Genel - Mustafa Kutanis
Transkript
Genel - Mustafa Kutanis
TMMOB İNŞAAT MÜHENDİSLERİ ODASI SAKARYA ŞUBESİ UBESİ SAP2000 v11.08 BAŞ BAŞLANGIÇ LANGIÇ DÜZEYİ ZEYİ KURS PROGRAMI DERS 1: Statik Çözümleme Genel Bilgiler Yapı Sistemlerinin İdealleştirilmesi, Matematik Modelleme Sap2000 Grafik Arayüzü Haziran-Temmuz 2008 Adapazarı 01.07.2008 DR.MUSTAFA KUTANİS SLIDE 1 TASARIM SÜRECİ KONSEPT MATEMATİK MODELLEME ANALİZ–STATİK ve DİNAMİK ÇÖZÜMLEME TASARIM – KESİT HESABI DETAYLANDIRMA ÇİZİM METRAJ-MALİYET 01.07.2008 DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ SLIDE 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. 01.07.2008 Developed the original three-dimensional earthquake analysis programs SAP, 1969, ETABS, 1973, SAP80 1980 and SAP90 1990. 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., http://www.computersandstructures.com http://csiberkeley.com/ 01.07.2008 http://www.comp-engineering.com/ DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ SLIDE 4 Başlangıç Düzeyi Konular Süre (24 saat) Statik Çözümleme Genel Bilgiler Yapı Sistemlerinin İdealleştirilmesi, Matematik Modelleme [ introduction.ppt ] 2 saat Sonlu Elemanlar (Lokal, Global) Sap2000 Kabulleri [Basic_ppt; Sap2000_ppt] 2 saat Sap2000 Grafik Arayüzü [Live] 1saat STATİK ANALİZ Kiriş-Çerçeve-Perde-Kafes, Döşeme Sistem Modelinin Oluşturulması, Grid, Joint, Constraint, Rijit Diyafram saat Malzeme Özelliklerinin Tanıtılması Kesit Özelliklerinin Tanıtılması, Oluşturulması Yüklerin Tanıtılması, Yük Tipleri, Yük kombinasyonları Statik Çözümleme; Sonuçların yorumlanması saat 01.07.2008 DİNAMİK ANALİZ Kiriş-Çerçeve-Perde-Kafes, Döşeme Dinamik Analiz Genel Bilgiler Kütle merkezi, rijitlik merkezi, Kayma merkezi saat 2007 Türk Deprem Şartnamesi’nde Deprem Hesap Yöntemleri saat Spektral Analiz saat Link Elemanlar ve Zaman Tanım Alanında Hesap saat Yapı Sistemlerinin Kapasitelerinin Belirlenmesi Statik İtme-Push-Over Analizi saat Program çıktılarının oluşturulması ve incelenmesi saat Boyutlandırma (Betonarme’ hesaba kısa bir bakış) saat DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ SLIDE 5 ŞARTNAME - CODES 01.07.2008 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 Tasarım Süreci r: resist, dayanım, sunulan 01.07.2008 d: design, tasarım, gereken, yük DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ SLIDE 7 Yapısal Analiz (1/2) 01.07.2008 (Varsayımlar) Yapı Sistemi → İdealleştirilmiş Sistem → Hesap Modeli Statik çözümlemesi yapılan yapı değildir!.. Onun matematik modelidir. DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ SLIDE 8 Modeling and Analysis of Building 01.07.2008 SAP 2000 DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ SLIDE 9 01.07.2008 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 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 01.07.2008 Kütle merkezi, dışmerkezlik, diyafram... Zemin... Lineer Elastik, Homojen, İzotrop mu? DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ SLIDE 11 01.07.2008 Örnek: Davranış spektrumu→Tasarım Spektrumu DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ SLIDE 12 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. 01.07.2008 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 01.07.2008 Yapı statiğinde yapılan kabuller DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ SLIDE 14 Yapı statiğinde yapılan kabuller 01.07.2008 Bunun sonucu olarak kuvvet-yerdeğiştirme ilişkileri lineer olacak ve SÜPERPOZİSYON kuralı geçerli olacaktır. DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ SLIDE 15 01.07.2008 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 Yapı statiğinde yapılan idealleştirmeler 01.07.2008 Eleman birleşim noktaları rijittir. DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ SLIDE 17 01.07.2008 kafeslerde DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ SLIDE 18 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 (?) 01.07.2008 Yapay dn SLIDE 19 DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ SLIDE 20 01.07.2008 DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ 01.07.2008 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) 01.07.2008 Hareketli Mesnetler (Roller) Elastik Mesnetler DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ SLIDE 22 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] 01.07.2008 4. Davranışta taşıyıcı olmayan elemanlarda etkili. Bölme duvarlar gibi.. SLIDE 23 DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ Eleman türlerine bağlı olarak b L 01.07.2008 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 DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ SLIDE 24 Eleman türlerine bağlı olarak (....devam) 01.07.2008 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 01.07.2008 Eleman türlerine bağlı olarak (....devam): Plak DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ SLIDE 26 01.07.2008 Eleman türlerine bağlı olarak (....devam): Perde DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ SLIDE 27 01.07.2008 Eleman türlerine bağlı olarak (....devam): Levha ve Kabuk DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ SLIDE 28 Eleman türlerine bağlı olarak (....devam) 01.07.2008 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 2 B Elemanlar (Levha tip) Truss and Beam Elements (1D,2D,3D) Plane Stress, Plane Strain, Axisymmetric, Plate and Shell Elements (2D,3D) 01.07.2008 2B ve 3B Model 3-9 nodlu. Kalınlık 3 B Elemanlar (Brik tip) 3B Model DR. MUSTAFA 6-20 Nodlu. Brick Elements KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ SLIDE 30 Yapı sistemlerinin sınıflandırılması: İlettikleri yüklere bağlı olarak 01.07.2008 Kablolu sistemler Kemer Çubuk Kiriş Kolon Kabuk, Plak DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ SLIDE 31 KABLO-ZİNCİR 01.07.2008 Sadece çekme kuvveti alır DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ SLIDE 32 KEMERLER 01.07.2008 Sadece basınç kuvveti alır DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ SLIDE 33 Çubuklar 01.07.2008 Sadece eksenel çekme veya basınç kuvvetlerini taşır DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ SLIDE 34 01.07.2008 DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ SLIDE 35 kiriş 01.07.2008 Kirişler-Eğilmeye Çalışan Elemanlar DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ SLIDE 36 kolon 01.07.2008 Kolonlar- Eğilmeye ve basınca çalışan DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ SLIDE 37 01.07.2008 Plak Kabuk DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ SLIDE 38 Yapısal formlar- yapı sistemleri: Çerçeve (a) Real Structure (b) Solid Model (c) 3D Plate-Frame (d) 3D Frame 01.07.2008 (e) 2D Frame Fig. 1 Various Ways to Model a Real Struture DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ SLIDE 39 01.07.2008 Kemer; 3B Katı Model DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ SLIDE 40 01.07.2008 Yapısal formlar- yapı sistemleri: Kafes düzlem veya kafes SLIDE 41 DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ SLIDE 42 01.07.2008 DR. MUSTAFA KUTANİS SAÜ İNŞ.MÜH. BÖLÜMÜ