DERS 1: Statik Çözümleme Genel Bilgiler Yapı Sistemlerinin İdealleştirilmesi, Matematik Modelleme Sap2000 Grafik Arayüzü

Transkript

1 TMMOB İNŞAAT MÜHENDM HENDİSLERİ ODASI SAKARYA ŞUBESİ SAP2000 v11.08 BAŞLANGI LANGIÇ DÜZEYİ KURS PROGRAMI DERS 1: Statik Çözümleme Genel Bilgiler Yapı Sistemlerinin İdealleştirilmesi, Matematik Modelleme Sap2000 Grafik Arayüzü Haziran-Temmuz 2008 Adapazarı DR.MUSTAFA KUTANİS SLIDE 1 TASARIM SÜRECİ KONSEPT MATEMATİK MODELLEME ANALİZ STATİK ve DİNAMİK ÇÖZÜMLEME TASARIM KESİT HESABI DETAYLANDIRMA ÇİZİM METRAJ-MALİYET DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ SLIDE 2

2 SAP2000 PROGRAMI SAP (1969) Wilson, Edward L. SAP IV (1973) E.Wilson ve K.J. Bathe K.J. Bathe ADINA SAP80 (1983) E.Wilson ve Ashraf Habibullah SAP90 (1990) E.Wilson (Emekli) Wilson, Edward L. Developed the original three-dimensional earthquake analysis programs SAP, 1969, ETABS, 1973, SAP and SAP Developed the computer programs SMIS, 1963, and CAL, 1976, for the Computer Assisted Learning of static and earthquake analysis of structural systems. These programs have been used worldwide at over 100 Universities. DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ SLIDE 3 SAP2000 SAP2000 (1998) Copyright Computers & Structures, Inc., DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ SLIDE 4

3 Sonlu Elemanlar (Lokal, Global) Sap2000 Kabulleri [Basic_ppt; Sap2000_ppt] Sap2000 Grafik Arayüzü [Live] Başlangıç Düzeyi Konular Statik Çözümleme Genel Bilgiler Yapı Sistemlerinin İdealleştirilmesi, Matematik Modelleme [ introduction.ppt ] Süre (24 saat) 2 saat 2 saat 1saat STATİK ANALİZ Kiriş-Çerçeve-Perde-Kafes, Döşeme Sistem Modelinin Oluşturulması, Grid, Joint, Constraint, Rijit Diyafram Malzeme Özelliklerinin Tanıtılması Kesit Özelliklerinin Tanıtılması, Oluşturulması Yüklerin Tanıtılması, Yük Tipleri, Yük kombinasyonları Statik Çözümleme; Sonuçların yorumlanması saat saat DİNAMİK ANALİZ Kiriş-Çerçeve-Perde-Kafes, Döşeme Dinamik Analiz Genel Bilgiler Kütle merkezi, rijitlik merkezi, Kayma merkezi 2007 Türk Deprem Şartnamesi nde Deprem Hesap Yöntemleri Spektral Analiz Link Elemanlar ve Zaman Tanım Alanında Hesap Yapı Sistemlerinin Kapasitelerinin Belirlenmesi Statik İtme-Push-Over Analizi saat saat saat saat saat Program çıktılarının oluşturulması ve incelenmesi Boyutlandırma (Betonarme hesaba kısa bir bakış) saat saat DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ SLIDE 5 ŞARTNAME - CODES Neden? Hardy Cross: Aptalları ve Madrabazları Dışlamak için Why? To keep out the fools and the rascals. Hardy Cross çok büyük bir insandı. Bu büyük adam ne demiş: Analizden sayısal sonuçlar elde edilir. Cahil mühendisler yapılan varsayımları unutarak çıkan sayıları gerçek sanıp bunların problemin çözümü olduğuna inanırlar. DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ SLIDE 6

4 Tasarım Süreci r: resist, dayanım, sunulan d: design, tasarım, gereken, yük DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ SLIDE 7 Yapısal Analiz (1/2) (Varsayımlar) Yapı Sistemi İdealleştirilmiş Sistem Hesap Modeli Statik çözümlemesi yapılan yapı değildir!.. Onun matematik modelidir. DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ SLIDE 8

5 Modeling and Analysis of Building SAP 2000 DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ SLIDE 9 Yapısal Analiz (2/2) Yapısal analiz yararlı ve zorunlu. Ancak varsayımlar nedeni ile elde edilen sonuçlar kesin olmaktan çok uzaktır. Varsayımlar değiştirilirse sonuçlar da değişir. Mühendis bu varsayımların esiri olmamalı. Sayılar davranışın daha iyi anlaşılması için yol gösterici. Karar, bu sayılar, davranış bilgisi, önsezi ve tecrübe ile değerlendirilerek verilmeli. Davranışı anlamaya çalışmadan, sayılara güvenerek oluşturulan bir yapı, deprem sırasında sağlıklı bir davranış göstermeyebilir. Bilgisayarlar, parametreleri değiştirip çok sayıda analiz yapmak için yararlı. Çok sayıda analiz karara daha fazla yardımcı olur. DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ SLIDE 10

6 Varsayımlar!... Yapı sistemlerinin modellerken; Çubuk sistem; Rijit birleşim; Mesnetler,. gibi Statik çözümleme yaparken; Lineer elastik; Küçük deformasyonlar; Süperpozisyon kuralı Yüklerle ilgili; Deprem yükleri noktasal ; Tasarım spektrumu Dayanımla (malzeme) ile ilgili; Tüm yapıda homojen dağılım; Hook kanunu,. Rijitlik (?), Dinamik davranış Kütle merkezi, dışmerkezlik, diyafram... Zemin... Lineer Elastik, Homojen, İzotrop mu? DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ SLIDE 11 Örnek: Davranış spektrumu Tasarım Spektrumu DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ SLIDE 12

7 Betonarme acayip bir malzeme; elastik değil, doğrusal değil, homojen değil, izotropik değil, davranışı geçmişe bağlı, davranışı geçmişte uygulanan yüklere bağlı çok karmaşık davranışı olan bir malzemedir. Betonarmede, yapı elemanlarının eylemsizlik momentleri ve elastisite modülünu doğru olarak bulmak mümkün değil. Çünkü elastide modüle zamanın bir fonksiyonu olarak değişiyor, kirişte veya kolonda da çatlaklar başladıktan sonra eylemsizlik momenti eleman boyunca değişiyor, sabit değildir. RİJİTLİK, zamana ve yük geçmişine göre değişir (!). Elastisite modülü E, yükleme hızı, eksenel yük düzeyi ve zamanla büyük çapta değişir (üçte birine kadar azalması doğaldır). Betonarmede servis yükleri altında, çatlama; deprem de ise yer yer akma olur. Bu durumda EI=?? DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ SLIDE 13 Yapı statiğinde yapılan kabuller DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ SLIDE 14

8 Yapı statiğinde yapılan kabuller Bunun sonucu olarak kuvvet-yerdeğiştirme ilişkileri lineer olacak ve SÜPERPOZİSYON kuralı geçerli olacaktır. DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ SLIDE 15 Yapı statiğinde yapılan kabuller Superpozisyon kuralı: Yapının geometrisi yükleme sırasında değişirse Yapının kuvvet-yerdeğiştirme ilişkisi lineer davranış göstermezse (non-lineer) durumlarında uygulanamaz. DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ SLIDE 16

9 Yapı statiğinde yapılan idealleştirmeler Eleman birleşim noktaları rijittir. DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ SLIDE 17 kafeslerde DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ SLIDE 18

10 Düğüm noktaları/ Mesnetler /Mafsallar Elemanların birbiri ile birleştikleri noktalara düğüm noktası (nod) denir. Doğal dn Elemanların birleşim noktaları Mesnetler Serbest üçlar (?) Mafsallar Eleman kesitinin değiştiği noktalar (?) Yapay dn DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ SLIDE 19 DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ SLIDE 20

11 Düğüm noktaları/ Mesnetler /Mafsallar DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ SLIDE 21 Mesnetler Bir taşıyıcı sistemdeki tepkileri başka bir taşıyıcı sisteme veya ortama ileten yapı elemanlarına mesnet denir. Ankastre Mesnet (Fixed) Sabit Mesnet (Hinge support) Hareketli Mesnetler (Roller) Elastik Mesnetler DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ SLIDE 22

12 B/A Yapıların Deprem Dayanımı İle İlgili Gerçekler 1. Yer hareketini ve yapıda oluşturduğu kuvvetleri tam olarak kestirmek olanaksızdır. Ancak tahmin edilebilir, doğru dürüst bilmeye imkân yok. 2. Yapı şiddetli depremler altında ancak elastik olmayan deformasyonlar yaparak ayakta kalabilir. Davranış elastik değildir. 3. Yapının davranışı, yer hareketi kadar, yapının dinamik özelliklerine bağlıdır (kütle, rijitlik (stiffness), sönüm). 4. Varsayımlar konusunda en az ± %40 hata [Uğur Ersoy] 4. Davranışta taşıyıcı olmayan elemanlarda etkili. Bölme duvarlar gibi.. DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ SLIDE 23 Eleman türlerine bağlı olarak 1- boyutlu elemanlar: 2 boyutu uzunluğunun, üçüncü boyutunun yanında çok küçük olan elemanlardır. KAFES KABLO KİRİŞ, KOLON sabit enkesitli, değişken enkesitli doğru eksenli, eğri eksenli L b DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ SLIDE 24

13 Eleman türlerine bağlı olarak (...devam) 2-boyutlu (yüzeysel elemanlar). Kalınlığı diğer iki boyutunun yanında küçük olan elemanlar. Plak: Düzlemine dik yükler etkisindeki; Levha: Düzlemi içindeki yükler etkisinde olan; Perde: Düzlemi içinde ve düzlemine dik yükler etkisindeki; Kabuk: Eğri yüzeyli elemanlardır DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ SLIDE 25 Eleman türlerine bağlı olarak (...devam): Plak DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ SLIDE 26

14 Eleman türlerine bağlı olarak (...devam): Perde DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ SLIDE 27 Eleman türlerine bağlı olarak (...devam): Levha ve Kabuk DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ SLIDE 28

15 Eleman türlerine bağlı olarak (...devam) 3-boyutlu elemanlar: Her 3 boyutu da aynı önemde olan elemanlar: Kalın, plak, kalın kabuk, temel blokları, baraj gövdesi DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ SLIDE 29 Eleman Boyutları 1 B Elemanlar (Kiriş tip) 1B 2B, 3B Model 2-3 nodlu (düğüm noktalı) A, I Truss and Beam Elements (1D,2D,3D) 2 B Elemanlar (Levha tip) 2B ve 3B Model 3-9 nodlu. Kalınlık Plane Stress, Plane Strain, Axisymmetric, Plate and Shell Elements (2D,3D) 3 B Elemanlar (Brik tip) 3B Model 6-20 Nodlu. Brick Elements DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ SLIDE 30

16 Yapı sistemlerinin sınıflandırılması: İlettikleri yüklere bağlı olarak Kablolu sistemler Kemer Çubuk Kiriş Kolon Kabuk, Plak DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ SLIDE 31 KABLO-ZİNCİR Sadece çekme kuvveti alır DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ SLIDE 32

17 KEMERLER Sadece basınç kuvveti alır DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ SLIDE 33 Sadece eksenel çekme veya basınç kuvvetlerini taşır Çubuklar DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ SLIDE 34

18 DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ SLIDE 35 kiriş Kirişler-Eğilmeye Çalışan Elemanlar DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ SLIDE 36

19 kolon Kolonlar- Eğilmeye ve basınca çalışan DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ SLIDE 37 Plak Kabuk DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ SLIDE 38

20 Yapısal formlar- yapı sistemleri: Çerçeve (a) Real Structure (b) Solid Model (c) 3D Plate-Frame (d) 3D Frame (e) 2D Frame Fig. 1 Various Ways to Model a Real Struture DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ SLIDE 39 Kemer; 3B Katı Model DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ SLIDE 40

21 Yapısal formlar- yapı sistemleri: Kafes düzlem veya kafes DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ SLIDE 41 DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ SLIDE 42