Evaluation of collapse loads and mechanisms of multistory structures by nonlinear analysis methods
Lineer olmayan analiz yöntemleri ile çok katlı yapıların göçme yüklerinin ve mekanizmalarının elde edilmesi
- Tez No: 95862
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MEHMET EMİN KURAL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Doğrusal olmayan analiz, Elastoplastik davranış, Göçme yükü, Taşıyıcı sistemler, Çok katlı binalar, Nonlinear analysis, Elastoplastic behavior, Collapse load, Supporting systems, Multistorey buildings
- Yıl: 2000
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Dokuz Eylül Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
ÖZET Taşıyıcı sistem hesaplarında genellikle sıcaklık, ikinci mertebe, ve malzeme etkileri dikkate alınmamaktadır. Son yıllarda ikinci mertebe ve malzeme etkilerini dikkate alan hesap metodlan geliştirilmiştir. Denge denklemlerinin deforme olmuş sistem üzerinde kurulması halinde ikinci mertebe etkilerinin dikkate alındığı bir hesap metodu ortaya çıkmaktadır. Malzemenin lineer elastik, nonlineer elastik, elastoplastik olması durumuna göre de hesap şekli başka bir boyut kazanmaktadır. Bu çalışmada rijitlik matrisi-deplasman ilişkisini kullanarak ikinci mertebe ve malzeme etkilerini dikkate alan bir hesap yöntemi geliştirilerek irdelenmiştir. Bu çalışmada taşıyıcı sistemin deformasyona uğramış geometrisi üzerinde denge denklemleri ifadeleri çıkartılarak, malzemeyi elastoplastik kabul ederek ve kesitteki gerilme durumuna göre rijitlik ifadesini kullanarak bir hesap yöntemi geliştirilmiştir. Geliştirilen bu metod kullanılarak sistem üzerindeki yatay ve düşey yükleri ayrı ayrı veya birlikte arttırarak sistemdeki plastik mafsal oluşumu incelenmişin-. Bu hesap metodu, plastik mafsalların yeri sayısı oluşum sırası ve sistemin göçme anınındaki mekanizma durumunu vermektedir. Bu hesap metodu aynı zamanda taşıyıcı sistemin dayanımı hakkında önemli fikir veren göçme yükü parametrelerini vermektedir. Geliştirilen bu hesap metodunun genel hali olan değiştirilmiş ikinci mertebe elastoplastik hesap metodudur, kısaca SOMEP metodu adı verilmiştir. SOMEP metodunun özel hali olan hesap metoduna ikinci mertebe elastoplastik hesap metodudur ve kısaca SOEP metodu denmiştir. SOMEP metodu ile hesap yaparken çubuk uçlarındaki eksenel kuvvet ve eğilme momentinden dolayı oluşan gerilme dağılımına göre tam elastik, tam plastik veya kısmen plastik bögesi bulunan kesit durumları gözönüne alınır. Fakat SOEP metodunda kesitteki normal gerilmelerin tamamının akma gerilmesine eşit olması hali için tam plastik kesit durumu, bunun dışındaki haller için tam elastik durumu sözkonusudur.VI Üçüncü bölümde malzemelerin yük altındaki genel davranışları incelenerek bu davranışları gerilme deformasyon ilişkisini dikkate alarak idealize edilmiştir. Çelik malzemesi ideal elastoplastik davranış gösterdiği kabul edilmiştir. Geliştirilen hesap yönteminde taşıyıcı sistemi oluşturan malzemelerin çelik malzemesi olduğu ve ideal elastoplastik davranış gösterdiği kabul edilmiştir. İdeal elasto plastik malzemeden olan <bir kesitin eksenel kuvvet, eğilme momenti ve birlikte olması hali durumları için elastik ve plastik taşıma kapasitesi elde edilerek etkileşim diyagramları verilmiştir. Eksenel kuvvetin basınç olması hali için stabilite durumları incelenerek çubuğun taşıma kapasitesi elde edilmiştir. Bu bölümde ayrıca ikinci mertebe etkilerini veren denklemler de çıkarılmıştır. Dördüncü bölümde eksenel kuvvetin etkisini ihmal eden sistem üzerindeki yüklerin virtüel iş prensibine dayanan basit bir plastik analiz metodu olan virtüel-deplasman metodu incelenerek bu konuda kiriş ve çerçeve örnekleri verilmiştir. Beşinci bölümde bir düzlem taşıyıcı sistemin matris-deplasman yöntemiyle çözümü ayrıntılı olarak verilmiştir. Önce sistemi oluşturan bir elemanın temel ve lokal koordinatlarda ikinci mertebe etkilerini de dikkate alan rijitlik matrisi elde edilerek global koordinatlara dönüştürülmüş daha sonra sistemi oluşturan bütün elemanalar sistem rijitlik matrisi formuna dönüştürülmüştür. Sistemin matris-deplasman ilşkisini yazmak için ankastrelik çubuk uç kuvvetleri, sistem dış yükleri, ilişkileri ve çubuk uç deplasmanı ve sistem deplasmanı ilişkileri verilmiştir. Beşinci bölümde ayrıca bu çalışmanın konusu olan eksenel kuvvet ve eğilme momentinden oluşan çubuk uçlarındaki gerilme dağılımına göre rijitlik ifadesi elde edilerek elemanın rijitlik matrisinde yerine konmuştur. Örneğin, çubuk keskindeki maksimum gerilme akma gerilmesinin altında ise bu kesit tam elastiktir ve rijitlik ifadesinde elastik kesit olarak yerini alır. Kesit içerisindeki gerilme değerlerinin bir kısmı akma sınırını aşarak plastik gerilme değerini almış ise kesitte plastik bölgelerin bulunduğu durum söz konusudur ve elemanın rijitliği azalır. Bu durum plastifikasyon parametresi ile tesbit edilerek kesitte plastik bölgenin sebep olduğu rijitlik azalması ve bu kesitin rijitlik ifadesi bulunmuştur. Plastifikasyon parametresi“0”ise kesit tamvn elastik,“1”ise tam plastik,“O ile 1”arasındaki bir değer ise kısmen plastik durum sözkonusudur ve bu değer sıfirdan bire yaklaştıkça eğilme rijitliği azalarak sıfira iner. Tam plastik olması halinde ise eğilme rijitliği sıfırdır. Altıncı bölümde, SOMEP ve SOEP hesap metodlan kullanılarak sayısal örnekler ?çözülmüştür. Yedinci bölümde ise bu çalışmada elde edilen sonuçlara ilişkin yorumlar yapılmıştır.
Özet (Çeviri)
ABSTRACT In structural analysis the effects of heat, second order and materials are generally not considered. Structural analysis methods taking into account the second order and material effect are developed in recent years. The analysis method is specified as second order if the equilibrium equations of the system are established based on the deformed geometry of the system. If the materials of the system are linear elastic, nonlinear elastic or elastoplastic, the analysis methods are situated another case. In this study a new structural analysis method is developed considering second order effects due to deformed geometry, material properties and stress distribution at sections which is a result of axial force and bending moment by the use of stiffness matrix- displacement method. In this study, an analysis method for a structural system is developed considering the effects of second order, stress distributions at sections of member ends and assuming the materials used in structures is idealized elastoplastic material. Increasing the lateral and vertical loads on the system separately or together plastic section, named as the plastic hinge, the number of plastic hinges, forming numbers, the location of plastic hinges, load parameters that cause plastic hinges, plastification parameters that cause stiffness reduction, and collapsing the system are obtained by the use of developed analysis method. The analysis method also gives the collapsing lateral and vertical load parameters which are important to have an idea for the resistance of the system. The developed analysis method have the general case which is called the second order modified elastoplastic analysis method, abbreviated as the SOMEP method. The special case of the SOMEP method is the second order elastoplastic analysis method abbreviated as the SOEP method. In this method a section is assumed to be a fully elastic or fully plastic section. In the SOMEP method the cases of fully elastic, fully plastic and partly elastic partly plastic are considered to analyze a system.in In the third chapter, the behavior of the materials are examined and idealized using load-displacement relations. The behavior of the steel is assumed to be elasto-plastic. In the developed analysis method, it is handed that the material composed of the structural system is steel is assumed as the idealized elasto-plastic material. The elastic and plastic strength surfaces of sections subjected to axial force, bending moment or 'with together are investigated and the interaction curves are given. For axial compression force the stability of members and the ultimate compressive axial force are also examined. The equations given the effects of the second order are evaluated in this section. In fourth chapter the plastic analysis method using the virtual-displacement techniques, which neglects the effects of axial force, second order and stress distributions on sections is examined. Beam and frame examples are solved using the plastic analysis method. In the fifth chapter the details of the in plane analysis of structural system by means of stiffness matrix-displacement method are given. First, the stiffness matrix of an element in basic and local coordinates is obtained and transformed from local to global coordinates. Then the stiffness matrix for each elements of the system are transformed into the stiffness matrix of the system. The fixed end forces, the system loads relations and the end displacement and the system relations are also given to write the matrix- displacement relations of the system. Considering the stress distributions effects on the bending stiffness of element, the stiffness matrix is obtained for an element and transformed into system matrix. For example, if the maximum stress at a section due to axial force and bending moment is smaller than the yielding stress, the section is considered as fully elastic and does not change the stiffness of the section. But, if some of the stresses at the section are equal to the yielding stress which is the maximum stress, plastic region at this section is the case and decreases the stiffness. The case of plastic region at a section is explained by the plastification parameter. The stiffness reduction at a section is evaluated by the plastification parameter and the stiffness matrix for a member is written taking into account this parameter. If the plastification parameter for a section is equal to unity the OOKÛMÂin&SVtm MERK£Z|rv section becomes fully plastic, plastic hinge at this section is assumed to take place causing the bending stiffness to be zero. If the plastification parameter is equal to or less than zero this section happens to be fully elastic and a reduction in bending stiffness is not observed. The third case is that the section is partly elastic and partly plastic. The plastification parameter of a section for the third case is between unity and,zero and the bending stiffness for this section decreases as the parameter approaches to unity. In chapter six, numerical examples for structural systems are solved by the use of SOMEP and SOEP methods. In chapter seven the results of this study are given and made some comments.
Benzer Tezler
- Elastoplastik şekil değiştiren sistemlerin burkulma sonrası davranışlarının incelenmesi
Başlık çevirisi yok
CİHAN KÜTÜK
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiYapı Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERKAN ÖZER
- Deprem yüklerinin altında yığma binaların davranışı
Başlık çevirisi yok
MORTEZA SABERİ
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN BODUROĞLU
- Deprem yükleri altında yığma duvarların dayanımı ve takviyesi
Başlık çevirisi yok
A.TUĞRUL BOZDOĞANGİL
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN BODUROĞLU