doĞrusal olmayan analİz İÇİn kullanilan tİcarİ ... · •moment-eğrilik İlişkilerinin...

DOĞRUSAL OLMAYAN ANALİZ İÇİN KULLANILAN TİCARİ PROGRAMLARIN ÇERÇEVE SİSTEMLER İÇİN

KARŞILAŞTIRILMASI

YÜKSEK LİSANS TEZİ

İbrahim GENCER

İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı

Yapı Mühendisliği Programı

Tez Danışmanı: Yrd. Doç. Dr. Barış ERKUŞ

Sunum Tarihi: 22.12.2015

İçindekiler

22.12.2015 Doğrusal Olmayan Program Karşılaştırmaları 2

• Tez Çalışmasının Amacı ve Kapsamı

• Malzeme (beton ve çelik) Modellerinin Karşılaştırılması

• Moment-Eğrilik İlişkilerinin Karşılaştırılması

• Yapısal Sistemlerin Doğrusal Olmayan Analiz Sonuçlarının

Karşılaştırılması

• Konsol Kolon Yapısal Sistem

• Tek Katlı Tek Açıklıklı Yapısal Sistem

• Çok Katlı Çok Açıklıklı Yapısal Sistem

Tez Çalışmasının Nedeni


• Performansa dayalı tasarım yönetmelikleri

• Doğrusal olmayan analiz yöntemleri üzerine yapılan

araştırmalar ve geliştirmeler

• Bilgisayar teknolojilerinin gelişmesi

• Akademik programların ticarileşmesi

• Yeni yönetmelik kapsamı

Tez Çalışmasının Amacı ve Kapsamı


Çerçeve tipi yapılar için, doğrusal olmayan analiz yapabilen ve

pratikte de sıklıkla kullanılan ticari programların

karşılaştırılmasıdır.

Tez Çalışmasının Kapsamı


TEZ ÇALIŞMASI

A Dayanım-Şekildeğiştirme İlişkilerinin Karşılaştırılması

Sap2000

Xtract

DBYBHY07

B Moment-Eğrilikİlişkilerinin Karşılaştırılması

Sap2000

Xtract

C Betonarme Yapısal Sistemlerin Karşılaştırılması

Sonraki Slayt

Tez Çalışmasının Kapsamı



C1 Konsol Kolon Yapısal Sistem

C2 Tek Katlı Tek Açıklıklı Yapısal Sistem

C3 Çok Katlı Çok Açıklıklı Yapısal Sistem

Ticari Programlar

Sap2000

Perform3D

Doğrusal Olmayan Analiz Yöntemleri

Statik

Dinamik

Doğrusal Olmayan Modeller

Yığılı Plastik Mafsal

‘M’ Mafsal

‘PM’ Mafsal

Fiber Mafsal

Eksenel Yük

Var

Sabit

Değişken

Yok

A. Dayanım-Şekildeğiştirme İlişkilerinin Karşılaştırması


TEZ ÇALIŞMASI

A Dayanım-Şekildeğiştirme İlişkilerinin Karşılaştırılması

Sap2000

Xtract

DBYBHY07

‘Material’ Menüsünden tanımlanan

Dayanım-Şekildeğiştirme ilişkisi

‘Section Designer’ Menüsünden tanımlanan

Dayanım-Şekildeğiştirme ilişkisi

A. Dayanım-Şekildeğiştirme Karşılaştırması• Sap2000 Malzeme Menüsü Yöntemi Karşılaştırması

• Sap2000 Farklı Versiyonların Karşılaştırılması

0

10

20

30

40

0 0,001 0,002 0,003 0,004

Da

ya

nım

(M

pa

)

Şekil Değiştirme

S14-(M-U) S15-(M-U) S16-(M-U)

0

10

20

30

40

0 0,005 0,01 0,015 0,02

Da

ya

nım

(M

pa

)

Şekil Değiştirme

S14-(M-C) S15-(M-C) S16-(M-C)


•M : Malzeme Menüsü Yöntemi

•U : Sargısız Malzeme Modeli

•C : Sargılı Malzeme Modeli

• Sargısız Malzeme Modeli Karşılaştırması • Sargılı Malzeme Modeli Karşılaştırması

A. Dayanım-Şekildeğiştirme Karşılaştırması• Sap2000 Malzeme Menüsü Yöntemi Karşılaştırması

• Sap2000, Xtract ve DBYBHY-07

0

10

20

30

40

0 0,001 0,002 0,003 0,004

Da

ya

nım

(M

pa

)

Şekil Değiştirme

Sap2000-(M-U) "DBYBHY" Xtract Unconfined

0

10

20

30

40

0 0,005 0,01 0,015 0,02

Da

ya

nım

(M

pa

)

Şekil Değiştirme

Sap2000-(M-C) "DBYBHY" Xtract Confined




•C : Sargılı Malzeme Modeli

• Sargısız Malzeme Modeli Karşılaştırması • Sargılı Malzeme Modeli Karşılaştırması

5 Mpa

A. Dayanım-Şekildeğiştirme Karşılaştırması• Sap2000 Section Designer Yöntemi Karşılaştırması

• Sap2000, Xtract ve DBYBHY-07

0

10

20

30

40

0 0,005 0,01 0,015 0,02

Da

ya

nım

(M

pa

)

Şekil Değiştirme

Sap2000-(S-C)-(M-U) Sap2000-(S-C)-(M-C)



•S : S.D. Yöntemi


•C : Sargılı Malzeme Modeli• Sap2000 Section Designer Yöntemi

Karşılaştırması • Sap2000, Xtract ve DBYBHY-07 Karşılaştırması

0

10

20

30

40

0 0,005 0,01 0,015 0,02

Da

ya

nım

(M

pa

)

Şekil Değiştirme

Sap2000-(M-C) "DBYBHY"

Xtract Confined S14-(S-C)-(M-C)

A. Dayanım-Şekildeğiştirme Karşılaştırması• Donatı Çeliği Karşılaştırması

• Sap2000 (Malzeme Menüsü Yöntemi), Xtract ve DBYBHY-07

-800000

-600000

-400000

-200000

0

200000

400000

600000

800000

-0,15 -0,1 -0,05 0 0,05 0,1 0,15

Da

ya

nım

( M

Pa)

Şekildeğiştirme

Sap2000 V14 Sap2000 V15 Sap2000 V16

-800000

-600000

-400000

-200000

0

200000

400000

600000

800000

-0,15 -0,1 -0,05 0 0,05 0,1 0,15

Da

ya

nım

( M

Pa)

Şekildeğiştirme

Sap2000 V14 DBYBHY Çelik Xtract


• Sap2000 Versiyon Karşılaştırması • Sap2000, Xtract ve DBYBHY-07 Karşılaştırması

• Sap2000 farklı versiyonları arasındaki sonuçlar aynıdır.

• Malzeme Menüsü ve Section Designer Yöntemleri kullanılarak yapılan

karşılaştırmalarda, malzeme modelinin seçimi kesite etki etmediği gözlenmiştir.

• Sap2000, Xtract ve DBYBHY-07, Beton malzeme modelleri her iki yöntem içinde

farklılıklar gözlenmiştir.

• Sap2000, Xtract ve DBYBHY-07, Donatı malzeme modelleri için yaklaşık aynı

dayanım-şekildeğiştirme sonuçları verdiği gözlenmiştir.

A. Bölümü Değerlendirmesi

Dayanım-Şekildeğiştirme Karşılaştırmaları



TEZ ÇALIŞMASI

B Moment-Eğrilikİlişkilerinin Karşılaştırılması

Sap2000

Xtract

B. Moment-Eğrilik İlişkilerinin Karşılaştırması

B. Moment-Eğrilik Karşılaştırması• Sap2000 Section Designer Yöntemleri


M/K-1 M/K-2 M/K-5 M/K-9 M/K-10

Kabuk Betonu

(Malz. Menü)U U U U U

Kabuk Betonu

(S.D. Menü)- - - U U

Çekirdek Betonu

(Malz. Menü)C C C C U

Çekirdek Betonu

(S.D. Menü)C U C C C

Donatı A A M M M

U: Sargısız

C: Sargılı

A: Otomatik

M: Elle

50 cm

50

cm

4∅30

∅10/10

fyk:420 Mpa

fck: 30 MPa

Kabuk Betonu

Çekirdek Betonu

M : Moment

K : Eğrilik

B. Moment-Eğrilik Karşılaştırması• Sap2000 Section Designer Yöntemleri


M/K-1M/K-2M/K-5M/K-9M/K-10

U: Sargısız

C: Sargılı

A: Otomatik

M: Elle

M : Moment

K : Eğrilik

B. Moment-Eğrilik Karşılaştırması• Sap2000 Section Designer Yöntemleri Karşılaştırması

• Sap2000 ve Xtract Programları

0

50

100

150

200

250

300

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25

Mo

men

t (k

Nm

)

Eğrilik (1/m)

M/K-01 Xtract

0

50

100

150

200

250

300

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25

Mo

men

t (k

Nm

)

Eğrilik (1/m)

M/K-02 M/K-01


M : Moment

K : Eğrilik

Çekirdek

Beton S.D.

Menüsü Sargılı

Çekirdek

Beton S.D.

Menüsü

Sargısız


0

50

100

150

200

250

300

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25

Mo

men

t (k

Nm

)

Eğrilik (1/m)

M/K-05 M/K-01

Donatı

Program

KontrollüDonatı

Kullanıcı

Kontrollü

0

50

100

150

200

250

300

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25

Mo

men

t (k

Nm

)

Eğrilik (1/m)

M/K-09 M/K-10

Çekirdek

Beton

Malzeme

Menüsü

SargısızÇekirdek

Beton

Malzeme

Menüsü Sargılı


M : Moment

K : Eğrilik



M : Moment

K : Eğrilik

0

50

100

150

200

250

300

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25

Mom

ent

(kN

m)

Eğrilik (1/m)

M/K-01 M/K-02 M/K-05 M/K-09 M/K-10 Xtract

• Sap2000 programı ile Xtract programı arasında kesitin plastikleşen bölgesinde farklı

sonuçlar elde edilmiştir.

• Sap2000 programı Section Designer içerisinde kesitler farklı yollar ile tanımlanabilir.

Bu seçeneklerin sonuçları plastikleşen bölgede farklı değerler vermektedir.

• Donatının kullanıcı kontrollü yada program kontrollü olarak girilmesinin sonuçları

farklılıklar gözlenmiştir.

• Bütün opsiyonların karşılaştırılması sonucunda birbiriyle benzeşen iki opsiyon vardır.

Fakat bu opsiyonların tanımlanması ise birbirinden farklıdır.

B. Bölümü Değerlendirmesi

Moment-Eğrilik Karşılaştırmaları




C1 Konsol Kolon Yapısal Sistem

Ticari Programlar

Sap2000

Perform3D


Statik

Dinamik



‘M’ Mafsal

‘PM’ Mafsal

Fiber Mafsal

Eksenel Yük

Var

Sabit

Değişken

Yok

C. Betonarme Yapısal Sistemlerin Karşılaştırması


Yapısal Eleman Mafsal Tipleri• Moment-Dönme Mafsalı

• Eksenel Yük-Moment Mafsalı

• Fiber Mafsalı

Lp

Lp =0.5h DBYBHY-07’den

alınmıştır. Fiber parçalara

ayrılmış kesit

Eksenel Yük-Moment

Etkileşim Mafsalı

Moment-Dönme Mafsalı

C1. Konsol Kolon Yapısal Sistem• İtme Analizi

• Sap2000 ve Perform3D

• Taban Kesme Kuvveti-Tepe Deplasman Karşılaştırması

0

50

100

150

200

250

300

0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,1 0,11 0,12 0,13 0,14 0,15

Ta

ba

n K

esm

e K

uv

vet

i (k

N)

Tepe Deplasman (m)

Sap2000 Perform3D

0

50

100

150

200

250

300

0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,1 0,11 0,12 0,13 0,14 0,15

Ta

ba

n K

esm

e K

uv

vet

i (k

N)

Tepe Deplasman (m)

Sap2000 Perform3D


• Eksenel Yük Yok (P = 0) • Eksenel Yük Var (P = 0.2fckAc)

C1. Konsol Kolon Yapısal Sistem• İtme Analizi



0

50

100

150

200

250

300

0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,1 0,11 0,12 0,13 0,14 0,15

Ta

ba

n K

esm

e K

uv

vet

i (k

N)

Tepe Deplasman (m)

Perform3D Sap2000

0

50

100

150

200

250

300

0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,1 0,11 0,12 0,13 0,14 0,15

Ta

ba

n K

esm

e K

uv

vet

i (k

N)

Tepe Deplasman (m)

Sap2000 Perform3D



C1. Konsol Kolon Yapısal Sistem• Zaman Tanım Aralığında Analiz


• Kolon Mafsal Momenti-Plastik Dönme Karşılaştırması

-600

-400

-200

0

200

400

600

-0,04 -0,03 -0,02 -0,01 0 0,01 0,02 0,03 0,04

Ma

fsa

l M

om

enti

(K

nm

)

Plastik Dönme (Rad)

SAP2000 PERFORM3D

-850

-700

-550

-400

-250

-100

50

200

350

500

650

800

-0,04 -0,02 0 0,02 0,04 0,06 0,08

Ma

fsa

l M

om

enti

(K

nm

)

Plastik Dönme (Rad)

SAP2000 PERFORM3D



• Sap2000 ve Perform3D programı karşılaştırılmıştır.

• Eksenel yükün olmadığı ve olduğu durumlarda plastik mafsallı model için aynı taban

kesme kuvvetleri hesaplanmıştır. Fakat fiber mafsallı modelde farklı hesaplanmıştır.

• Zaman tanım aralığında yapılan analiz sonuçlarında akma moment değerleri yaklaşık

aynı olduğu gözlenmiştir.

C1. Bölümü Değerlendirmesi

Konsol Kolon Yapısal Sistem Karşılaştırması




C2 Tek Katlı Tek Açıklıklı Yapısal Sistem

Ticari Programlar

Sap2000

Perform3D


Statik

Dinamik



‘M’ Mafsal

‘PM’ Mafsal

Fiber Mafsal

Eksenel Yük

Var

Sabit

Değişken

Yok

Yapısal Sistem Kesitleri• Kolon ve Kiriş Kesit Mafsal Modelleri


Model-1 (Plastik Mafsal) Model-2 (Fiber Mafsal)

Ko

lon K

esit

i

Kolon Eksenel Yük-Moment

Mafsalı Kolon Fiber Mafsalı

Kir

iş K

esit

i

Kiriş Moment-Dönme Mafsalı Kiriş Fiber Mafsalı

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,1 0,11 0,12 0,13 0,14 0,15

Ta

ba

n K

esm

e K

uv

vet

i (k

N)

Tepe Deplasman (m)

Sap2000_PlastikMafsal_ManuelSap2000_PlastikMafsal_AutoPerform3D_PlastikMafsal

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,1 0,11 0,12 0,13 0,14 0,15

Ta

ba

n K

esm

e K

uv

vet

i (k

N)

Tepe Deplasman (m)

Sap2000_Fiber_ManuelSap2000_Fiber_AutoPerform3D_Fiber

C2. Tek Katlı Tek Açıklıklı Yapısal Sistem

• İtme Analizi




Eksenel Yük Sabit (0.2fck Ac)

Model-1 (Kolon PM Mafsalı / Kiriş M/ϴ Mafsalı) Model-2 (Kolon Fiber Mafsalı / Kiriş Fiber Mafsalı)

0

20

40

60

80

100

120

140

0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05

Ma

fsa

l M

om

enti

(k

Nm

)

Plastik Dönme (rad)

Sap2000_PlastikMafsal_ManuelSap2000_PlastikMafsal_AutoPerform3D_PlastikMafsal

0

20

40

60

80

100

120

140

0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05

Ma

fsa

l M

om

enti

(k

Nm

)




• İtme Analizi


• Kiriş Mafsal Momenti-Plastik Dönme Karşılaştırması




0

200

400

600

800

1000

1200

0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1

Ma

fsa

l M

om

enti

(k

Nm

)


Sap2000_PlastikMafsal_Manuel

Sap2000_PlastikMafsal_Auto

Perform3D_PlastikMafsal

0

200

400

600

800

1000

1200

0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1

Ma

fsa

l M

om

enti

(k

Nm

)




• İtme Analizi







• Zaman Tanım Aralığında Analiz









• Kolon Eksenel Yük-Moment Karşılaştırması









Eksenel Yük Doğrusal Artan







Eksenel Yük DeğişkenModel-1 (Kolon PM Mafsalı / Kiriş M/ϴ Mafsalı) Model-2 (Kolon Fiber Mafsalı / Kiriş Fiber Mafsalı)

• Sap2000 programı ile yapılan analiz sonuçları, Xtract tarafından hesaplanan mafsal

özellikleri ile yapılan analiz sonuçlarından çok farklı değerler verdiği gözlenmiştir.

• Fiber ve Plastik mafsal modelleri, zaman tanım aralığında yapılan analiz sonuçlarına

göre, farklılık göstermektedir.

• Yapılan her iki analiz sonuçlarına göre, Plastik mafsallı modeller ile Fiber mafsallı

modellerin sonuçları kendi içerisinde yaklaşık aynı akma momenti vermektedir. Fakat

birbiriyle olan karşılaştırmalarda farklılıklar vardır.


Tek Katlı Tek Açıklıklı Yapısal Sistem Karşılaştırması




C3 Çok Katlı Çok Açıklıklı Yapısal Sistem

Ticari Programlar

Sap2000

Perform3D


Statik

Dinamik



‘M’ Mafsal

‘PM’ Mafsal

Fiber Mafsal

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6

Ta

ba

n K

esm

e K

uv

vet

i (k

N)

Tepe Deplasman (m)




0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6

Ta

ba

n K

esm

e K

uv

vet

i (k

N)

Tepe Deplasman (m)

Sap2000_Fiber_Manuel

Sap2000_Fiber_Auto

Perform3D_Fiber

C3. Çok Katlı Çok Açıklıklı Yapısal Sistem

• İtme Analizi (Modal şekil kullanılarak yapılmıştır.)





0

20

40

60

80

100

120

140

160

0 0,01 0,02 0,03 0,04

Ma

fsa

l M

om

enti

(k

Nm

)





0

20

40

60

80

100

120

140

160

0 0,01 0,02 0,03 0,04

Ma

fsa

l M

om

enti

(k

Nm

)



Sap2000_Fiber_Auto

Perform3D_Fiber







0

100

200

300

400

500

600

700

0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05

Ma

fsa

l M

om

enti

(k

Nm

)

Plastik Dönme(rad)




0

100

200

300

400

500

600

700

0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05

Ma

fsa

l M

om

enti

(k

Nm

)

Plastik Dönme(rad)


Sap2000_Fiber_Auto

Perform3D_Fiber













ag

ag

Kocaeli Deprem

Kaydı

• Genel olarak elemanların analiz sonuçlarına göre, akma moment değerleri aynı

olmasına karşın plastik dönme değerleri birbirinden farklıdır.

• Plastik mafsal ile Fiber mafsal arasındaki taban kesme kuvvetleri birbirinden farklıdır.

• Sap2000 programı tarafından hesaplanan mafsal modelli sonuçlar ile Xtract ile

hesaplanan analiz sonuçları arasından çok ciddi farklar olduğu gözlenmiştir.


Çok Katlı Çok Açıklıklı Yapısal Sistem Karşılaştırması


Da

ya

nım

(f c

)

Şekil Değiştirme (ԑ)

"Sargılı" "Sargısız"

fcc

fc

ԑc

ԑc max

• Sap2000 farklı versiyonları arasındaki sonuçlar aynıdır.

• Malzeme Menüsü ve Section Designer Yöntemleri kullanılarak yapılan karşılaştırmalarda, malzeme modelinin seçimi kesite etki etmediği gözlenmiştir.

• Sap2000, Xtract ve DBYBHY-07, Beton malzeme modelleri her iki yöntem içinde farklılıklar gözlenmiştir.

• Sap2000, Xtract ve DBYBHY-07, Donatı malzeme modelleri için yaklaşık aynı dayanım-şekildeğiştirmesonuçları verdiği gözlenmiştir.

Sonuçlar

A. Dayanım-Şekildeğiştirme İlişkileri


• Sap2000 programı ile Xtract programı arasında kesitin plastikleşen bölgesinde farklı sonuçlar elde edilmiştir.

• Sap2000 programı Section Designer içerisinde kesitler farklı yollar ile tanımlanabilir. Bu seçeneklerin sonuçları plastikleşen bölgede farklı değerler vermektedir.

• Donatının kullanıcı kontrollü yada program kontrollü olarak girilmesinin sonuçları farklıklar gözlenmiştir.

• Bütün opsiyonların karşılaştırılması sonucunda birbiriyle benzeşen iki opsiyon vardır. Fakat bu opsiyonların tanımlanması ise birbirinden farklıdır.

Sonuçlar

B. Moment-Eğrilik İlişkileri


• Sap2000 ve Perform3D programları karşılaştırılmıştır.

• İtme analiz sonuçlarına göre, Taban kesme kuvveti-Tepe deplasman sonuçları aynı olduğu gözlenmiştir.

• Zaman tanım aralığında yapılan analiz sonuçlarına göre, akma moment değerleri yaklaşık aynı hesaplanmıştır.

• Eksenel yükün olmadığı ve olduğu durumlarda plastik mafsallı model için aynı taban kesme kuvvetleri olduğu gözlenmiştir. Fakat fiber mafsallı modelde farklı değerler hesaplanmıştır.

Sonuçlar

C1. Konsol Kolon Yapısal Sistem



• Eksenel yükün çeşitli opsiyonlarında analizler yapılmıştır.

• Sap2000 programı ile Xtract programında hesaplanan mafsal modelli yapısal sistem arasından çok ciddi sonuç farklılıkları oluştuğu gözlenmiştir.

• Yapılan analiz sonuçlarına göre, Plastik mafsallı modeller ile Fiber mafsallı modellerin sonuçları kendi içerisinde yaklaşık aynı akma momenti verdiği gözlenmiştir. Fakat birbiriyle olan karşılaştırmalarda farklılıklar vardır.

Sonuçlar




• İtme analizi sonuçlarına göre, Fiber mafsallı modeller, Plastik mafsallı modellere göre daha az taban kesme kuvveti almaktadır.

• Sap2000 programı ile Xtract programında hesaplanan mafsal modelli yapısal sistem arasından çok ciddi sonuç farklılıkları olduğu gözlenmiştir.

• Zaman tanım aralığında yapılan analiz sonuçlarına göre, mafsalların akma moment değerlerinin aynı olmasına rağmen, mafsal dönme değerleri farklılık göstermektedir.

Sonuçlar



Teşekkürler.

doĞrusal olmayan analİz İÇİn kullanilan tİcarİ ... · •moment-eğrilik İlişkilerinin...

Documents