Uzman Bilgisayar Programı “DURTES” İle Genel Amaçlı Sonlu Eleman Programlarının Etkileşimi

8/14/2019 Uzman Bilgisayar Program DURTES le Genel Amal Sonlu Eleman Programlarnn Etkileimi

1/13

UZMAN BLGSAYAR PROGRAMI DURTES LE GENEL AMALI SONLU ELEMAN PROGRAMLARININ ETKLEM

Rasim TEM Rnaat Mhendisi

stanbul niversitesi Mhendislik Fakltesi

naat Mhendislii Blm

stanbul, Trkiye

Namk Kemal ZTORUN Do. Dr

stanbul niversitesi Mhendislik Fakltesi

naat Mhendislii Blm

stanbul, Trkiye

ZET

lkemizdeki deprem tehlikesine kar mevcut yap stounun en ksa zamandadurum

tespitinin ve ayrntl analizlerinin yaplmas, gerekli grlenlerin glendirilmesi

gerekmektedir. Trkiyedeki mevcut yap stou, yetimi eleman says ve kullanlan

yntemler gz nne alnrsa lkedeki btn binalarn durum tespiti ve ayrntl analizleri

iin ok uzun zaman gerekir.

Mevcut almada, yaplarn hzl durum tespiti iin gelitirilen uzman bilgisayar program DURum TESpit ile sonlu eleman programlarnn etkileimli almas salanmtr.Gelitirilen entegrasyon modl, DURTES ile durum tespiti yaplan yaplarn modelleme ve analiz srecini byk lde hzlandrmtr.Mevcut yntemlerle birka gnde hazrlanan bir modelin, otomatik bilgi oluturmaopsiyonu ile birka saatte

oluturulduu ve analizlerde doruya ok yakn sonular verdii grlmtr.


2/13

INTERACTION OF EXPERT COMPUTER PROGRAM DURTES BYGENERAL PURPOSE FINITE ELEMENT PROGRAMS

Rasim TEMR

Civil Engineer

University of stanbul

Faculty of Engineering

Department of Civil Engineering

Istanbul, Turkey

Namk Kemal ZTORUN

Associated Prof. Dr.

University of stanbul

Faculty of Engineering

Department of Civil Engineering

Istanbul, Turkey

ABSTRACT

Due to the existing, earthquake danger in our country, analyses have to be carried out

on constructions to find out the condition they are.in and whether they should be

strengthened. In Turkey considering present constructions stock, the number of trained

personnels and methods which are used, it needs a lot of time to understand the condition

all of constructions in the country.

It was provided an integration between expert computer program (DURTES) and some

infinite element programs. The interaction module speeds up the modelling and the

analysis process of the constructions whose conditions were defined by DURTES. Any

model which can be prepared in about one or two days by present methods can be prepared

in about one or two hours by the developed interaction module. Also it has been seem that

the results of analysis are very close the facts.


3/13

GR

Depremlerin ve dier afetlerin zararsz atlatlabilmesi iin gvenli yaplarn inaa

edilmesi, mevcut yaplarn ise durum tespitlerinin yaplmas, gerekli olanlarnn en ksa

zamanda glendirilmesi arttr. Ancak Trkiyedeki mevcut yap stou, yetimi eleman

says ve kullanlan yntemler gz nne alnrsa lkedeki btn binalarn durum tespiti

iin ok uzun zaman gerekmektedir ve olduka maliyetlidir. Konunun nemi sebebi ile bu

srecin hzlandrlmasnda byk yarar vardr. Bunun iin yeni analiz yntemlerine ihtiya

duyulmaktadr.

AMA

Yaplarn hzl durum tespiti amacyla stanbul niversitesi Mhendislik Fakltesi

naat Mhendislii Blm bnyesinde yeni bir yntem gelitirilmitir. Buna gre

yetimi elemanlarn binalarn durum tespitini hzl ve en az hata ile yapabilmeleri iin bir yardmc bilgisayar program gelitirilmitir. Mevcut almada DURTES adl uzman

bilgisayar programnn sonlu eleman yntemiyle alan genel amal bilgisayar

programlaryla entegre almas amalanmtr. Ref [1-7] da detaylar anlatlm olan

verilerle genel amal sonlu eleman programlar iin boyutlu matematiksel model

datalar hazrlamak mmkndr.Ref. [8-11] te grlen bilgisayar programlarna otomatik

veri hazrlanabilmektedir. Bu durumda DURTES yorumlarnn kesin zm sonular ile

kyaslanmas mmkn olmaktadr.

alma Yntemi:

DURTES programna iki tip veri girilmektedir Ref.[1-7]. Bunlardan birincisi program

iin zel hazrlanm formlar. Formlarda bina ile ilgili 100e yakn teknik deerlendirme

kriteri vardr. Bu kriterler:


4/13

Binadaki dzensizlikler, binann malzeme kalitesi, iilik kalitesi, yapm kusurlar,

binann tayc sistem zelikleri, zaman bal oluan hasarlar, mevcut donat durumu vb.

bilgilerdir. Formlardaki bilgiler bilgisayar ortamna aktarldktan sonra DURum TESpit

program bu kriterleri Bayndrlk Bakanlnca 1997 ylnda hazrlanm Afet

Blgelerinde Yaplacak Yaplar Hakknda Ynetmelik esas alarak deerlendir mekte ve buna gre binaya greceli bir puan ver mektedir.

kinci veri tipi ise binann rleve bilgisi olarak adlandrlan bilgilerdir. Rleve bilgileri

yapnn ve tayc sisteminin geometrisine, yapsal elemanlarna, kesit ve malzeme

zelliklerine, vs. ait bilgilerdir. Genel amal bir bilgisayar program iin gerekli olan tm

bilgiler mevcuttur. Sz konusu mevcut verilerden yararlanlarak matematiksel sonlu

eleman modeli varsa yapsal hasarlar da hesaba katacak ekilde otomatik olarak hazrlanabilmektedir.

Ayrntl bir analiz iin uygun bir model hazrlanmas istendii takdirde binlerce

dm noktas ve yapsal elemann tanmlanmasna bunun iin de byk bir aba ve

zamana ihtiya vardr. Bu nedenle zel bir otomatik bilgi oluturma alt programnn

oluturulmas dnlmtr. Ayn kat planna sahip ok katl yaplarn veri giri datas

genelde binlerce veri satrndan ve bilgisinden olumasna ramen, alt program sayesinde birka satrla oluturulmas mmkndr. Balang- biti noktalarnn koordinatlar eleman

ve malzeme zellikleriyle birlikte yapnn snr artlar ve zeminyap etkileimini hesaba

katan yay rijitlikleri yan sra yapnn d yklerini ieren ve sonlu eleman programna veri

oluturacak tm bilgiler otomatik olarak oluturulmakta ve gerekli dosyalar gelitirilmi

olan opsiyonlarl a otomatik olarak hazrlanmaktadr. Tm perde duvar, deme pla gibi

yapsal elemanlar tanmlanrken gerek dzlemsel gerekse dzlem d etkiler (serbestlikler)

hesaba katlmaktadr.

Otomatik Bilgi O luturma M odl ve Sonlu Eleman P rogramnn Data Y aps:

Genelde detayl bir sonlu eleman analiz datasn hazrlamak iin binlerce dm

noktas ve yapsal elemann tanmlanmasna ihtiya vardr. Mevcut almada anlatlan

otomatik veri oluturma (mesh generation) opsiyonu sz konusu zaman ortadan

kaldrmakta ve birka saniyelik bilgisayar sresine indirgemekte, bunun yan sra olas


5/13

Meshgen

DURTES.DAT DURTES.O

Dm noktask oordinatlar

ereve elemanlarnn konumlar

er eve elemanlarnn k esit ve malzeme zellikleri

Kabuk elemanlarnn konumlar

Kabuk elemanlarnn kesit ve malzeme zellikleri

Yay elemanlarnn konumlar

Yay katsaylar

Ykler ve yk halleri

Sap90 & Sap2000

BA LA

TUNAL

Analiz Sonu lar DXF ktlar Ekran Grnts

BTR

ekil 1 - Otomatik Bilgi Oluturma Modl Makro Ak emas


6/13


7/13

ereve E lemanlarnn Konumlar, Kesit ve Malzeme zellikleri:

Modellemede kolonla rn konumlandrlmas iin DURTESe tanmlanan koordinatlar,

kolonun balang noktas kabul edilir. Kolonun balang dm noktas koordinatlarnn

matematiksel modeldeki dm nokta numaras karl bulunmaktadr . Gelitirilen

matematiksel model artrm modl, DURTES datasnda bir kat iin tanmlanan kolonlar

1000 sabit artrm deerini kullanarak devam ettikleri katlar boyunca Z eksenindeoaltlmaktadr . Herhangi bir yapsal eleman, rnein bir kiri eleman, matematiksel

modelde birden fazla sonl u eleman kullanmn gerektirebilir. Bu problem gelitirilmi olan

bilgisayar program tarafndan otomatik olarak gerekletirilebilmektedir.X-Y dzleminde

bir kat iin tanmlanan kiriler, dm noktalar ve eleman numaralar, sabit artrm

deeriyle devam ettikleri katlar boyunca Z ekseninde oaltlarak modellenir ler.

ekil 3a - Modl inde TanmlananKiriler

ekil 3b Kirilerin Matematiksel Modelin Blnm ekli

ekil 3adaki rnekte kiriler, akslarla kesitikleri noktalarda ekil3 bdeki gibi blndkleri iin 18 para ile tanmlanan kiriler bir katta 126, 7 katta toplam 882 para

halinde modellen mitir .

DURum TESpit program nda btn kolon ve kirilerin kesit boyutlar, arlklar ve

elastik modl hesaplanmaktadr. Matematiksel modelin artrm yaplan elemanlarnda

kesit zelliklerinin katlar boyunca deimedii varsaylmaktadr . Mevcut yaplarn

ounda zellikle kolon kesitlerinin, yk dalm gz nne alnarak katlar boyunca

azald bilinmektedir. Bu yzden modln hazrlad matematiksel modelin analizden


8/13

nce gzden geirilmesi, eer varsa artrm yaplan elemanlarn kesit ve malzeme

zelliklerindekideiime gre yeniden dzenlenmesi gerekmektedir.

Kabuk E lemanlarnn Konumlar, Kesit ve Malzeme zellikleri:

Demeler ve perde duvarlar kabuk eleman olarak modellenirler. Deme elemanlar

akslarn kapatt en kk alanlarda tanmlanrlar. Gelitirilen modlde, bir kata ait

deme eleman dzgn geometrik bir ekle sahip olmasa bile ke noktalar

koordinatlaryla tek para halinde tanmlanabilir.Tek para halinde tanmlanan deme

eleman, modl tarafndan, sahip olduu koordinatlar arasnda akslarn kapattklar en

kk paralara blnerek modellenmektedir . Bylece dm noktalarnn tm komu

elemanlar tarafndan ortak kullanlmas art gerekletirilmektedir.

ekil 4a - Tek Para Halinde TanmlananDeme

ekil 4b Demenin Matematiksel Modelin Blnm ekli

Perde duvarlar ise devam ettikleri katlar boyunca artrlr lar . Tpk kirilerde olduugibi dey kabuk elemanlarn kesen akslar varsa modl tarafndan, eleman para para

modellenmektedir. Mevcut almada, perde duvarlar ve demeler, devam ettikleri katlar

boyunca kesit ve malzeme zelliklerinin sabit kald varsaylarak modellenmektedirler.Deme tek para tanmlansa bile yaplardaki akla ve kullanm amacna bal olarak

deme kalnlnn deiebilecei unutulmamaldr.


9/13

Yukardaki rnekte 7 katl bir binaya ait deme, ke noktalarnn koordinatlaryla

sfr poligonu oluturacak ekilde tanmlanmtr(ekil4a). Bu eleman akslar arasnda

kalan en kk alanlara blnp, devam ettii katlar boyunca oaltlmtr(ekil4b).

Ykler ve Yk Halleri:

Analizde dey ykler ve deprem ykleri kullanlmaktadr. Yapya etkiyen dey

ykler DUR um TES pit program datas iinden alnp deme elemanlarna Z ynndeyayl yk olarak uygulanmaktadrlar .

Yapnn her katna gelen deprem

ykleri DURum TESpit program

tarafndan hesaplanr ve rapor dosyasnaeklenir. Modeldek i deme paralarnn

alan, demenin bal bulunduu

dm noktalarna eit olarak

paylatrlr. Deprem ykleri DURum

TESpit raporundan okunarak noktalara,

paylatrlan alanlar toplamnn, toplam

deme alanna oranlanmasyla datlr.

Analiz S onular:

Mevcut alma .. Cerrahpaa Tp

Fakltesi Genel Cerrahi Blm A3 Blou

ile rneklendirilmitir .(ekil 6)

Modln hazrlad matematiksel

model, asansr ve merdiven boluklar,

sahanlk, asma kat demeleri ve kirileri

ile kolon kesitlerindeki deiimlere gre

yeniden dzenlendikten sonra analizde

kullanlmtr.

ekil 5b - Deprem Ykleri in DemeAlan larnn Dm Noktalarna Datlmas

ekil 6 Oluturulan Matematiksel Model


10/13

Matematiksel model artrm yntemiyle oluturulan ve zerinde gerekli dzenlemeler

yaplan modelin analiz sonular, elle hazrlanan modelin analiz sonular ile

karlatrlm ve sonularda ok kk sapmalar tespit edilmitir. Analiz sonularndaki

sapmalarn sebebi bilgisayar program modln deprem yklerini datrken demelerde

asansr ve merdiven boluklarn hesaba katmamasdr. Modl sadece betonarme yaplarn

modellenmesi iin uygun olup, oluturulan modelin aada anlatlan artrm esaslar ve

varsaymlar gz nne alnmas, gerekli dzenlemelerden sonra analiz edilmesi doru

sonular elde etmek asndan nemlidir.

SONU

Mevcut yap stounun durum tespiti iin gelitirilen uzman bilgisayar program

DURTES ile sonlu eleman programlarnn entegrasyonu salanm, elle 1-2 gnde

hazrlanan bir modelin, mevcut bilgisayar program modlyle1-2 saatte oluturulduu ve

analizler de doruya ok yakn sonular verdii grlmtr .

Bu aamada yaplarn emniyetleri ok hzl bir ekilde belirlenebilmekte ve sonular

genel amal sonlu eleman programlar ile kyaslanabilmektedir. Ayrca bilgilerin sonlu

eleman programlarna aktarlmas sonucunda glendirme analizleri ve tasarmlarnda

byk kolaylklar getirilmitir.

KAYNAKLAR

1. Yldzlar, B., Grsoy, G., Damc, E., ztorun, N., elik, T., Mevcut Yap Stounun

Deprem Riski Asndan Durum Tespiti in Bir Yntem ve Sonlu Elemanlar Yntemi

le Kyaslanmas, Gmhane ve Yresinin Kalknmas Sempozyumu, Karadeniz


11/13

Teknik niversitesi, Gmhane Mhendislik Fakltesi, Gmhane Atatrk Kltr

Merkezi, Gmhane,Ekim 2002.

2. Yldzlar, B., Grsoy, G., Damc, E., ztorun, N., elik, T., Bakrky lesi Yap

Stounun Deprem Riski Analizi, Gmhane ve Yresinin Kalknmas Sempozyumu,

Karadeniz Teknik niversitesi, Gmhane Mhendislik Fakltesi, Gmhane

Atatrk Kltr Merkezi, Gmhane,Ekim 2002.

3. Grsoy, G., Yldzlar, B., ztorun, N. K., elik, T., Mevcut Yap Stounun Deprem

Riski Asndan Durum Tespiti in nerilen Yntem ile Bakrky lesi Verileri,

Mhendislik Bilimleri Gen Aratrmaclar I. Kongresi MBGAK 2003, stanbul

niversitesi Avclar Kamps, stanbul, ubat 2003.

4. E. Damc., B. Yldzlar, G. Grsoy, N. K. ztorun, T. elik, Bakrky zelinde,

Trkiye Genelinde Yap Durum Tespiti in Bir Algoritma, Beinci Ulusal Deprem

Mhendislii Konferans, .T.. Sleyman Demirel Kltr Merkezi, stanbul. Mays

2003,

5. B. Yldzlar, M.G.Grsoy, N.K. ztorun, T. elik, Mevcut Yap Stounun DepremRiski Asndan Durum Tespiti in Bakrky lesi rnei le nerilen Yntem,

Deprem Sempozyumu, Kocaeli 2003, Kocaeli, Mart 2003.

6. M.K.Keleolu, N.K.ztorun, S.F.iniciolu, .Bozbey, S.ztoprak, C.zyazgan,

T.elik, Deprem Risk Analizi : Bakrky lesi rnei, Kkekmece ve Yakn

evresi Teknik Kongresi, Deprem ve Planlamas, Kkekmece Belediyesi, stanbul,

2003.

7. M.G.Grsoy, B. Yldzlar, N.K. ztorun, T. elik, Mevcut Yap Stounun Deprem

Riski Asndan Durum Tespiti in Bakrky lesi rnei le nerilen Yntem,

Kkekmece ve Yakn evresi Teknik Kongresi, Deprem ve Planlamas,

Kkekmece Belediyesi, stanbul,2003.

8.

SAP90, SAP2000 Structural Analysis Program Computers and Structures, Inc.


12/13

9. Oztorun, N.K., Citipitioglu, E. and Akkas, N. Three-Dimensional Finite ElementAnalysis of Shear Wall Buildings, Computers & Structures, 68, 41-55, Edinburgh,

UK, 1998.

10. Oztorun, N.K., Citipitioglu, E. and Akkas, N. Computarized Investigation of theCommon Assumptions for the Analysis of Shear Wall Buildings, Proc. Of the

International Conference on Computational Methods in Structural and Geotechnical

Engineering, V.1, 170-175- Hong Kong Dec 1994.

11. Oztorun, N.K., Citip itioglu, E. and Akkas, N. Mesh Generation and Data Structures

for the Finite Element Analysis of Shear Wall buildings, Developments inComputational Techniques for the Structural Engineering, Civil-Comp Pres, 367-382,

Edinburgh, UK.

12. Afet B lgelerinde Ya placak Yaplar Hakknda Ynetmelik, Bayndrlk ve skan

Bakanl, Ankara 1997.

13. Trk Standartlar, TS500 Betonarme Y aplarn Hesap ve Y apm Kurallar Trk Standartlar Enstits, Ankara 2000.

14. Trk Standartlar, TS498 YapElemanlarnnBoyutlandrlmasndaAlnacak Yklerin

Hesap D eerleri, Trk Standartlar Enstits,

15. ztorun, N. K., Perde Duvarl Yksek Yaplarn Bilgisayarla Analizi in Boyutlu

Bir Yntem, Gazi niversitesi, M.M.F. Dergisi, Cilt:12, Say:1-2, Sayfa:167-181,Ankara, Aralk 1997.

16. ztorun, N. K., Tnel Kalpla na Edilen Binalarda Deme ve Zemin Rijitliinin

Perde Duvarlar zerindeki Etkisi, Gazi niversitesi, M.M.F. Dergisi, Cilt:13, Say:1-

2, Sayfa:1-16, Ankara, Aralk 1998.


13/13

17. ztorun N. K., tptolu E. ve Ylmaz ., ok Katl Betonarme Perdeli Yaplarn

Bilgisayarla Statik Analizi, I. Ulusal naat & evre Sempozyumu, Salihli, Eyll,

1994.

18. ztorun, N. K., Tnel Kalpla Yaplan Binalarn Bilgisayarla Boyutlu Analizi, X.

Ulusal Mekanik Kongresi, T, Maslak, stanbul, Eyll 1997.

19. ztorun, N. K., Tnel Kalpla Yaplan Binalarda Deme ve Zemin Rijitliinin Perde

Duvarlara Etkisi, X. Ulusal Mekanik Kongresi, T, Maslak, stanbul, Eyll 1997.

Documents

Uzman Bilgisayar Programı “DURTES” İle Genel Amaçlı Sonlu Eleman Programlarının Etkileşimi