Kesit Analizi Nasıl Kullanılır

Fiber Kesit Analizi#

StructuralMind'da yer alan doğrusal olmayan fiber kesit analizi, kesiti çok sayıda küçük parçaya böler, her parçaya kendi birim şekildeğiştirmesini ve o şekildeğiştirmeye karşılık gelen gerilmeyi atar, sonra bunları kesit üzerinde toplar ve kesit üzerindeki kuvvetlerle dengeyi sağlayacak şekilde analiz eder. Böylece kesitin taşıma gücü tek bir kapalı bağıntıdan değil, malzeme eğrilerinin kendisinden çıkar. Bunun karşılığı, betonun ve çeliğin gerçek davranışını seçebilmek ve kesitin yalnız taşıdığı momenti değil o momente hangi eğrilikte ulaştığını da görmektir.

Hesabı oluşturma#

Betonarme bir kesitin analizini yapabilmek için Hesap Galerisi'nden Fiber Kesit Analizi'ni seçiniz ve "Hesaba Başla" ile projenize ekleyiniz. Ekran ikiye ayrılır. Solda girdi paneli, sağda dört sekme görürsünüz: Kesit, Moment-Eğrilik, Etkileşim Diyagramı ve Malzeme Eğrileri.

Girdi paneli altı bölümden oluşur. Yukarıdan aşağıya mantıksal bir sıra içinde verileri girebilirsiniz.

Kesit geometrisi#

Tip alanından üç kesit tipi seçebilirsiniz: Dikdörtgen, Dairesel ve İçi Boş Dairesel. Uygulama içindeki bu etiketlerin API karşılıkları sırasıyla rectangular, circular ve circular_hollow değerleridir.

Dikdörtgen kesitte genişlik ve yüksekliği girdikten sonra paspayını üst, alt ve yan için ayrı ayrı veriniz. Dairesel kesitte çapı ve tek bir paspayını, boş dairesel kesitte ise dış çapı (D dış), iç çapı (D iç) ve paspayını girmeniz gereklidir.

⚠️ Kesit tipini değiştirdiğinizde sadece boyut alanları değişmez; aynı zamanda donatı düzeni ve etriye düzeni de yeni kesit tipin başlangıç değerlerine döner. Bu yüzden kesit tipini en başta seçiniz.

Donatı düzeni#

Bu bölümdeki Donatıları Kullan seçeneğini kapatırsanız kesitte boyuna donatılar iptal edilir. Sadece öngerme tendonları içeren kesitleri bu şekilde tanımlayabilirsiniz.

Dikdörtgen kesitlerde iki donatı yerleşim biçiminden birini kullanabilirsiniz.

Kenar bazlı düzende üst ve alt yüz için girdiğiniz adet köşe çubuklarını da içerir. Sol ve sağ yüz için girdiğiniz adet ise yalnız yan gövde donatısını ifade eder. Dört köşedeki çubukların çapı eşit olmak zorunda değildir, üst köşeler üst yüzün çapını, alt köşeler alt yüzün çapını kullanır.

Dairesel ve içi boş dairesel kesitte tek bir çap ve adet girmeniz yeterlidir. Donatılar çevre boyunca eşit açıda yerleşir. En az dört donatı girmeniz beklenmektedir.

Etriye düzeni#

Dikdörtgen kesitte etriye tipini tek, çift, üç etriye ya da elmas (çapraz) etriye olarak belirleyebilirsiniz. Çap ve aralığın yanında X ve Y doğrultusundaki kol adetlerini ayrıca veriniz. Verdiğiniz kol adedine göre gerektiği kadar çiroz eklenecektir. Dairesel ve içi boş dairesel kesitte dairesel etriye ya da spiral (fret) kullanabilirsiniz, spiral seçerseniz sarım aralığını de girmeniz gerekir.

Etriye düzeni sadece kesit çizimini etkilememektedir. Çekirdek betonu için Mander (Sargılı) modelini seçtiğinizde yanal sargı basıncı etriyenin çapından, aralığından ve kol adedinden hesaplanır. Kent ve Park (Sargılı) modelinde ise sargı donatısının hacimsel oranı ile çekirdek boyutu kullanılır. Bu iki sargılı beton malzeme modelinde etriyeyi değiştirdiğinizde çekirdek betonunun davranış eğrisi de değişecektir.

Boyuna donatı kullanma seçeneği kapalıyken etriye bölümü pasif hâle gelir.

Öngerme tendonları#

Tendon yerleşimini Yok, Katmanlı ya da Çevresel olarak seçebilirsiniz. Hangi seçenekleri kullanabileceğiniz kesit tipine ve boyuna donatıyı kullanıp kullanmadığınıza bağlıdır.

Tendon alanı ile çapını elle girebileceğiniz gibi "Katalogdan Seç" ile hazır tendon kesitlerinden birini de kullanabilirsiniz. Öngerme kuvvetini tendon başına kN cinsinden veriniz. Girdiğiniz tendon kesit alanına karşılık gelen gerilmeyi arayüzde görürsünüz. Öngerme kuvveti alanına öngerme kayıpları sonrasındaki etkin kuvveti giriniz.

Katmanlı tendon yerleşiminde her sıra için alt yüzden ölçülen mesafeyi ve o sıradaki tendon adedini giriniz. Yatay kenar boşluğunu boş bırakırsanız, tendon sırası genişliğe eşit dağıtılır. Yatay kenar boşluğu girerseniz sağdan ve soldan girdiğiniz kadar mesafe bırakılarak tendon sırası oluşturulur. Çevresel yerleşimde dikdörtgen kesitte köşe tendonları sabittir, yatay ve düşey kenarlara eklenecek ara tendon sayısını verirsiniz. Dairesel kesitte ise yalnız toplam tendon adedini girersiniz.

Bölümün altındaki tendon çeliği alanlarında kopma dayanımını ve elastisite modülünü tanımlamanız gereklidir.

Malzeme Sınıfları ve Davranış Modelleri#

Çekirdek betonu, kabuk betonu ve donatı çeliği malzeme sınıflarını ayrı ayrı seçebilirsiniz. Her üçünde de iki mod vardır. Katalog modunda şartnameyi (TS500 / TBDY, Eurocode 2 ya da ACI 318), sınıfı ve davranış modelini seçersiniz. Özel modunda dayanım değerlerini doğrudan girersiniz.

Donatı çeliği için elastoplastik, bilineer, trilineer ve OpenSees Steel02 eğrilerinden birini seçebilirsiniz.

Çekirdek ile kabuğa farklı model atayabildiğiniz için sargılı çekirdeği ve sargısız kabuğu birlikte analiz edebilirsiniz.

⚠️ Eşdeğer dikdörtgen blok yalnız taşıma gücü anında tanımlıdır (Maksimum basınç şekil değiştirmesi). Bu modeli seçtiğinizde moment-eğrilik hesaplanmaz ve ilgili sekmede bunu bildiren bir açıklama görürsünüz. Etkileşim diyagramı hesaplamaya engel değildir.

Malzeme katsayıları#

Beton malzeme katsayısı $\gamma_c$ ile çelik malzeme katsayısı $\gamma_s$ aynı bölümün altındadır ve ikisi de varsayılan olarak 1.0 değeriyle gelir. Katsayı, malzeme eğrisinden okunan gerilme değerine uygulanır. Her birim şekildeğiştirme değerinde gerilme bu katsayıya bölünür, şekildeğiştirme ekseni yerinde kalır. 1.0 değeri eğrinin olduğu gibi kullanıldığı anlamına gelir.

Malzemelerin tasarım dayanımları kullanılarak bir analiz yapılmasını istiyorsanız katsayıları elle giriniz. TS 500 için $\gamma_c = 1{,}5$ ve $\gamma_s = 1{,}15$ değerlerini kullanabilirsiniz.

Analiz parametreleri#

Kesite etki eden eksenel yük değerini kN cinsinden giriniz. Eksenel basınç pozitif olarak girilmelidir. Eğilme açısını 0° ile 359° arasında verebilirsiniz, 0° yatay eksen etrafındaki eğilmeyi gösterir.

Bu iki değer moment-eğrilik analizinde kullanılır. Etkileşim diyagramı bunlardan etkilenmez. Çünkü etkileşim diyagramı hesabı kesitin saf çekme ve saf basınç kapasiteleri arasındaki eksenel yük seviyelerini otomatik olarak tarar ve kesiti bütün eğilme açılarında çözerek 3 boyutlu bir yüzey elde eder.

Analizi çalıştırma#

Kesit analizini gerçekleştirmek için 'Kesit' sekmesindeki Analiz Et düğmesine basınız. Girdilerde geçersiz bir değer varsa düğme pasif kalır, ilgili alanın altında hatanın nedenini görürsünüz.

Tek düğmeyle hem moment-eğrilik eğrisini hem N-M etkileşim yüzeyini alırsınız. Lif ağı, ayrı bir işleme gerek kalmadan otomatik olarak kesit geometrisinden üretilir. Hesap tamamlandığında ekran Moment-Eğrilik sekmesine geçer, malzeme eğrileri de arka planda yüklenir.

Moment-eğrilik sonuçlarını okuma#

Sekmenin üstündeki kaydırıcıyla eğrilik basamakları arasında gezinebilirsiniz veya baştan sona animasyonunu yapabilirsiniz. Seçtiğiniz basamağın eğriliğini, moment değerini ve tarafsız eksen derinliğini kaydırıcının sağında okursunuz. Yakınsamayan bir basamağı kırmızı etiketten anlarsınız.

Sol tarafta moment-eğrilik eğrisi durur, eğrinin üzerine tıklayarak da bir durum seçebilirsiniz. Sağ tarafta seçtiğiniz duruma ait kesitin gerilme dağılımını, şekildeğiştirme ve gerilme profilini görürsünüz. Altta bütün basamakları taşıyan M-K tablosu vardır, bir satıra tıklarsanız o duruma geçersiniz ve tabloyu CSV olarak indirebilirsiniz. Tablonun yanındaki Sonuç Özeti tepe momentini, akma momentini, akma eğriliğini, son momenti, süneklik oranını ve etkin rijitliği verir.

Kesitin lif gerilme durumu hesap kaydına yazılmaz, ihtiyaç duyduğunuzda üretilir. Sağ paneldeki "Fiber durumunu hesapla" düğmesine ya da kaydırıcının solundaki oynat düğmesine basarak bu hesabı başlatabilirsiniz. Sonuçlarınız güncel değilse bu hesabı yaptıramazsınız, önce yeniden analiz etmeniz gerekir.

Etkileşim diyagramını okuma#

Sekmenin üstündeki dört kartta kesitin sınır değerlerini bulursunuz: saf basınç, saf çekme, denge eksenel yükü ve en büyük moment.

Sol üstte üç boyutlu etkileşim yüzeyi durur. Fare ile sürükleyerek döndürebilir, tekerlekle yakınlaştırabilir, yüzeye tıklayarak o meridyenin açısını seçebilirsiniz. Aynı açıyı panelin sağ üstündeki listeden de seçebilirsiniz.

Sağdaki N-M diyagramında 0° ve 90° eğrilerini her zaman görürsünüz, seçtiğiniz açı ayrı bir renkle bunların üzerine eklenir. Diyagramın altındaki tablo o açıya ait eksenel yük ve moment çiftlerini taşır.

Sol alttaki Mx-My etkileşim diyagramında bir eksenel yük seviyesi seçtiğinizde, kesitin o seviyedeki kapalı moment konturunu görürsünüz. İki eksenli eğilme altında çalışan bir kesiti bu diyagramla değerlendirirsiniz.

Her paneli büyütebilir, taşıdığı verileri CSV olarak indirebilirsiniz. Etkileşim diyagramı hesap kaydında saklandığı için hesabı yeniden açtığınızda yeniden analiz etmeden görüntüleyebilirsiniz.

Malzeme eğrileri#

Analiz tamamlandıktan sonra eğriler otomatik yüklenir. Sekmede çekirdek betonu, kabuk betonu ve donatı çeliği için ayrı grafikler bulursunuz, kesitte tendon tanımlıysa tendon çeliğini de görürsünüz. Her eğrinin sayısal verisini CSV olarak indirebilirsiniz.

Sargılı çekirdek eğrisi, analizde hesaplanan sargı basıncıyla çizilir. Kesitte gerçekten kullanılan eğri ile bu sekmede gördüğünüz eğri bu nedenle aynıdır.

Rapor üretme#

Kesit sekmesindeki Rapor Üret düğmesiyle PDF raporunu hazırlarsınız. Rapor dokuz bölümden oluşur.

Raporun dili arayüzün diline bağlıdır. Türkçe arayüzde çalıştırdığınız bir hesap Türkçe rapor üretir.

Rapor için gereken lif gerilme durumlarını ekranda hesaplatmamış olsanız bile rapor hazırlanırken üretilir. Ayrıca bir işlem yapmanız gerekmez.

Sonuçların güncelliği#

Girdi panelinin altında sonucunuzun durumunu görürsünüz.

Rapor üretebilmeniz ve lif durumunu hesaplatabilmeniz için sonucun güncel olması gerekir. Diğer iki durumda önce Analiz Et ile hesabı yenileyiniz.

Yönetmelik kontrolü gerektiğinde#

Bu makro size bir kesitin beklenen davranışını verir, yönetmelik yargısı üretmez. Aynı kesit için taşıma gücü kontrolü, kesme ve burulma denetimi ya da detaylandırma kurallarının sınanması gerekiyorsa Kolon Tasarımı makrosunu kullanınız. Kolon tasarımının taşıma gücü kontrolüne giren etkileşim diyagramı da bu makronun motorundan gelir.

Hesabın nasıl çalıştığını, hangi kabullerin yapıldığını ve neyin kapsam dışında kaldığını Kesit Analizi ve Kesit Analizi - Doğrulama sayfalarında bulabilirsiniz.