Çok katlı perdeli sistemlerin yatay yüklere göre sonlu elemanlarla çözümü
Analysis of multi stored and shear walled structural systems under the effect of horizontal loads by using the finite element model
- Tez No: 172231
- Danışmanlar: PROF.DR. AHMET IŞIN SAYGUN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2006
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Yapı Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 162
Özet
ÇOK KATLÎ PERDELİ SİSTEMLERİN YATAY YÜKLERE GORE SONLU ELEMANLARLA ÇÖZÜMÜ ÖZET Bu tez çalışmasında perde sonlu eleman modeli kullanılarak, düşey taşıyıcı eleman olarak perdelerin yer aldığı yalnız perdelerden, perde-çerçevelerden oluşan yapı sistemlerinin elastik hesabı ile göçme yük parametresinin bulunması amacı ile yük artımı yöntemi anlatılmıştır. On bir bölümden oluşan bu çalışmanın, birinci bölümünde, konu ile ilgili yapılan çalışmalar gözden geçirilmiş, çalışmanın amacı ve kapsamı anlatılmıştır. İkinci bölümde, her düğüm noktasında altı yerdeğiştirme parametresi olmak üzere 24 serbestlik dereceli dikdörtgen perde sonlu eleman tanımlanmış, yerdeğiştirme fonksiyonlarının seçiminde kat yüksekliği boyunca kübik değişim, kat hizasında rijit hareket nedeni ile doğrusal değişim kabul edilmiştir. izotrop malzeme kabulü ile perde sonla elemana ait şekildeğiştirme matrisi, rijitlik matrisi ve gerilme matrisi hesaplanarak tablolar halinde verilmiştir. Üçüncü bölümde, doğru eksenli ve prizmatik uzay çubuklarda birinci mertebe teorisine ait çubuk rijitlik matrisi sunulmuştur. Dördüncü bölümde, perde-çerçeveli yapı sistemlerinin elastik hesabı perde ve çubuklara ait düğüm noktası yerdeğiştirme parametrelerinin hepsini kapsayan ortak sistem eksen takım; tanımlanmıştır. Perde ve çubuk sonlu elemanlara ait özel eksen takımından ortak sistem eksen takımına, sonlu elemanların farklı açısal konumlan da göz önüne alınarak dönüşümü sağlayan dönüştürme matrisleri anlatılmıştır. Bilinmeyen sayısını azaltarak hesabını daha hızlı yapılmasını sağlamak amacı ile yapı sistemlerinin kat seviyesinde rijit hareket durumu incelenmiştir. Sistemin hesabı için matris yerdeğiştirme yönteminden yararlanılmıştır. Beşinci bölümde, homojen, izotrop, ideal elasto-plastik malzeme kabulü yapılarak perdelere ait düğüm noktalarında düşey doğrultudaki şekildeğiştirme parametresinin elastik şekildeğiştirme sınırını aşması halinde plastikleşmenin başladığı kabul edilmiştir. Eleman içinde yayık plastik şekildeğiştirmeleri dikkate almak yerine, plastik şekildeğiştirmelerin düğüm noktalarında plastik rölatif yerdeğiştirmeler olarak toplandığı, arada elemanların lineer elastik davranmaya devam ettiği kabulü yapılmıştır. Göçmenin, mesnet düğüm noktalarının biri hariç hepsinde düşey şekildeğiştirmelerince elastik şekildeğiştirme sınır değerine ulaşması veya bir kısmı ulaşmamış olsa bile herhangi bir düğüm noktasında cP plastik şekildeğiştirme sınırının aşılması durumunda oluşacağı kabul edilmiştir. Homojen, XIVizotrop, ideal elasto-plastik malzeme öngörülerek oluşturulan perde sonlu elemanların betonarme malzeme özelliklerini de dikkate alarak kullanımının mümkün olduğu açıklanmıştır. Altıncı bölümde, yalnız perdelerden oluşan sistemlerin lineer elastik olmayan şekildeğiştirmelerinin etkisini de dikkate alarak çözümü için önceden geliştirilen bir yöntem açıklanmıştır. Plastikleşrnenin perde sonlu elemanın düğüm noktalarından birinde oluşması durumunda o düğüm noktasında oluşan ve plastikleşme parametresi olarak isimlendirilen ilave düşey yerdeğiştirme yeni bilinmeyen olarak alınmış, bu bilinmeyenin tayini için sistem rijitlik matrisine satır ve sütun eklenerek, plastikleşen sistemin çözümü yapılmıştır. Özel bir durum olarak geometri bakımından simetrik, yükleme bakımından antimetrik olan sistemlerde aynı yük parametresinde birden fazla simetrik plastikleşme oluşması durumunda sistem rijitiik matrisine sadece bir satır ve bir sütun ilave edilmesi ile çözümün yapılabileceği anlatılmıştır. Yalnız perdelerden oluşan yapı sistemlerinde göçme yük parametresinin hesabı için yük artımı yöntemi anlatılmıştır. Göçme yük parametresinin hesabı için deprem durumuna ait yük katsayıları düşünülerek ilk adımda düşey yük parametresi bir alınarak düşey yükler için çözüm yapılmış, düşey yükler altında plastikleşme oluşmaması öngörülmüştür, ikinci adımda yatay yük parametresi için bir başlangıç değeri alınarak orantı yöntemi ile ilk plastikleşen düğüm noktaları ve bu plastikleşmeye neden olan artım yatay yük parametresi olarak belirlenmekte, göçme yatay yük parametresi belirleninceye kadar bu hesap adımı tekrarlanmaktadır. Yedinci bölümde, perde ve çerçevelerden oluşan yapı sistemlerinde göçme yük parametresinin belirlenebilmesi için, doğru eksenli ve prizmatik çubukların uç kesimlerindeki dönme yerdeğiştirme parametresi plastikleşme parametresi olarak alınmış, plastikleşme durumunda sistem rijitiik matrisine satır ve sütun olarak eklenmesi gereken uç kuvvetleri matrisleri anlatılmıştır. Sekizinci bölümde, perde ve çerçevelerden oluşan yapı sistemlerinde göçme yük parametresinin hesabi için yük artımı yöntemi açıklanmıştır. Dokuzuncu bölümde, yöntemin sayısal uygulamaları için kullanılan Fortran programlama dilinde yazılmış, Microsoft Developer Studio' da derlenmiş olan bilgisayar programı hakkında bilgi verilmiştir. 'Onuncu bölümde, bilgisayar programlarından yararlanılarak altı ve on üç katlı tünel kalıp uygulanan yapı sisteminde çeşitli durumlar için çözümler yapılmış ve elde edilen sonuçlar tablolar şeklinde karşılaştırmıştır. Onbirinci bölümde, bu tez çalışması kapsamında yapılan çalışmalardan elde edilen sonuçlar değerlendirilmiştir. xv
Özet (Çeviri)
ANALYSIS OF MULTI STORED AND SHEAR WALLED STRUCTURAL SYSTEMS UNDER THE EFFECT OF HORIZONTAL LOADS BY USING THE FINITE ELEMENT MODEL SUMMARY Ik this study, a finite wali element modei is used, in addition, for only shear walled or shear wailed and framed structures using this finite waii element working as vertically load bearing eiement, the elastic solution for the analysis of structural systems and a method of load increments in order to calculate collapse safety are demonstrated. The thesis consists of eleven chapters. In the first chapter, after introducing the subject, the results of a literature survey are given and the scope and objectives of the study are explained. In the second chapter, a finite rectangular shear wall element model which has six displacement parameters in every node and totally twenty four degrees freedom are presented. The displacement functions over the finite wall element are assumed as a cubic variation along the storey height and a linear variation in horizontal direction because of the rigid behavior of the floor slab. By the assumption of isotrop material, the deformation, stiffness and stress matrices of the finite shear wall eiement are obtained and tabulated in the thesis. In the third chapter, the stiffness matrix for the linear axial, prismatic, space column and beam elements in the first order theory is given. In the fourth chapter, for the elastic solution of the shear walled and framed structural system, a global coordinate system which includes the nodal displacements of both the finite shear wall and frame elements is redefined. Transformation matrices are given to obtain the transformations, from special coordinate systems of the finite wail element and frame elements to global coordinate system, by considering to be able to take place with different angle in plan of the finite shear wail element and the frame elements in space. The floor slabs can be assumed to be infinitely rigid in their own planes. The in-plane displacement components at nodes located in the rigid planes may be expressed in terms of the displacement components of a selected reference node. Thus, the number of unknowns are reduced substantially. Matrix displacement method is utilized for the solution of the system. In the fifth chapter, the structural members are considered to be made of homogenious, isotrop and ideal eiasto-piastic material, in nodes belonging to the finite wall elements, if d? the vertical deformation parameter, is exceeded the clastic deformation limit, this node is accepted as a plastic node. Öne of the reason of XVIcollapse is that the vertical deformation parameters, dy; in aîî except that one of the foundation nodes are exceeded se, the elastic deformation limit. Another reason is that vertical deformation parameter in anyone of the plastic nodes is over or equal sp, the collapse deformation limit. These are assumptions. ît can be possible that, the finite wall element which is developed by assuming homogenious, isotrop, ideal eiasto - plastic material can be used by considering reinforced concrete material properties, is explained. In the sixth chapter, in order to analyse the system which has only the finite wall elements by considering nonlineer-elastic deformation's effects, a method which was developed before is proposed. In the case of plastic node is belonging to the finite wail element, the supplement vertical displacement, which is occured in the plastic node and as called plastic deformation parameter is chosen as a new unknown. An additional row and a column are added to the system stiffness matrix in order to determine the solution of the system which has plastic nodes is terminated. As a special condition, in the structural system which has symmetrical geometry and antimetrical loads, in case of plastic nodes are more than one at the same horizontal load parameter, similarly, only one line and one column is added to the system stiffness matrix. Hence, it is explained that structural system can be solved. In the structural system which has only the finite wail elements for calculation of the collapse load parameter, a method of load increments is explained. Load parameters belonging to the case of earthquake is used for calculation of the collapse load parameter. In the first step, vertical load parameter is taken as unit. System is solved for constant gravity loads. In the second step, an initial value is chosen for horizontal load parameter. Using a proportion method, the first plastic nodes and supplement horizontal load parameter are obtained. The solution steps are repeated until the collapse horizontal load parameter is found. In the seventh chapter, in the structural systems which include both of the finite wall elements and frame dements, to obtain the collapse load parameter, 4>, the deflection displacement parameters at the end cross-sections of frame elements which have linear axial and prismatic shape are chosen as plastic deformation parameters. In the case of plastic node at the frame element, the end forces, in matrix form, which must be added to the system stiffness matrix as a row and a column are explained. In the eighth chapter, a method of load increments is explained to obtain collapse load parameter in the structural system which includes all of the shear wail and frame elements. In the nineth chapter, the computer program which has been used for the numerical applications of the proposed load increment method for the structural systems that include the finite wail element is explained. This program is compiled in Microsoft Developer Studio. In the tenth chapter, solutions for six and thirteen stored and shear walled structure by considering several cases are given by tables to illustrate the used load increment method, using the computer programs. Also they are compared by each other. The eleventh chapter covers the conclusions obtained with this study. xvn
Benzer Tezler
- The effect of coupling ratio on nonlinear behavior of coupled shear walls
Bağ kiriş katkı oranının boşluklu perdelerin doğrusal olmayan davranışına etkisi
AHMET EMRE TOPRAK
Doktora
İngilizce
2015
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATMA GÜLTEN GÜLAY
YRD. DOÇ. DR. İHSAN ENGİN BAL
- Betonarme perdeli çerçeveli yapılarda perde yerlerindeki değişimlerin yapıların davranışlarına etkisinin incelenmsi
Investigation of the effects of changes in screen places on behaviors of reinforced concrete framed framed buildings
MOHAMMAD NASIM RAHMATY
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
İnşaat MühendisliğiSakarya Üniversitesiİnşaat Yapı Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HÜSEYİN KASAP
- Eğilme momenti taşıma gücü belirli bağ kirişleriyle oluşan boşluklu perdelerin yatay yüklere göre çözümü ve sistemin davranışına etkisi
Başlık çevirisi yok
AHMET REFİK ÖZKAN
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
İnşaat MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MUSTAFA ZORBOZAN
- Çerçeveli ve perdeli çerçeveli sistemlerin hesabına kolonlardaki boy değişiminin etkisi
The Differential column shortening due to the gravity loads, and the effects of the construction sequence in frame analysis
NUR AZADE ÇEHRELİ
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
İnşaat MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZEKERİYA POLAT
- Boşluklu perdeli sistemlerin davranışında temel rijitliği ve zemin karakteristiklerinin etkisi
The Effect of foundation rigidity and ground characteristics to the behaviour of coupled shear wall systems
MESUT AKSOY