YAPI MÜHENDİSLİĞİ BİLGİSAYAR UYGULAMALARI

Transkript

1 YÜZÜNCÜ YIL ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK MİMARLIK FAKÜLTESİ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ YAPI MÜHENDİSLİĞİ BİLGİSAYAR UYGULAMALARI Yrd. Doç. Dr. Barış Erdil

2 YAPI MÜHENDİSLİĞİ NEDİR? STRUCTURAL ENGINEERING IS THE ART OF USING MATERIALS That have properties which can only be estimated TO BUILD REAL STRUCTURES That can only be approximately analyzed TO WITHSTAND FORCES That are not accurately known SO THAT OUR RESPONSIBILITY WITH RESPECT TO PUBLIC SAFETY IS SATISFIED

3 Modelleme Nedir? Modelleme gerçek bir yapıyı matematiksel formüllerle temsil etme işidir. Genel olarak matematik modeli de denilir. Modellemenin başarısı gerçekyapıyı temsil edecek iyi varsayımların yapılmasına bağlıdır.

4 Modelleme Nedir? Sonlu Elemanlar Yöntemi (Finite Element Modeling FEM) Yapısal analiz programlarında yaygın olarak kullanılan yöntemdir. Temel prensip matematiksel modeli birbiri ile çakışmayan basit geometrilere sahip bir sürü sonlu elemana (yapısal sistemden daha küçük elemanlara) bölmek ve öyle çözmektir. Her sonlu eleman yine sonlu sayıda serbestlik derecesi ile temsil edilmektedir

5 Basitleştirilmiş Model Yük(F) Deformasyon(D) F D K F = K D

6 Modelleme Gereksinimi Gerçek bir yapı analiz edilemez: Sadece tepkisi belirlenmek amacıyla yükleme testi yapılabilir Biz sadece yapının matematiksel modelini analiz ederiz Bu yüzden yapıyı modelleyecek ve modeli analiz edecek araçlara ihtiyaç duymaktayız

7 Modelleme Aşamaları Tipik bir sonlu elemanlar programı modelleme aşamasında aşağıdaki verilere ihtiyaç duymaktadır: Yapısal sistemin geometrisi Sistem elemanlarının düğüm noktaları Kütle özellikleri Mesnet özellikleri Yükleme koşulları Analiz özellikleri

8 Modelleme Aşamaları Gerçek Yapı Değerlendirilir Matematiksel Model Oluşturulur Model Sonlu Elemanlara Çevirilir Sonlu Elemanlar Modeli Çözülür SE Analiz Sonuçları Değerlendirilir Mühendis Mühendis + Yazılım Yazılım Sonuçların fiziksel anlamları kullanılır

9 Modelleme Teknikleri(Global) Gerçek Yapı (a) Real Structure Katı Model -D Plaka Modeli -D çerçeve modeli (b) Solid Model (c) D Plate-Frame (d) D Frame 2-D çerçeve modeli (e) 2D Frame (e) Grid Model Fig. Various Ways to Model a Real Struture

10 Eleman boyutları D Elemanlar(Kiriş tipi elemanlar) D, 2DveDmodellerde kullanılır 2- düğüm noktası vardır Alan ve atalet momenti önemlidir 2 D Elemanlar (Levha tipi elemanlar) 2D and D modellerde kullanılır -9 düğüm noktası vardır Kalınlık önemlidir D Elemanlar(Tuğla tipi elemanlar) D modellerde kullanılır 6-20 düğüm noktası vardır Kafes ve Kiriş Elemanlar (D, 2D, D) Truss and Beam Elements (D,2D,D) Düzlem Gerilme, Düzlem Şekil Değiştirme, Aksisimetrik, Levha ve Kabuk Elemanlar (2D, D) Plane Stress, Plane Strain, Axisymmetric, Plate and Shell Elements (2D,D) Tuğla Brick Elemanlar Elements (D)

11 D Elemanlarda Serbestlik Dereceleri Dy Dy Dy Dx Rz Dz Dx 2D Kafes 2D Kiriş D Kafes Ry Dy Dy Rz Dx Rz Dz Dx Rx 2D Çerçeve D Çerçeve

12 2D Elemanlarda Serbestlik Dereceleri Dy Ry? Dy Dy Dx Rz Rx Rz Dz Dx Rx Membran Levha Kabuk

13 Yapı Zemin Etkileşimi Basit Mesnetler Ankastre, Sabit, Hareketli vb. Mesnet Çökmesi Elastik Mesnetler Zemini temsil eden yaylar

14 Malzeme Elastik Malzeme Yükleme ve yükün boşaltılması sırasında aynı yolu izler ve yük tamamiyle kalktığında ilk durumuna geri döner. Inelastik Malzeme Yükleme ve yükün boşaltılması sırasında aynı yolu izlemez ve yük tamamiyle boşaltıldığında ilk konumuna dönmeyebilir. Çoğu malzeme yükleme seviyesine bağlı olarak hem elastik hem de inelastik davranış gösterir

15 Malzeme (Doğrusal Doğrusal Olmayan) Gerilme Lineer-Elastik Gerilme Lineer-İnelastik Şekil Değiştirme Şekil Değiştirme Gerilme Action Doğrusal Olmayan-Elastik Şekil Değiştirme Doğrusal Olmayan-Inelastik Deformation

16 Tasarım Nedir? Bir yapıyı uygulamaya yönelik olarak detaylandırma işidir. Tasarım,modellemeden elde edilen sonuçlara göre yapılır. Sonuçne kadar iyiyse tasarım o kadar iyi olur

17 Tasarım Aşamaları Yapısal sistemin mimari çizimleri Modelleme Analiz Tasarım Detaylandırma Statik projelerin çizilmesi

18 P P P P 5 P2 P P P P RIHT6.7/8.0 K K K K4 K K 27 P P P P2 P2 27 P P P P Tasarım Aşamaları Yapısal sistemin mimari çizimleri A B C D E F O G H I N OTURMA ODASI 5.9 m² A BALKON BALKON 4.25 m² m² 0 SALON 0.9 m² MUTFAK MUTFAK 6.6 m² 6.6 m² SALON 0.9 m² OTURMA ODASI 5.9 m² N M P L K J 20 B Ç. ODASI Ç. ODASI.82 m².82 m² KÝLER KÝLER m².96 m² 4 6 ANTRE ANTRE m² m² YATAK ODASI YATAK ODASI 7.77 m² LBV DUS 7.77 m².05 m² BANYO.42 m² BANYO 6.77 m².42 m² 6.77 m² DUS WC m² m².4 m² WC DUS KÝLER DUS 4.7 m².05 m² YATAK ODASI.05 m².4 m² BANYO KÝLER.4 m² BANYO 7.77 m² m² LBV m² 6.77 m² YATAK ODASI.42 m².42 m² 7.77 m² ANTRE ANTRE 9.2 m² 9.2 m² Ç. ODASI Ç. ODASI m².82 m² OTURMA ODASI 5.9 m² SALON 0.9 m² RIHT6.7/ MUTFAK MUTFAK 6.6 m² 6.6 m² SALON 0.9 m² OTURMA ODASI 5.9 m² BALKON m² BALKON m² A B M P L K J ±0.00 A BLOK ÖN GORUNUS OLÇEK : / ± A B C D E F O G H I A BLOK. KAT PLANI OLÇEK : /50

19 Modelleme Tasarım Aşamaları

20 Analiz Tasarım Aşamaları

21 Tasarım Aşamaları Tasarım x0 luk KOLONLAR Kolon b h Ac PaspayıEtkili Alan fck Düşey Donatı Analiz Sonuçları P d_kapasite Kontrol No b, mm h, mm mm² mm mm² MPa Adet Çap, mm M, knm Combo M22, knm Combo P, kn Combo kn S COMB COMB. COMB 68 OK S COMB COMB2 98. COMB2 682 OK S COMB COMB COMB 50 OK S COMB COMB COMB2 529 OK S COMB.0757 COMB COMB 50 OK S COMB2.926 COMB2 56. COMB2 529 OK S COMB 87.8 COMB 4 COMB 50 OK S COMB COMB2 0.5 COMB2 529 OK S COMB COMB COMB 50 OK S COMB 29.7 COMB COMB 529 OK S COMB COMB COMB 50 OK S COMB 2.6 COMB COMB 529 OK S COMB COMB 2445 COMB 452 OK S COMB COMB COMB2 452 OK Eksenel Yük, kn Moment, knm

22 L= L= L= L=246 L= L=26 Ø0/5/0/ L= L= L= Tasarım Aşamaları Detaylandırma S06 / 8Ø6 S / 6Ø6 S2 / 6Ø6 S26 / 8Ø6 F S0 70/ 4Ø S6 0/ 24Ø6 2 S9 0/ 26Ø S 70/ 4Ø6 F S-S0 S5-S0-S26-S06 S07-S27-S09-S29 S0 645 S02 00/ 20Ø6 S07 / 8Ø6 Ø0/5/0/5 S2 5/ 4Ø6 Ø0/5/0/5 S6 S8 00/ 20Ø6 S9 S22 5/ 4Ø6 Ø0/5/0/5 S27 / 8Ø6 Ø0/5/0/5 S2 00/ 20Ø6 E 5 E D C B A S0 00/ 20Ø6 S04 00/ 20Ø6 S05 / 20Ø6 S05 20 S02-S04-S0-S4 S-S2-S S08 / 6Ø6 Ø0/5/0/5 S09 / 8Ø6 Ø0/5/0/5 S0 / 8Ø6 S25-S5-S-S2 S08-S-S S4 5/ 4Ø6 Ø0/5/0/5 8 S4-S24-S2-S22 S5 / 6Ø S / 6Ø6 Ø0/5/0/5 0 S7-S20-S2 S7 0/ 0Ø6 P0 0/ S20 0/ 0Ø6 P0 0/270 P04 0/270 P02 0/ P05 0/ S2 0/ 0Ø6 5 5 S25 / 6Ø6 S24 5/ 4Ø6 Ø0/5/0/ S28 / 6Ø6 S29 / 8Ø6 Ø0/5/0/5 S0 / 8Ø6 20 S 00/ 20Ø S4 00/ 20Ø6 S5 / 8Ø D C B A