Bina Türü Yapı Sistemlerinin Analizi Üzerine Rijit Döşeme ve Sınır Şartları ile İlgili Varsayımların Etkisi

Transkript

1 Bina Türü Yapı Sistemlerinin Analizi Üzerine Rijit Döşeme ve Sınır Şartları ile İlgili Varsayımların Etkisi Rasim Temür İstanbul Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı

2 Sunum Planı Giriş Rijit Döşeme Varsayımı Yapı-Zemin Etkileşimi TUNAL Yazılımı Yardımcı Yazılımlar Tartışma ve Sonuç

3 Giriş

4 Giriş Bazı Modelleme Varsayımları Perdelerin çubuk elemanlarla modellenmesi Uzay çerçeve sistemlerin düzlem çerçeve sistemi ile modellenmesi Döşemelerin düzleminde sonsuz rijit modellenmesi Temelin ankastre mesnetlenmesi

5 Rijit Döşeme Varsayımı Nakashima (1984) Tarafından İncelenen Model

6 Rijit Döşeme Varsayımı Saffarini ve Qudaimat (1992) Tarafından İncelenen Modellerin Kat Planları

7 Yapı-Zemin Etkileşimi Ankastre Mesnetli Model

8 Yapı-Zemin Etkileşimi Winkler Zemin Modeli

9 Yapı-Zemin Etkileşimi Filonenko-Borodich Zemin Modeli

10 Yapı-Zemin Etkileşimi Hetenyi Zemin Modeli

11 Yapı-Zemin Etkileşimi Pasternak Zemin Modeli

12 Yapı-Zemin Etkileşimi Vlasov Zemin Modeli

13 Zemin Modeli

14 Zemin Modeli Örnek Bir Binanın Tekrarlı Analizleri Sonucunda Yay Elemanlarının Kuvvet Dağılımı : Basınç kuvveti taşıyan yay elemanları o : Çekme kuvveti taşıyan yay elemanları

15 Döşeme Modeli Örnek Kat Döşemesi Örnek Döşeme Modeli

16 Dikdörtgen Sonlu Eleman Formülasyonu Düzlem Gerilme Elemanı Eğilme Elemanı

17 Tunal Yazılımı Başla BB.DAT FRAME.DAT PLATE.DAT TRUSS.DAT SPRING.DAT POINT.DAT LOADS.DAT Bant genişliğini hesapla Yük vektörünü oluştur Elemanların rijitlik matrislerini hesapla Sistem rijitlik matrisini hesapla Sistem rijitlik matrisinin tersini hesapla Yer değiştirmeleri hesapla Gerilmeleri ve kuvvet dağılımını hesapla BB.OUT PLATE.F NODAL.F STRESL Bitir Tunal Yazılımının Makro Akış Şeması

18 Tunal Veri Hazırlama Yazılımı

19 Tunal Zemin Etkileşim Yazılımı Başla Tunal ile analiz SPRING.DAT dosyasını güncelleştir BB.OUT dosyasını oku Çekme kuvveti taşıyan yay var mı? Evet Hayır Bitir Tunal Zemin Etkileşim Yazılımının Makro Akış Şeması

20 Kullanılan Yaklaşımlar Elastik Döşeme Elastik Zemin (k= kn/m³) Elastik Döşeme Elastik Zemin (k=24000 kn/m³) Elastik Döşeme Rijit Zemin Rijit Döşeme Elastik Zemin (k= kn/m³) Rijit Döşeme Elastik Zemin (k=24000 kn/m³) Rijit Döşeme Rijit Zemin

21 Örnek Bina 1 e ait kat kalıp planı

22 +Y yönünde yükleme durumu Yükseklik (m) 19.6 Elastik Döşeme - Elastik Zemin k=24000 kn/m³ Elastik Döşeme - Elastik Zemin k= kn/m³ 16.8 Elastik Döşeme - Ankastre Temel Rijit Döşeme - Elastik Zemin k=24000 kn/m³ 14.0 Rijit Döşeme - Elastik Zemin k= kn/m³ Rijit Döşeme - Ankastre Temel Eksenel Kuvvet (kn) Örnek Bina 1 in 10 katlı modellerinde PY6 perdesine ait eksenel kuvvet grafiği

23 Örnek Bina 1 in 10 katlı modeline ait A-A kesiti Örnek Bina 1 e ait kat kalıp planı Örnek Bina 1 in 10 katlı modeline ait B-B kesiti +Y yönünde yükleme durumu

24 +X yönünde yükleme durumu Yükseklik (m) Elastik Döşeme - Elastik Zemin k=24000 kn/m³ Elastik Döşeme - Elastik Zemin k= kn/m³ Elastik Döşeme - Ankastre Temel Rijit Döşeme - Elastik Zemin k=24000 kn/m³ Rijit Döşeme - Elastik Zemin k= kn/m³ Rijit Döşeme - Ankastre Temel Kesme Kuvveti (kn) Örnek Bina 1 in 30 katlı modellerinde PX19 perdesine ait kesme kuvveti grafiği 1500

25 Rijit döşeme varsayımının PX19 perdesinde oluşan en büyük kesme kuvvetleri üzerindeki etkisi Kat Sayısı k = kn/m³ 30% 131% 130% k = kn/m³ 28% 145% 127% Ankastre Temel 5% 7% 8% Ankastre temel varsayımının PX19 perdesinde oluşan en büyük kesme kuvvetleri üzerindeki etkisi Kat Sayısı k = kn/m³ 79% 83% 31% k = kn/m³ 83% 82% 20%

26 Yükseklik (m) Örnek Bina 1 de PX11 perdesinin konumu Elastik Döşeme - Elastik Zemin k=24000 kn/m³ Elastik Döşeme - Elastik Zemin k= kn/m³ Elastik Döşeme - Ankastre Temel Rijit Döşeme - Elastik Zemin k=24000 kn/m³ Rijit Döşeme - Elastik Zemin k= kn/m³ Rijit Döşeme - Ankastre Temel Moment (knm) Örnek Bina 1 in 30 katlı modellerinde PX11 perdesine ait moment grafiği +X yönünde yükleme durumu

27 Rijit döşeme varsayımının PX11 perdesinde oluşan en büyük momentler üzerindeki etkisi Kat Sayısı k = kn/m³ 8% 12% 15% k = kn/m³ 7% 12% 16% Ankastre Temel 0% 0% 0% Ankastre temel varsayımının PX11 perdesinde oluşan en büyük momentler üzerindeki etkisi Kat Sayısı k = kn/m³ 58% 71% 81% k = kn/m³ 59% 71% 82%

28 Örnek Bina 2 ye Ait Kat Kalıp Planı

29 Yükseklik (m) Örnek Bina 2 de PX4 perdesinin konumu Elastik Döşeme - Elastik Zemin k=24000 kn/m³ Elastik Döşeme - Elastik Zemin k= kn/m³ Elastik Döşeme - Ankastre Temel Rijit Döşeme - Elastik Zemin k=24000 kn/m³ Rijit Döşeme - Elastik Zemin k= kn/m³ Rijit Döşeme - Ankastre Temel Eksenel Kuvvet (kn) Örnek Bina 2 nin 20 katlı modellerinde PX4 perdesine ait eksenel kuvvet grafiği +X yönünde yükleme durumu

30 Yükseklik (m) Elastik Döşeme - Elastik Zemin k=24000 kn/m³ Elastik Döşeme - Elastik Zemin k= kn/m³ Elastik Döşeme - Ankastre Temel Rijit Döşeme - Elastik Zemin k=24000 kn/m³ Rijit Döşeme - Elastik Zemin k= kn/m³ Rijit Döşeme - Ankastre Temel Örnek Bina 2 de PY1 Perdesinin Konumu Kesme Kuvveti (kn) Örnek Bina 2 nin 10 katlı modellerinde PY1 perdesine ait kesme kuvveti grafiği +Y yönünde yükleme durumu

31 Rijit döşeme varsayımının PY1 perdesinde oluşan en büyük kesme kuvvetleri üzerindeki etkisi Kat Sayısı k = kn/m³ 195% 109% 92% k = kn/m³ 39% 46% 152% Ankastre Temel 40% 50% 58% Ankastre temel varsayımının PY1 perdesinde oluşan en büyük kesme kuvvetleri üzerindeki etkisi Kat Sayısı k = kn/m³ 90% -27% -41% k = kn/m³ 67% 74% 64%

32 28.0 Elastik Döşeme - Elastik Zemin k=24000 kn/m³ Elastik Döşeme - Elastik Zemin k= kn/m³ Elastik Döşeme - Ankastre Temel Rijit Döşeme - Elastik Zemin k=24000 kn/m³ Rijit Döşeme - Elastik Zemin k= kn/m³ Rijit Döşeme - Ankastre Temel Yükseklik (m) Örnek Bina 2 de PY19 perdesinin konumu Moment (knm) Örnek Bina 2 nin 10 katlı modellerinde PY19 perdesine ait moment grafiği +Y yönünde yükleme durumu

33 Rijit döşeme varsayımının PY19 perdesinde oluşan en büyük momentler üzerindeki etkisi Kat Sayısı k = kn/m³ 46% 20% 11% k = kn/m³ -4% 13% 13% Ankastre Temel 8% 9% 8% Ankastre temel varsayımının PY19 perdesinde oluşan en büyük momentler üzerindeki etkisi Kat Sayısı k = kn/m³ 160% 92% 65% k = kn/m³ 36% 51% 50%

34 Örnek Bina 3 e ait kat kalıp planı

35 56.0 Elastik Döşeme - Elastik Zemin k=24000 kn/m³ Elastik Döşeme - Elastik Zemin k= kn/m³ Elastik Döşeme - Ankastre Temel Rijit Döşeme - Elastik Zemin k=24000 kn/m³ Rijit Döşeme - Elastik Zemin k= kn/m³ Rijit Döşeme - Ankastre Temel Yükseklik (m) Örnek Bina 3 te PY1 perdesinin konumu Eksenel Kuvvet (kn) Örnek Bina 3 ün 20 katlı modellerinde PY1 perdesine ait eksenel kuvvet grafiği +Y yönünde yükleme durumu

36 Elastik Döşeme - Elastik Zemin k=24000 kn/m³ Elastik Döşeme - Elastik Zemin k= kn/m³ Elastik Döşeme - Ankastre Temel Rijit Döşeme - Elastik Zemin k=24000 kn/m³ Rijit Döşeme - Elastik Zemin k= kn/m³ Rijit Döşeme - Ankastre Temel 22.4 Yükseklik (m) Örnek Bina 3 te PX9 perdesinin konumu Kesme Kuvveti (kn) Örnek Bina 3 ün 10 katlı modellerinde PX9 perdesine ait kesme kuvveti grafiği +X yönünde yükleme durumu

37 Rijit döşeme varsayımının PX9 perdesinde oluşan en büyük kesme kuvvetleri üzerindeki etkisi Kat Sayısı k = kn/m³ 18% 21% 26% k = kn/m³ 16% 20% 25% Ankastre Temel 8% 15% 18% Ankastre temel varsayımının PX9 perdesinde oluşan en büyük kesme kuvvetleri üzerindeki etkisi Kat Sayısı k = kn/m³ -81% -77% -72% k = kn/m³ -76% -75% -70%

38 Elastik Döşeme - Elastik Zemin k=24000 kn/m³ Elastik Döşeme - Elastik Zemin k= kn/m³ Elastik Döşeme - Ankastre Temel Rijit Döşeme - Elastik Zemin k=24000 kn/m³ Rijit Döşeme - Elastik Zemin k= kn/m³ Rijit Döşeme - Ankastre Temel Yükseklik (m) Örnek Bina 3 te PY8 perdesinin konumu Moment (knm) Örnek Bina 3 ün 20 katlı modellerinde PY8 perdesine ait moment grafiği +Y yönünde yükleme durumu

39 Rijit döşeme varsayımının PY8 perdesinde oluşan en büyük momentler üzerindeki etkisi Kat Sayısı k = kn/m³ 18% 19% 12% k = kn/m³ 17% 18% 11% Ankastre Temel 2% 3% 3% Ankastre temel varsayımının PY8 perdesinde oluşan en büyük momentler üzerindeki etkisi Kat Sayısı k = kn/m³ 137% 128% 112% k = kn/m³ 131% 125% 109%

40 Örnek Bina 4 e ait kat kalıp planı

41 Elastik Döşeme - Elastik Zemin k=24000 kn/m³ Elastik Döşeme - Elastik Zemin k= kn/m³ Elastik Döşeme - Ankastre Temel Rijit Döşeme - Elastik Zemin k=24000 kn/m³ Rijit Döşeme - Elastik Zemin k= kn/m³ Rijit Döşeme - Ankastre Temel Yükseklik (m) Örnek Bina 4 te PX3 perdesinin konumu Eksenel Kuvvet (kn) Örnek Bina 4 ün 20 katlı modellerinde PX3 perdesine ait eksenel kuvvet grafiği +X yönünde yükleme durumu

42 Yükseklik (m) Elastik Döşeme - Elastik Zemin k=24000 kn/m³ Elastik Döşeme - Elastik Zemin k= kn/m³ Elastik Döşeme - Ankastre Temel Rijit Döşeme - Elastik Zemin k=24000 kn/m³ Rijit Döşeme - Elastik Zemin k= kn/m³ Rijit Döşeme - Ankastre Temel Örnek Bina 4 te PX11 perdesinin konumu Kesme Kuvveti (kn) Örnek Bina 4 ün 30 katlı modellerinde PX11 perdesine ait kesme kuvveti grafiği

43 Rijit döşeme varsayımının PX11 perdesinde oluşan en büyük kesme kuvvetleri üzerindeki etkisi Kat Sayısı k = kn/m³ 17% 24% 104% k = kn/m³ 15% 28% 110% Ankastre Temel 4% 3% 2% Ankastre temel varsayımının PX11 perdesinde oluşan en büyük kesme kuvvetleri üzerindeki etkisi Kat Sayısı k = kn/m³ 59% 53% 44% k = kn/m³ 58% 52% 48%

44 56.0 Elastik Döşeme - Elastik Zemin k=24000 kn/m³ Elastik Döşeme - Elastik Zemin k= kn/m³ Elastik Döşeme - Ankastre Temel Rijit Döşeme - Elastik Zemin k=24000 kn/m³ Rijit Döşeme - Elastik Zemin k= kn/m³ Rijit Döşeme - Ankastre Temel Yükseklik (m) Örnek Bina 4 te PX17 perdesinin konumu Moment (knm) Örnek Bina 4 ün 20 katlı modellerinde PX17 perdesine ait moment grafiği

45 Rijit döşeme varsayımının PX17 perdesinde oluşan en büyük momentler üzerindeki etkisi Kat Sayısı k = kn/m³ 21% 25% 18% k = kn/m³ 17% 25% 18% Ankastre Temel 4% 4% 4% Ankastre temel varsayımının PX17 perdesinde oluşan en büyük momentler üzerindeki etkisi Kat Sayısı k = kn/m³ 108% 106% 96% k = kn/m³ 97% 104% 95%

46 Tartışma ve Sonuç Ankastre mesnet varsayımının kesme kuvvetlerine etkisi k = kn/m³ k = kn/m³ 170% 96% -90% -86% Ankastre mesnet varsayımının momentlere etkisi k = kn/m³ k = kn/m³ 160% 131% -85% -73%

47 Tartışma ve Sonuç Rijit döşeme varsayımının kesme kuvvetlerine etkisi k = kn/m³ k = kn/m³ Ankastre Temel 195% 152% 98% -45% -36% -24% Rijit döşeme varsayımının momentlere etkisi k = kn/m³ k = kn/m³ Ankastre Temel 46% 32% 16% -45% -31% -12%

48 Tartışma ve Sonuç Teşekkürler