Comparison of finite element method and applied element method used in structural engineering mechanics
Yapısal mühendislik mekaniğinde kullanılan sonlu elemanlar yöntemi ile uygulamalı elemanlar yönteminin karşılaştırması
- Tez No: 796613
- Danışmanlar: PROF. DR. HACİ MURAT ARSLAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Çukurova Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışma, betonarme (BA) yapıların ilerleyici çökmesini analiz etmek için iki farklı mühendislik yöntemi olan Sonlu Elemanlar Yöntemi (FEM) ve görece yeni olan Uygulamalı Elemanlar Yöntemi'nin (AEM) etkinliğini karşılaştırmayı amaçlamaktadır. Özellikle, beş çarpı beş boyutlu bir BA yapı modeli, SAP2000 ve ELS programları kullanılarak oluşturulmuş ve analiz edilmiştir. Çalışma, değişen sönüm oranları altında, farklı döşeme kalınlıkları ve çeşitli döşeme modellerinin, aşamalı eleman kaldırma sürecine etkisini 2 ayrı yöntem (FEM, AEM) bakımından inceler. Toplamda, 2 farklı mühendislik yöntemi, 6 farklı döşeme modeli, 3 farklı döşeme kalınlığı ve 3 farklı sönüm oranı içeren 54 senaryo oluşturulmuştur. Her analiz için, 3 saniye aralıklarla üç aşamalı kolon çekme işlemi gerçekleştirilmiştir. Üç taşıyıcı çıkarıldıktan sonra köşe kolonun yer değiştirme değerleri her iki programda karşılaştırılmıştır. SAP2000'de beş farklı döşeme tipi analiz edilirken, ELS programında üç yönde yaylarla birbirine bağlanmış küp veya küboid şekilli elemanlardan oluşan döşeme kullanılmıştır. ELS programında, her döşeme parçasına hem kesme hem de eğilme davranışını ele almak için“ince yapı düzeltme faktörü”uygulanmıştır. AEM, parçacıkların birbirinden ayrılmasına kopmasına izin verirken, FEM lineer elemanlar kullanır ve dağıtılmış plastisite kavramıyla ilişkilidir. Çalışmanın bulguları, FEM ve AEM senaryolarının performansını karşılaştıran grafikler ile sunulmaktadır. Sonuçlar, AEM modelinin daha rijit olduğunu ve kısa bir süre içinde (0-1 saniye civarında) sönümlendiğini, FEM modellerinin ise 2-3 saniyede sönümlendiğini göstermektedir. Rijitliği nedeniyle, ELS modeli, SAP2000 kabuk-katmanlı döşeme modeline daha yakın sonuçlar sağlamıştır. Döşeme kalınlığındaki artış, SAP2000 modelinin rijitliğini arttırır ve deplasman azalmasında etkilidir. Buna karşılık, AEM temelli katı modelde ağırlık artışı daha fazla deplasman ile sonuçlanmıştır. Çalışma yüksek rijitlik ve çok aşamalı analiz durumlarında AEM'in FEM'e uygun kullanışlı bir alternatif olduğunu göstermiştir.
Özet (Çeviri)
This study aims to compare the effectiveness of two different engineering methods, the Finite Element Method (FEM) and the relatively new Applied Element Method (AEM), in analyzing progressive collapse of reinforced concrete (RC) structures. Specifically, a five-span five-bay RC structure model was created and analyzed using SAP2000 and ELS programs. The study investigates the effect of different slab thicknesses and types on the progressive collapse process, as well as the impact of varying damping ratios. In total, 54 scenarios were created, consisting of 2 distinct engineering methods, 6 different slab models, 3 varying slab thicknesses, and 3 different damping ratios. For each analysis, a three-stage column pull was executed at 3-second time intervals. The displacement values of the corner column after removing three columns were compared in both programs. In SAP2000, five different slab types were analyzed, while the ELS program used cube- or cuboid-shaped elements connected by springs in three directions. A“thin structure correction factor”was applied to each slab piece in the ELS program to consider both shear and flexure behavior inside the elements. AEM allows particles to separate from each other, while FEM uses linear elements and is associated with the distributed plasticity concept (fiber hinges). The findings of the study were presented in graphical form, comparing the performance of FEM and AEM. The results indicate that the AEM model is more rigid, with models damped within a short period of time (around 0-1 seconds), while the FEM-based models took almost 2-3 seconds to damp. Due to its rigidity, the ELS model provides results closer to the SAP2000 shell-layered model. Increasing the slab thickness has a greater impact on the rigidity of the SAP2000 model, providing and contributing more to its resilience. Conversely, in the AEM-based solid model, an increase in deck weight leads to more displacement. Overall, the study demonstrates that both methods are suitable for progressive collapse analysis, with the AEM method being a useful alternative to FEM, especially in cases where the structures are highly rigid or there are many element removal from the structure in terms of computational time. The results of this study provide valuable insights into the application of AEM in structural engineering, which may help to improve the design and safety of RC structures in the future.
Benzer Tezler
- Sınıf II maloklüzyon tedavisinde kullanılan carriere motion ve herbst apareylerinin 3 boyutlu sonlu elemanlar yöntemi (3 dımensıonal fınıte element method - 3D fem) ile karşılaştırılması
Comparison of carriere motion and herbst appliances used in class ii malocclusion treatment with 3 dimensional finite element method (3D fem)
ORHUN EREN
Diş Hekimliği Uzmanlık
Türkçe
2022
Diş HekimliğiHatay Mustafa Kemal ÜniversitesiOrtodonti Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HAKKI YILMAZ
- Çekimli tedavilerde infrazigomatik kreste farklı boy ve çaplarda uygulanan mini vidaların çevre dokular ve ortodontik diş hareketi üzerine etkilerinin sonlu elemanlar analiz metoduyla karşılaştırılması
Comparison of the effects of mini screws of different lengths and diameters applied to the infrazygomatic crescent in extraction treatments on surrounding tissues and orthodontic tooth movement using finite elements method
ALİ KAĞAN AKKAYA
Doktora
Türkçe
2025
Diş HekimliğiSağlık Bilimleri ÜniversitesiOrtodonti Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERSİN YILDIRIM
- Patella kırıklarının tespiti için tasarlanmış yeni nesil implantın gergi bandı yöntemiyle biyomekanik olarak karşılaştırılması ve sonlu eleman analizi
Biomechanical comparison of new generation implant designed for fixation of patella fractures with tension band method and finite element analysis
AHMET ÜLKER
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2021
Ortopedi ve TravmatolojiKarabük ÜniversitesiOrtopedi ve Travmatoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. UYGAR DAŞAR
- Hex ve non-hex vidalı dayanaklarla hazırlanan implant üstü restorasyonların sonlu elemanlar analiz yöntemi ile karşılaştırılması
Comparison of implant supported restorations produced with hex and non-hex screw abutments concept with finite element analysis method
HASAN ALPAY ÇELİK
Diş Hekimliği Uzmanlık
Türkçe
2021
Diş HekimliğiHatay Mustafa Kemal ÜniversitesiProtetik Diş Tedavisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ZORTUK
- Tek taraflı dudak damak yarıklı hastalarda farklı maksiller ilerletme yöntemlerinin maksillofasiyal bölgede yarattığı stres dağılımı ve olası hareket miktarlarının geleneksel yöntem olan diş destekli yüz maskesi tedavisi ile karşılaştırılması: sonlu elemanlar analizi
Comparison of the stress distribution and possible amount of movement created by different maxillary advancement methods in the maxillofacial region in patients with unilateral cleft lip and palate compared to the traditional method of tooth supported face mask treatment: finite element analysis
GÜLESER AKDEMİR
Diş Hekimliği Uzmanlık
Türkçe
2023
Diş HekimliğiHacettepe ÜniversitesiOrtodonti Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HANDE GÖRÜCÜ COŞKUNER