Betonarme yapıların doğrusal olmayan analizinde yayılı plastisite modellerinin hassaslık analizi

Yıl 2018, Cilt: 9 Sayı: 2, 907 - 918, 25.09.2018

Sarper Sevinç İhsan Engin Bal

Öz

Yapıların ileri derece deprem analizlerinde, günümüze gelinceye kadar çok çeşitli lineer olmayan eleman modelleri sunulmuştur. Bu modelleri iki kategoride toplamak mümkündür: i)elemanın doğrusal olmayan deformasyonlarının bir bölgede toplanması, ve ii) bu özelliklerin eleman boyunca yayılı olması. Elastik olmayan özelliklerin belirli bir noktada toplanmış olduğu modellerde, lineer olmayan davranış, genellikle eleman uç noktalarına yakın yerlerde tanımlanmış plastik mafsallarda toplanırlar. Hızlı bilgisayarların hesaplarda kullanılmaya başlanması ile betonarme yapılarda plastik mafsallardaki kesit davranışlarını modellemek için kullanılan tek eksenli malzeme modellerinde fiber elemanlar kullanılmaya başlanmıştır. Özellikle son 20 yılda bilgisayarların işlemci kapasitelerindeki artış, elastik olmayan özelliklerin eleman boyunca yayılı olduğu durumların fiber tabanlı olarak modellenmesini kolaylaştırmıştır.

90’lı yılların sonuna kadar, lineer olmayan çerçeve elemanların modellenmesinde deplasman tabanlı formülasyon çok yaygın olarak kullanılmaktaydı. Bu yöntem, elemanların enine ve eksenel deplasmanları için uygun enterpolasyon fonksiyonlarının kullanılmasına dayanmaktadır. Kuvvet tabanlı eleman formülleri, iç kuvvetlerin enterpolasyon fonksiyonlarına dayanır. Elemanlarda sabit eksenel kuvvet ve lineer olarak değişen eğilme momenti bulunduğunda, eleman denge durumunu karşılayan polinomları seçmek daha basittir

Yapılan analizlerin doğru sonuca ulaşması için bir elemanı modellemekte kullanılacak alt eleman sayıları ve her eleman için uygulanacak entegrasyon nokta sayısının giderek artması analiz sürelerini oldukça arttırmaktadır. Bu bağlamda, analizlerin hangi elaman ve entegrasyon nokta sayısı kullanarak yeteri kadar doğru sonuca yaklaşılmasının sağlandığı ve analizlerin süresini kısaltarak makul bir hale getirilmesi önem kazanmıştır. Bu çalışmada, analiz süresinin kısaltılması için kabul edilebilir sonuçları veren sistem tasarımını seçmek için bir dizi hassaslık analizi yapılmıştır. Bu analizlerin neticesinde takip edecek diğer çalışmalarda kullanılmak üzere en uygun sistem tasarımında eleman bölüm sayısı, entegrasyon nokta sayısı ve deplasman mı yoksa kuvvet tabanlı formülasyon mu kullanılacağının seçilmesi amaçlanmıştır.

Anahtar Kelimeler

OpenSees, SeismoStruct, itme analizi, deplasman tabanlı, kuvvet tabanlı

Kaynakça

• Antoniou S. and Pinho R. [2004] "Development and Verification of a Displacement-based Adaptive Pushover Procedure," Journal of Earthquake Engineering, Vol. 8, No. 5, pp. 643-661.
• Bal, I. E. [2008] “Displacement-Based Earthquake Loss Assessment: Method Development and Application to Turkish Building Stock”, PhD Dissertation, University of Pavia, Italy.
• Calabrese A., Almeida J. and Pinho R. [2010] “Numerical Issues in Distributed Inelasticity Modeling of RC Frame Elements for Seismic Analysis”, Journal of Earthquake Engineering, 14(S1), 38-68.
• Izzuddin B.A. [1991] .“Nonlinear Dynamic Analysis of Framed Structures,.” PhD Thesis, Imperial College, University of London, London, UK.
• Neuenhofer, A., and Filippou, F. C. [1997] .“Evaluation of nonlinear frame finite-element models.”, ASCE Journal of Structural Engineering, 123(7), pp. 958-966.
• Neuenhofer, A., and Filippou, F. C. [1998] .“Geometrically nonlinear flexibility-based frame finite element,.” ASCE Journal of Structural Engineering, 124(6), pp. 704-711.
• OpenSees [2010] .“Open System for Earthquake Engineering Simulation.”, Pasific Earthquake Engineering Research Center, US(opensees.berkeley.edu).
• Paulay, T. and Priestley, M. J. N. [1992] .“Seismic design of reinforced concrete and masonry buildings,.” John Wiley& Sons, Inc..
• Pinho, R., Antoniou, S. [2005] .“A displacement-basedadaptivepushoveralgorithmforassessmentofverticallyirregularframes,.” Proc. Of the 4th European Workshop on the Seismic Behaviour of the Irregular and Complex Structures, Thessaloniki, Greece
• Priestley, M. J. N. [1997] .“Displacement-based seismic assessment of reinforced concrete buildings,.” Journal of Earthquake Engineering, (1)1, pp.157-192.
• Priestley, M.J.N.,Calvi, G.M. and Kowalsky, M.J. [2007] .“Displacement-based seismic design of structures,.” IUSS Press, Pavia, Italy.
• SeismoSoft [2018] .“SeismoStruct: A computer program for static and dynamic nonlinear analysis of framed structures,.” Available from URL: http://www.seismosoft.com.
• Turkish Earthquake Code [2007] .“Specifications for the buildings to be constructed in earthquake areas,.” Ministry of Public Works and Settlement, Ankara, Turkey.
• TS500 [2001] .“Requirements for design and construction of reinforced concrete structures,.”Turkish Standards Institute, Ankara, Turkey
• UBC 97, [1997] .“Uniform Building Code.”, Farmington Hills, USA.
• Taucer, F., Spacone, E., and Filippou, F. C. [1991] .“A fiber beam-column element for seismic response analysis of reinforced concrete structures,.” Report No. UCB/EERC-91/17, Earthquake Engineering Research Center, College of Engineering, University of California, Berkeley. December 1991.
• Mander J.B., Priestley M.J.N. and Park R. [1988] "Theoretical stress-strain model for confined concrete," Journal of Structural Engineering, Vol. 114, No. 8, pp. 1804-1826.
• Menegotto M. and Pinto P.E. [1973] "Method of analysis for cyclically loaded R.C. plane frames including changes in geometry and non-elastic behaviour of elements under combined normal force and bending," Symposium on theResistanceand Ultimate Deformability of Structures Acted on by Well Defined Repeated Loads, International Associationfor Bridge and Structural Engineering, Zurich, Switzerland, pp. 15-22.
• Giuffrè, A. and Pinto, P.E. [1970] .“Il comportamento del cementoarmato per sollecitazioni ciclichédi forte intensità.”, Giornale del Génio Civile (in Italian).