bina Tasarım Sistemi Modelleme Teknikleri

7 Modeli Oluştur/Düzenle (Adım 1) Bu konuda detaylı bilgi, Başlarken Kılavuzu, Sesli Eğitim Filmleri ve Orion Kullanım Kılavuzu nda ayrıntılı olarak verilmiştir. Kirişlere Aktarılan Yüklerin Hesaplanması (Adım 2 ve 3) Kiriş Yükü Hesabı bina analizi için veri hazırlama işleminin bir parçasıdır. Döşemelerden kirişlere yük aktarımının anlaşılması, bu sebeple, büyük önem taşımaktadır. Akış diyagramına bakıldığında, Kiriş Yük Hesabı için birden fazla seçenek olduğu görülmektedir. Döşemelerden kirişlere yük aktarımı için program tarafından kullanılan varsayılan yöntem Kırılma Çizgileri yöntemidir. Döşemelerden kirişlere yük aktarımının Kırılma Çizgileri yöntemiyle yapılması için döşemelerin en az bir kenarının kiriş akslarına temas edecek şekilde tanımlanmış olması yeterlidir. Yük aktarımının gerçeklemesi için herhangi bir işlem yapmaya gerek bulunmamaktadır. Döşeme kırılma çizgilerinin doğru oluşup oluşmadığının görsel kontrolü yapılmalıdır. Ancak, bu yöntemin bazı kısıtlamaları bulunmaktadır. Aşağıdaki durumlarda Kırılma Çizgileri yönteminin kullanılması yeterli olmayabilir. 1. Döşeme sınırları dikdörtgenden olmaktan uzak, çok düzensiz bir yapıya sahipse 2. Döşeme içerisinde oldukça büyük boşluklar tanımlanmışsa 3. Döşeme üzerinde dikkate değer büyüklükte noktasal, çizgisel ya da alan yükü tanımlanmışsa. Alternatif yöntem olan Sonlu Elemanlar Kiriş Yükü Hesabı yöntemi, bu tür karmaşık modelleme durumlarında, döşemelerden kirişlere yük aktarımının daha doğru bir şekilde yapılmasını sağlayacaktır. Bu yöntemin kullanımı SE Kiriş Yükü Hesabı Yapılması bölümünde ayrıntılı olarak açıklanmaktadır. Orion Bina Tasarım Sistemi Modelleme Teknikleri Genel Kullanım 7

8 Bina Analizi (Adım 4) Orion Bina Tasarım Sistemi, Grafik Editör de modellenen yapıların analiz edilebilmesi amacıyla 3-Boyutlu Sonlu Elemanlar Analiz Modülü kullanmaktadır. En güncel ve kapsamlı rijitlik matrislerini kullanan analiz motoru, kabuk ve çubuk elemanlarını beraber kullanabilmektedir. Tasarım için kullanılacak olan etkiler, bina analizi sonucunda hesaplanır. Grafik Editör de elemanlar üzerinde yapılan herhangi bir değişiklikte, Bina Analizi tekrarlanarak yeni duruma göre oluşacak kuvvet dağılımı yeniden hesaplanmalıdır. Yapıda deprem analizi yapılması isteniyorsa, Eşdeğer Statik Deprem Analizi veya Dinamik Analiz seçeneklerinden biri kullanılmalıdır. Yönetmelik gereği hangi analiz tipinin kullanılıp kullanılamayacağı program tarafından otomatik olarak tespit edilip, gerekli durumda kullanıcı uyarılmaktadır. Bina Analizi ile ilgili ayrıntılı bilgi Bina Analizi ve Uyarılar bölümünde yer almaktadır. Ayrıca Orion Kullanım Kılavuzu nun Bina Analizi bölümüne bakabilirsiniz. Analiz Sonrası Kontrolleri Raporunun İncelenmesi (Adım 5) Deprem analizi yapıldığı takdirde, deprem yönetmeliği uyarınca yapılması gereken düzensizlik kontrolleri gerçekleştirilecektir. Bina Analizi tekrarını gerektiren durumlarda (R katsayısı azaltılması, ek dışmerkezlik uygulanması), analiz tekrarı otomatik gerçekleştirilir. Yapılması gereken kontroller Deprem Yönetmeliği nde ayrıntılı olarak anlatılmaktadır. 8 Genel Kullanım Orion Bina Tasarım Sistemi Modelleme Teknikleri

9 Orion Bina Tasarım Sistemi düzensizlik kontrolleri ile ilgili raporları Analiz Öncesi Kontrolleri Raporu, Analiz Sonrası Kontrolleri Raporu ve Analiz Sonrası Tasarım Kontrolleri Raporu başlıkları altında sunmaktadır. Raporlarla ilgili ayrıntılı bilgi için Raporlama bölümünü okuyunuz. Sonlu Elemanlar Döşeme Analizi ve Sonuçların Bina Analizi ile Birleştirilmesi (Adım 6 ve 7) Sonlu Elemanlar Döşeme Analizi sadece tek bir kat için yapılabileceği gibi, en üst kattan başlayarak, Tüm Katlar için de sırayla yaptırılabilir. Tüm Katlar için SE Döşeme Analizi yapılmışsa, isteğe bağlı olarak elde edilen sonuçlar Bina Analizi sonuçları ile birleştirilerek betonarme tasarımda kullanılabilir. Ya da sadece döşemelerde hesaplanan eğilmeler kullanılarak Döşeme Donatı Hesabı gerçekleştirilir. Döşeme Donatı Hesabı nı yaparken, Moment Katsayıları yöntemine alternatif olarak Sonlu Elemanlar Döşeme Analizi yapılabilir. Bu yöntemde, döşeme sistemi üçgen plak elemanlara bölünerek, düşey yükler altında analiz edilir. Sonlu Elemanlar Hesap Aksları geçirilerek donatı hesabı gerçekleştirilir. 1. Döşeme sınırları dikdörtgen olmaktan uzak, çok düzensiz bir yapıya sahipse 2. Döşeme içerisinde oldukça büyük boşluklar tanımlanmışsa 3. Döşeme üzerinde dikkate değer büyüklükte noktasal, çizgisel ya da alan yükü tanımlanmışsa. 4. Özellikle kenar döşemeler için için, kiriş burulma rijitlikleri önemli ölçüde mesnet momenti yaratacaksa Sonlu Elemanlar Döşeme Analizi daha gerçekçi sonuçlar verecektir. Orion Bina Tasarım Sistemi Modelleme Teknikleri Genel Kullanım 9

10 Ayrıca, Mantar Döşeme Sistemleri ve Kaset Döşeme Sistemleri, sadece Sonlu Elemanlar Döşeme Analizi ile analiz edilebilmektedir. Tek yönlü Nervür (Asmolen) Döşemeler için mutlaka Sonlu Elemanlar Döşeme Analizi ne gerek yoktur. Bu tür döşeme sistemleri, Sonlu elemanlar analizine ek olarak, Sürekli Kiriş sistemleri olarak modellenip, Moment Dağıtma Yöntemi ile analitik olarak da çözülebilmektedir. Özellikle Mantar Döşeme sistemlerinde, Bina Analizi sonucunda kirişlerde ve kolonlarda düşey yüklemelerden dolayı hesaplanan etkiler yeterli hassasiyette olmayacaktır. Bu sistemlerin çözümünde, her kat için Sonlu Elemanlar Döşeme Analizi yapılarak, düşey yük sonuçları Bina Analizi nden bulunan sonuçlarla birleştirilir. Bu sayede kolonlarda oluşacak eksenel yükler, kirişlerdeki kesme ve eğilme etkileri daha ayrıntılı hesaplanacaktır. Tasarım yapılırken, hesaplanan bu değerler kullanılır. Detaylı Bilgi için Sonlu Elemanlar Kat Döşemesi Modülünün Kullanılması bölümüne başvurabilirsiniz. Döşeme Donatı Hesabı (Adım 8.1 ve 8.2) Döşeme plaklarında, Düşey Yüklerden Dolayı oluşacak eğilme etkileri iki şekilde hesaplanabilir. Bunlardan ilki, Varsayılan Yöntem olan Moment Katsayıları yöntemidir. Bu yöntemle donatı hesabı yapılırken, döşemelerden her iki yönde (nervür döşemelerden sadece nervür doğrultusunda) Hesap Aksı geçirilir. Hesap Aksı geçirilir geçirilmez Döşeme Donatıları ekrana çizilecektir. TS500 de önerilen yöntem Moment Katsayıları yöntemidir. Her yöntemde olduğu gibi Moment Katsayıları yöntemini arkasında da bir takım varsayımlar yatar ve her koşulda uygulanması yeterli doğrulukta sonuçlar vermeyebilir. Bu durumda, ikinci yöntem olarak Sonlu Elemanlar Döşeme Analizi kullanılarak döşemedeki eğilme etkileri hesaplanır. Sonlu Elemanlar Hesap Aksı geçirilerek döşeme donatıları hesaplanır. Kolon/Perde/Kiriş Donatı Hesabı (Adım 9) Bina Analizi bitirildikten ve düzensizlik kontrolleri tamamlandıktan sonra, taşıyıcı elemanların betonarme hesabına geçilir. 10 Genel Kullanım Orion Bina Tasarım Sistemi Modelleme Teknikleri

11 Donatı hesabı yapılırken, isteğe bağlı olarak donatılar yeniden seçilebilir. Ya da, Donatı Kontrolü Yap seçeneği ile mevcut donatılar, bina analizi sonuçlarına göre kontrol edilip yeterli olup olmadığı söylenir. Analiz Sonrası Tasarım Kontrolleri Raporunun İncelenmesi (Adım 10) Kolon/perde ve kirişlerin betonarme tasarımları tamamlandıktan sonra, Süneklik düzeyi Yüksek seçilmişse, Kuvvetli Kolon Zayıf Kiriş ve Düğüm Noktası Kesme Güvenliği kontrolleri otomatik olarak gerçekleştirilir. Bu kontrollerin yer aldığı rapor Analiz Sonrası Tasarım Kontrolleri Raporu dur. Tasarım Sonrası Yönetmelik Hükümlerinin sağlanıp sağlanmadığı kontrol edilerek bina tasarımına devam edilir ya da saptanan olumsuzluklara göre sistemde gerekli düzenlemeler yapılır. Temel Sistemlerinin Tasarımı (Adım 11) Bina Analizi gerçekleştirildikten ve Betonarme Tasarım bitirildikten sonra temel hesabına geçilmektedir. Temel Hesabı için eleman iç kuvvetlerinin hesaplanmış olması gerekir. Betonarme tasarımın mutlaka bitirilmesine gerek olmamakla birlikte, tasarımda yaşanacak olumsuzluklar nedeniyle kesit değişiklikleri olabileceğinden Bina Analizi işleminin tekrarı gerekebilir. Bu da eleman iç kuvvetlerinin değişmesi anlamına gelecektir. Bu yüzden temel tasarımının sona bırakılması faydalıdır. Ancak, keşif ve metraj amaçlı ya da ön tasarım amaçlı olarak Bina Analizi nden hemen sonra temel tasarımı yapılarak temel sisteminin hangi boyutlara sahip olacağı kestirilebilir. Ayrıca, hangi temel sisteminin kullanılması gerektiği de bu öntasarım aşamasında belirlenebilir. Orion Bina Tasarım Sistemi Modelleme Teknikleri Genel Kullanım 11

12 Orion Bina Tasarım Sistemi, Tekil Temel, Tek yönlü ve İki Yönlü (Izgara) Sürekli Temel ve Kirişli/Kirişsiz Radye Temel sistemlerinin analiz ve tasarımını gerçekleştirebilmektedir. Tekil Temel sistemleri analitik yöntemlerle çözülmektedir. Sürekli Temel Sistemleri ise Winkler metodu kullanılarak Tüm Yük Kombinasyonları ve Yatak Katsayısı Aralıkları için zarf yöntemiyle çözülebilmektedir. Her türlü geometriye sahip, Kirişli/kirişsiz Radye Temel Sistemleri ise Sonlu Elemanlar Yöntemi ile hesaplanır. Tekil Temel sistemlerinin tasarımı Orion Kullanım Kılavuzu nda ayrıntılı olarak açıklanmıştır. Ayrıca Tekil Temellerin Modellenmesi başlığı altında da yeterli bilgiyi bulabilirsiniz. Sürekli Temel lerin tasarımı ve dikkat edilmesi gereken noktalar Sürekli Temel Modellenmesi başlığı altında incelenmektedir. Radye Temeller ile ilgili bilgi Radye Temellerin Modellenmesi başlığı altında incelenmiştir. Ayrıca Orion Kullanım Kılavuzu nun Sonlu Elemanlar Radye Temel Hesabı bölümünde de yeterli bilgi bulunmaktadır. HESAP RAPORLARININ OLUŞTURULMASI (Adım 12) Orion Bina Tasarım Sistemi nde raporlar farklı kategorilerde toplanabilir. 1. Analiz Öncesi Raporları a. Analiz Öncesi Kontrolleri Raporu b. Analiz Modeli EKO Raporu c. Kiriş Yük Hesabı Raporu 2. Analiz Sonrası Raporları a. Analiz Sonuçları Raporu b. Kolon/Perde Etkileri Raporu c. Kat Ötelenmeleri Raporu 3. Yönetmelik Raporları a. Analiz Sonrası Kontrolleri Raporu b. Analiz Sonrası Tasarım Kontrolleri Raporu c. Deprem Hesap Sonuçları Raporu 4. Betonarme Tasarım Raporları a. Kolon/Perde Donatı Hesabı Raporu b. Kiriş Donatı Hesabı Raporu (Kat Kirişleri, Nervür, Temel Kirişleri) c. Döşeme Donatı Hesabı Raporu (Kat ve Temel Döşemeleri) d. Nervür Döşeme Analizleri Raporu e. Tekil Temel Hesapları Raporu f. Sürekli Temel Hesapları Raporu g. Zımbalama Kontrolleri Raporu h. Narinlik Hesapları Raporu i. Merdiven Hesapları Raporu 5. Bina Değerlendirme Raporları a. Performans Raporu (Elastik Yöntem) b. Performans Raporu (Artımsal İtme Analizi) 12 Genel Kullanım Orion Bina Tasarım Sistemi Modelleme Teknikleri

13 c. Kolon/Kiriş Kapasite Analizleri Raporu 6. Sonlu Elemanlar Analizi Raporları a. Plak Eleman İç Kuvvetleri b. Düğüm Noktası Deformasyonları c. Zemin Gerilmeleri d. Çubuk Eleman İç Kuvvetleri e. Düğüm Noktası Kuvvetleri 7. Genel Raporlar a. Beton Metrajı Raporu b. Kalıp Metrajı Raporu c. Proje Özellikleri Raporu Analiz Öncesi Raporlar bina modeli hakkında kullanıcıya (mühendise) bilgi vermek amacıyla hazırlanır. Analiz Sonrası Raporlar, Bina Analizi sonucunda elde edilen eleman iç kuvvetlerinin ve deformasyonlarının sunulduğu raporlardır Türk Deprem Yönetmeliği esasları otomatik olarak gerçekleştirilmekte ve gerekli raporlar, Yönetmelik Raporları kategorisinde otomatik olarak oluşturulmaktadır. Bu raporlar tablo esaslı olup, yapılan kontrollerde saptanan olumsuzluklar ilgili maddenin yanında kullanıcıya bildirilir. Betonarme Tasarım Raporları nda ise taşıyıcı elemanların donatılandırılması ve TS500 yönetmeliğinin minimum şartlarının kontrol edilmesine yönelik raporlar yer alır. Bina Değerlendirme Raporları, 2006 Deprem Yönetmeliği nin 7. bölümünde yer alan yöntemler çerçevesinde değerlendirilmesi yapılmış olan binaya ait Performans Analizi raporlarını içerir. Ayrıca, kolon/kiriş ve perde kesitlerindeki zorlamaları, kapasitelerle karşılaştıran raporlar da mevcuttur. Sonlu Elemanlar Analizi Raporları ise SE Döşeme Analizi ve SE Radye Temel Hesabı yapıldığı takdirde, sistemde hesaplanan kuvvet, deplasman ve gerilme sonuçlarını içeren raporlardır. Genel Raporlar ise Metraj ve Proje Özellikleri gibi bilgileri içerir. Raporlar ile ilgili ayrıntılı bilgi Raporlama başlığı altında bulunabilir. Detay Çizimleri ve Metraj (Adım 13) Detay Çizimleri aşağıdaki başlıklar halinde gruplandırılabilir: 1. Kalıp Planı Çizimleri a. Kalıp Planı (1/50) b. Döşeme Donatı Detayı (1/50) c. Temel Kalıp Planı (1/50) d. Radye Temel Döşemesi Donatı Detayı (1/50) 2. Donatı Detay Çizimleri a. Kiriş Donatı Detay Çizimleri (Kat Kirişleri, Nervür ve Temel Kirişleri 1/20) b. Kolon Açılımları (1/20) c. Kolon Kesit Çizimleri (1/20) d. Kolon Aplikasyonu (Akslar 1/50, kolonlar 1/20) Orion Bina Tasarım Sistemi Modelleme Teknikleri Genel Kullanım 13

14 e. Tekil Temel Donatı Detayı (1/50) Tüm detaylar Orion Bina Tasarım Sistemi içerisinde hazırlanıp, hiçbir CAD programına bağımlı kalmaksızın, entegre CAD editörü içerisinde düzenlenebilir. Aynı editörden çıktı alınabilir ya da çizimler DXF formatında ihraç edilebilir. Donatı metrajları, Döşeme Donatıları için kalıp planında Metraj Tablosu olarak her kat için alınmaktadır. Kolon donatı metrajları da yine her kat için ayrı ayrı Kolon Aplikasyonu hazırlanırken alınır. Kirişler için ise Paftalar oluşturulurken her paftada ele alınmaktadır.. 14 Genel Kullanım Orion Bina Tasarım Sistemi Modelleme Teknikleri