İNM 415 GEOTEKNİK MÜHENDİSLİĞİNDE SAYISAL ÇÖZÜMLEMELER

Transkript

1 T.C. SAKARYA ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ÖĞRETİM YILI BAHAR YARIYILI İNM 415 GEOTEKNİK MÜHENDİSLİĞİNDE SAYISAL ÇÖZÜMLEMELER Yrd.Doç.Dr. Sedat SERT Geoteknik Anabilim Dalı

2 PLAXIS: ZEMİN MEKANİĞİ VE KAYA MEKANİĞİ PROBLEMLERİNİN SONLU ELEMANLAR METODU İLE ANALİZİ İÇİN GELİŞTİRİLMİŞ BİR YAZILIM

3

4 Dersin Öğrenme Çıktıları 1) Plaxis v2d yazılımının yapabilirliklerini örnekler. 2) Sondaj loglarından korelasyon yaparak temsili geoteknik model oluşturabilir. 3) Laboratuvar deneylerinden Plaxis için kullanılacak veriyi belirler. 4) CPT arazi deneylerinden Plaxis için kullanılacak veriyi belirler. 5) Plaxis te elde ettiği sonuçları yorumlar. 6) Sonlu eleman tekniğine uygun ağ oluşturur. 7) Plaxis yazılımı ile kademeli inşaat benzetimi kurar. 8) Kazıklı yayılı temel benzeri üç boyutlu problemin 2 boyutlu modelini oluşturabilir.

5 DEĞERLENDİRME SİSTEMİ YARIYIL İÇİ ÇALIŞMALARI SAYISI KATKI YÜZDESİ Ara Sınav 1 40 Kısa Sınav 2 20 Ödev 2 40 Toplam 100 Yıliçinin Başarıya Oranı 60 Finalin Başarıya Oranı 40 Toplam 100

6 PLAXIS, Geoteknik Mühendisliği projelerinde yerdeğiştirme ve taşıma gücü analizleri için özel olarak geliştirilmiş bir sonlu eleman paket programıdır.

7 Basitleştirilmiş veri girişi sayesinde karışık sonlu eleman modellerinin kolayca oluşturulabilmesi, hesaplanabilmesi ve sonuçların ayrıntılı biçimde grafikler halinde ve sayısal olarak sunulabilmesi programa kullanıcı dostu olma özelliğini kazandırmaktadır. Programı ilk kez eline alan bir kullanıcı birkaç saatlik eğitimden sonra yeni modeller oluşturmaya başlayabilir.

8 Ana Menü Genel Kısayol Çubuğu Geometri Kısayol Çubuğu Cetvel Çizim Alanı Başlangıç Noktası Klavyeden Giriş Koordinat Göstergesi

9

10 Yarma Dolgu Geoteknik Problemlere Örnekler Yüzeysel Temel Derin Temel Zemin-Yapı Etkileşimi Rijit Dayanma Yapıları Tünel Destekli Gömülü Perde

11 Güvenlik Yerel Göçme Toptan Göçme

12 Farklı Model Özellikleri Düzlem Zorlanma (Plane Strain) Eksenel Simetrik (Axisymmetry)

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25 MODELLEMEDE GENEL YAKLAŞIM Her yeni proje için öncelikli olarak geometrik modelin oluşturulması gerekir. Geometrik model, gerçek problemi temsil edecek şekilde noktalar (point), noktaların birleştirilmesinden oluşan çizgiler (line) ve çizgilerin birbirine eklenmesinden meydana gelen kapalı alanlardan (cluster) oluşturulur. POINT=>LINE=>CLUSTER

26 NOKTALAR (POINT): Çizgilerin başlangıç ve bitişlerinde, Ankraj yerlerinin ve tekil yüklerin uygulama yerlerinin belirlenmesinde, Sonlu eleman ağının bölgesel olarak hassaslaştırılmasında, Sınır şartlarının tanımlanmasında kullanılırlar.

27 ÇİZGİLER (LINE): Modelin geometrik olarak fiziksel sınırlarının belirlenmesinde, Zemin tabakalarının ayrılmasında, Yapım aşamalarının belirlenmesinde, Palplanş perde, duvar, kazık gibi yapısal elemanların oluşturulmasında, Sonlu eleman ağının bölgesel olarak hassaslaştırılmasında, Sınır şartlarının tanımlanmasında kullanılırlar.

28 KAPALI ALANLAR (CLUSTER): Çizgiler tarafından oluşturulurlar. Otomatik olarak tanınırlar. Herhangi bir kapalı alan içinde zemin özellikleri aynıdır. Dolayısıyla zemin tabakalarını temsil ederler. Bir kapalı alan içinde yapılan işlem, bu alan içinde kalan ağın tüm elemanları için yapılmış demektir.

29 Geometrik modelde zemin tabakalarının, yapısal elemanların, yapım aşamalarının ve yüklemelerin tanımlanması gerekir. Model sınırları sonuçların etkilenmeyeceği kadar geniş seçilmelidir. Geometrik modelin oluşturulmasından sonra sonlu eleman ağı otomatik olarak üretilir. Bir sonlu eleman ağında üç çeşit bileşen tanımlanabilir: elemanlar (elements), düğüm noktaları (nodes) ve gerilme noktaları (stress points).

30 ELEMANLAR (ELEMENTS): Sonlu elemanlar ağı üretilirken kapalı alanlar üçgen elemanlara bölünürler. Programda ilk yaklaşım (default) olarak bu üçgen zemin elemanları 6 düğüm noktalı olarak üretilirler. Buna ek olarak, gerilmelerin ve özellikle eksenel simetrik problemlerde yenilme yükünün (failure load) daha hassas olarak hesaplanabilmesi için 15 düğüm noktalı elemanlar da kullanılmaktadır. 15 düğümlü elemanların kullanıldığı modellerde doğal olarak hesap süresi daha uzun olmaktadır.

31 DÜĞÜMNOKTALARI(NODES): 15 düğüm noktalı bir elemanda 15 düğüm noktası, 6 düğüm noktalı bir elemanda da 6 düğüm noktası bulunmaktadır. Yerdeğiştirmeler düğüm noktalarında hesaplanır. Plaxis programında yük-yerdeğiştirme grafiklerinin görülebilmesi için düğüm noktalarının önceden seçilmesi gerekir. Her bir çözüm için 10 düğüm noktası sınırlaması vardır.

32 GERİLME NOKTALARI (STRESS POINTS): Gerilmeler, gerilme noktalarında (Gaussian integration points, stress points) hesaplanır. 15 düğümlü bir üçgen elemanda 12, 6 düğümlü bir elemanda ise 3 gerilme noktası vardır. Gerilme-zorlanma diyagramlarının görülebilmesi için hesap öncesinde seçim yapılması (en fazla 10) gerekir.

33 ELEMAN TİPLERİ Zemin Elemanı Kiriş Elemanı ArayüzeyElemanı Ankraj Elemanı Geotekstil Elemanı Zemin Elemanları 15 Düğüm Noktalı Eleman Düğüm Noktaları Gerilme Noktaları 6-Düğüm Noktalı Eleman

34 Duvar, Plak ve Kabuk Elemanları 3 Noktalı Kiriş 5 Noktalı Kiriş Eğilme Momentleri Normal Kuvvetler ve Kesme Kuvvetleri

35 Arayüzey Elemanı (interface element) Ankraj Elemanı (Anchor Element) Geotekstil Elemanı Elastik Davranış Zemin Donatısı

36 YAPISAL MODELLER Mohr-Coulomb Modeli Hardening-Soil Modeli Soft-Soil Modeli Soft-Soil-Creep Modeli ANALİZ TÜRLERİ Deformation Consolidation Staged Construction Safety Factor Groundwater Flow Updated Mesh Mohr-Coulomb Modeli Genelde Kullanılan Model İleri Zemin Modelleri Hardening-Soil Modeli Soft-Soil Modeli Soft-Soil-Creep Modeli

37

38

39

40