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: 116
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
- Structural analysis of thin/thick composite box beams using finite element method
İnce/kalın kompozit kutu kirişlerin sonlu elemanlar yöntemi ile yapısal analizi
BUSE TUĞÇE TEMUÇİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖZGE ÖZDEMİR
- Talaş kaldırma işleminin sonlu elemanlar yöntemi yardımıyla analizi
Başlık çevirisi yok
VAHİT KAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MUZAFFER ERTEN
- Active vibration control of beams and plates using piezoelectric trnasducers
Kirişler ve plakların piezolelektrik transdüserler kullanılarak aktif titreşim kontrolü
OĞUZHAN ÖZGÜL
Yüksek Lisans
İngilizce
2003
Makine MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. EŞREF EŞKİNAT
- Dış basınca maruz takviyeli silindirik kabukların yapısal stabilitesinin incelenmesi
An investigation on structural stability of ring stiffened cylindrical shells subjected to external pressure load
BÜLENT FIRAT
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. YALÇIN ÜNSAN