Bilgi Bankası
COMOSYS ile Temellerin Analizi
Gönderen Soner Baş on 23 November 2014 15:40

COMOSYS’te temelleri isterseniz üst yapı ile birlikte isterseniz üst yapıdan bağımsız olarak modelleyebilir ve analizini yapabilirsiniz. Her iki yaklaşımın da avantajları ve dezavantajları vardır. Bu iki yoldan hangisini seçeceğiniz mühendis olarak sizin kararınızdır.

  1. Eğer temelinizde farklı oturmalar (differential settlement) bekliyorsanız ve bu durumun üst yapıya etkisini görmek istiyorsanız üst yapı ile birlikte analiz etmek doğru yaklaşım olabilir. Ancak şunu unutmayınız: eğer temeli doğrusal olmayan davranışa sahip çekme almayan elastik yaylar ile modelleyecekseniz Response Spectrum (tepki spektrumu) ile dinamik analizi yapamazsınız. Çünkü response spectrum analiz metodu süperpozisyon varsayımına bağlıdır ve doğrusal bir analiz metodudur. Dolayısıyla doğrusal olmayan analizlerde kullanılamaz. Bu durum programın bir kısıtlaması değil, o metodun bir kısıtlamasıdır.
  2. Eğer niyetiniz sadece temel boyutlarına karar vermek ise temel için ayrı bir model oluşturmak daha doğru bir yaklaşım olabilir. Bu durumda üst yapının kolon reaksiyonlarını temellere yük olarak etki ettirebilirsiniz. 

 

Sonlu Elemanlar Metodu ile Temel Analizi

Temelleri sonlu elemanlar metodu ile analiz ederken doğrusal davranışa sahip (elastik) yaylar veya doğrusal olmayan davranışa sahip (çekme almayan elastik) yaylar ile modelleyebilirsiniz. Her iki durumda da izlenecek yol hemen hemen aynıdır ve aşağıda anlatılan adımlar ile gerçekleştirilir. Eğer temelde hiç bir noktada kalkma (uplift) olmuyorsa her iki metod da aynı sonucu verecektir.

  1. Zemini temsil edecek yayları tanımlamak için Modeling menüsü altındaki Materials... komutunu çalıştırınız. Alternatif olarak F3 tuşuna bastıktan sonra arama kutucuğuna “materials” (tırnaklar olmadan) yazarak da aynı komuta ulaşabilirsiniz.
    1. Komutu çalıştırdıktan sonra görüntülenen dialog kutusunda Add New butonuna tıklayarak yeni malzeme tanımlama dialog kutusunu görüntüleyiniz.
    2. Material Name metin kutusunu kullanarak malzemenize bir isim veriniz.
    3. En üstte, sağda yer alarn Type seçmeli listesinden “Uniaxial Material” tipini seçiniz. Alttaki bölüm değişecek ve bu kez malzeme davranışının tipine seçebileceğiniz bir seçme kutusu görüntülenecektir. Bu seçme kutusunu kullanarak doğrusal analiz için “Elastic”, doğrusal olmayan analiz için “Elastic Compression Only” malzeme tipini seçiniz.


    4. Yine aynı bölümde görüntülenen Use for ground springs tik kutusuna tik atınız. Bunu yaptığınızda Subrage Modulus adında yeni bir metin kutusu görüntülenecektir. Bu kutucuğa “zemin yatak katsayısını” giriniz. Unutmayınız; bu dialog kutusundaki metin kutularına girdiğiniz değerler yine dialog kutusnda en altta görüntülenen vuvvet (Force) ve uzunluk (Length) birimleri cinsindendir. Örneğin zemin yatak katsayınız 2500 t/m3 ise Subgrade modulus metin kutusuna 2500 değerini girmeden önce bu birim kutucuklarından “ton” ve “m” seçmeniz gerekir.
    5. OK butonuna tıklayarak malzeme tanımlamasını bitiriniz ve dialog kutusunu kapatınız.
    6. Yeni yaratılan malzeme “Materials” listesinde en altta görüntülenecektir.
  2. Temelinizi Supershell elemanları kullanarak modelleyiniz. Temelin melzeme cinsini ve kalınlığını (eğer farklı farklı kalınlıkta bölgeler varsa birden fazla Supershell elemanı tanımlayarak bunu modelleyebilirsiniz) Supershell nesnesinin dialog kutusundan ayarlayabilirsiniz.
  3. Bu aşamada temele etki eden yükleri tanımlamak gerekiyor. Eğer temeli üst yapı ile birlikte modelleyecekseniz bu aşamada sadece temele etki eden yayılı yükleri tanımlamak yeterli olabilir. Bu sizin analizinizde ne tür yükleri göz önüne almak istediğinize göre değişebilir. Temeli üst yapıdan bağımsız analiz etmek istiyorsanız bu durumda üst yapının kolon reaksiyonlarını temele yük olarak etki ettirmek için yardımcı bir araç kullanacağız. Bu aracın nasıl çalıştığını bir sonraki başlıkta anlatacağım. Bu iki yaklaşımdan bağımsız olarak, bir yüzey elemanına (Supershell nesnesine) yük tanımlamak için aşağıdaki komutlar mevcut:
    1. Düzgün yayılı veya değişken yayılı yükler için Surface Load komutunu kullanabilirsiniz. Bu komuta Analysis Input Tools araç çubuğundaki ilgili buton vasıtası ile veya Loads menüsü altındaki Assign Surface Loads menü seçeneği ile ulaşabilirsiniz. Tabii ki her zaman olduğu gibi F3 tuşuna basarak komutun adınının bir kısmını (örneğin “surface loads” – tırnaklar olmadan) yazarak erişmek de mümkün.
    2. Yüzeye etki eden noktasal yükler oluşturmak için Super Shell Tools araç çubuğu üzerindeki Super Shell Point Load butonu vasıstası ile ya da Modeling -> Super Shell menüsü altındaki Create Point Load Distributer menü seçeneği ile ulaşabilirsiniz. Alternatif bir yol olarak F3 tuşuna bastıktan sonra arama kutucuğuna “point load” (tırnaklar olmadan) ifadesini girerseniz yine aynı komuta ulabilirsiniz.
    3. Yüzeye etki eden çizgisel yükler oluşturmak için Super Shell Tools araç çubuğu üzerindeki Super Shell Line Load butonu vasıstası ile ya da Modeling -> Super Shell menüsü altındaki Create Line Load Distributer menü seçeneği ile ulaşabilirsiniz. Alternatif bir yol olarak F3 tuşuna bastıktan sonra arama kutucuğuna “line load” (tırnaklar olmadan) ifadesini girerseniz yine aynı komuta ulabilirsiniz.
  4. Sırada temeli temsil eden yüzey elemanlarına (supershell nesneleri) zemin yaylarını atamak var. Bunun için:
    1. İlgili supershell nesnelerini seçtikten sonra Enter tuşuna basarak supershell nesnesinin dialog kutusunu görüntüler ve üstteki Settings sekmesini seçeriz.
    2. Yaylar Automatic Ground Springs adlı bölümde tanımlanır. Tanımlayacağımız yaylar hangi serbestlik derecesi yönünde olacaksa o yöne ait satırdaki seçmeli listeden daha önce (birinci adımda) tanımladığımız ve malzeme listesine eklediğimiz tek eksenli malzemeyi seçeriz. Örneğin zemin yaylarımız global Z ekseni doğrultusunda ise UZ ile belirtilen satırdaki seçme kutusundan ilgili zemin malzemesini seçeriz. Bu satırda seçmeli liste kutusunun hemen solunda yer alan metin kutusu seçtiğimiz yay sabiti için bir ölçek faktörüdür. Bu değer varsayılan olarak 1.0 değerindedir ve normal şartlar altında değiştirmemiz gerek yoktur. Ancak istersek bu faktörü kullanarak ilgili zemin yayının yay sabitini arttırabilir veya azaltabiliriz. OK butonuna tıklayarak dialog kutusunu kapatırız ve yüzey elemanlarına zemin yaylarını atamış oluruz.
  5. Zemin yaylarını tanımladık, ancak yapımız henüz yatay yönlerde tutulu değil. Sadece düşey yükler altında analiz yapıyor olsak bile eğer yapının yatay yönde hareket etmesini engellemezsek analizi yapamayız. Zira, yapıda bir mekanizma oluşacağı için matris çözümü tamamlanamayacaktır. Yapıyı yatay yönde sabitlemek için iki farklı yol izleyebiliriz:
    1. Temelde bir kaç noktada (en az iki farklı nokta)  global X ve Y yönlerinde mesnet tanımlarız. Supershell nesneleri için mesnet tanımlamaları Super Shell Tools araç çubuğundaki Restraint Point ya da Restraint Line butonları ile veya Modeling -> Super Shell menüsündeki Add Point Restraint ve Add Line Restraint komutları ile yapılır. Burada dikkat edilmesi gereken husus bu mesnet noktalarını oluşturduktan sonra bunların özellikler dialog kutusunu açıp doğru serbestlik derecelerinin tutulmasını sağlamaktır. Z yönünde yaylar tanımladığımızı düşünerek bu yöndeki serbestlik derecesinin mesnetlenmediğine dikkat etmek gerekir. Ayrıca dönme serbestlik derecelerinin de mesnetlenmemesi gerekir.




    2. Yapının yatay yönde yeterince tutulmasını engellemek için bir diğer metod ise yatay yönlerde de temelin altında yaylar tanımlamaktır. Bu işlem aynı düşey yöndeki yayların tanımlanmasında olduğu gibi yapılır ancak aşağıdaki noktalara dikkat edilmelidir.
      1. Birinci adımdaki açıklamaları takip ederek “Uniaxial Material” tanımı yapılır. Ancak bu sefer malzeme davranışı sadece “Elastic”  olarak seçilmelidir.
      2. Yatayda kullanılacak malzeme için zemin yatak katsayısı alanına düşeydeki yay için kullandığımız değer girilebilir. Böyle olması durumunda bir sonraki adımda ölçek faktörü alanına 100 veya 1000 gibi bir rakam girebiliriz. Diğer bir deyişle yatay yöndeki yayları hem tamamen elastik hem de düşey yöndekinden iki veya üç mertebe daha rijit tanımlıyoruz.
      3. Temeli oluşturan yüzey elemanlarını seçtikten sonra Enter tuşuna basarak özellikler dialog kutusunu görüntüleriz. Settings sekmesinde Automatic Ground Springs bölümünde global X ve Y yönleri için seçmeli liste kutularında az önce oluşturduğumuz yatay yay malzemesini seçeriz. Ölçek faktörü olarak da 1000 gibi yüksek bir değer girerek prensipte yapının yatay yönde hareket etmesini engelleriz.

  6. Son olarak hangi yük kombinasyonlarının doğrusal olmayan analiz metodu ile analiz edileceğini belirtmemiz gerekir. Doğrusal olmayan analizde süperpozisyon geçerli olmadığı için yükler analizden önce kombine edilir. Dolayısı ile sadece işaretlenmiş yük kombinasyonları için doğrusal olmayan analiz yapılır. Eğer herhangi bir yük kombinasyonunu doğrusal olmayan analiz için işaretlemezseniz yapınızda doğrusal olmayan elemanlar olsa bile (örneğin çekme almayan zemin yayları) yapı sadece doğrusal (lineer) olarak analiz edilir. Bir yük kombinasyonunu doğrusal olmayan analizde kullanmak üzere işaretlemek için
    1. Load Case Settings dialog kutusunu görüntüleyin. Bunu, Analysis Input Tools araç çubuğu üzerindeki Load Cases butonu aracılığı ile ya da Loads menusü altından Create Load Case/Combo komutunu çalıştırarak yapabilirsiniz.
    2. Bu dialog kutusunda Load Combo sekmesine geçiniz. Doğrusal olmayan analiz için kullanmak istediğiniz yük kombinasyonlarını sol üstteki Load Combo List adlı listeden seçiniz. Ctrl tuşuna basılı tutarak seçerseniz çoklu seçim yapabilirsiniz. İstediğiniz yük kombinasyonları seçili iken listenin sağındaki bölmede yer alan Solve as nonlinear analysis tik kutusuna tik atınız. Doğrusal olmayan analiz için işaretlediğiniz yük kombinasyonlarının içerisinde response spectrum yükleme durumlarının olmadığından emin olunuz! Aksi takdirde bu kombinasyonlar için hesaplanan sonuçlar anlamsız olacaktır.
    3. OK butonuna tıklayarak dialog kutusunu kapatabilirsiniz.

Bu adımlardan sonra temeliniz (tek başına veya üst yapı ile birlikte modellenmiş olabilir) analize hazır. Şunu unutmayınız ki doğrusal olmayan analiz metodu iteratif bir analiz metodudur. Doğrusal olmayan bir analiz her zaman sonuca yakınsamayabilir (converge etmeyebilir). Örneğin devrilme momentleri belirli bir denge değerinin üstünde ise temel çok fazla dönebilir. Bunun sonucunda iterasyonlarda bütün yaylarda kalkma oluşmaya başlar ve sonuçta zeminin hiç bir dayanımı kalmaz. Bir mekanizma ile sonuçlanan bu durumdan dolayı analiz tamamlanamaz. Mühendis olarak bu tür durumları irdelemeniz gereklidir.

(5 oy)
Bu makale yararlı
Bu makale yararlı değil

Yorumlar (0)