Yapı sistemlerinin SAP2000 programı ile yayılı plastik şekildeğiştirme durumu için lineer olmayan hesabı
Nonlinear analysis of structural systems for the condition of spread plastic deformation by SAP2000
Yazar: MEHMET GÖKHAN KARABACAK
Danışman: PROF. DR. ENGİN ORAKDÖĞEN
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Yapı Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: P-delta etkileri = P-delta effects ; Plastik mafsal = Plastic hinge ; Plastik çözümleme = Plastic analysis ; SAP2000 = SAP2000 ; Yapı sistemleri = Structure systems

Özet:
Yüksek Lisans tezi olarak sunulan bu çalışmada, malzeme ve geometri bakımından lineer olmayan sistemlerin uygulamada oldukça kullanılan Sap2000 programı ile çözümü incelenmiştir. Altı bölüm halinde sunulan çalışmanın birinci bölümünde, konuyla ilgili genel bilgiler verilmiş, çalışmanın amacı ve kapsamı açıklanmıştır. Birinci bölümde yapı sistemlerinin lineer ve lineer olmayan davranışları açıklanmış, yapı sistemlerinin göçmeye karşı boyutlandırılmasında ve göçmeye karşı güvenliklerinin belirlenmesinde izlenmesi yol verilmiştir.İkinci bölümde, iç kuvvet ve şekildeğiştirme bağıntılarının elde edilişi açıklanmıştır. Bu bölümde öncelikle iç kuvvet- şekildeğiştirme bağıntılarının elde edilişi ile ilgili genel bilgiler verildikten sonra ideal elastoplastik ve betonarme çubuklar için iç kuvvet şekildeğiştirme bağıntıları elde edilmiştir. Bölümün sonunda ise iç kuvvet şekildeğiştirme bağıntılarını yaklaşık olarak ifade eden bünye denklemleri açıklanmıştır.Üçüncü bölümde, malzeme ve geometri değişimi bakımından lineer olmayan sistemler hakkında bilgi verilmiştir. Bu bölümde öncelikle çeşitli lineerleştirme teknikleri hakkında açıklamalar yapılmış, daha sonra ise ayrı ayrı olarak malzeme değişimleri ve geometri değişimleri bakımından lineer olmayan sistemler incelenmiştir. Bu açıklamalardan sonra malzeme ve geometri değişimleri bakımından lineer olmayan sistemlerin çözümü hakkında izlenmesi gereken yol açıklanmıştır. Bölümün sonunda ise, uzay çubuk sistemlerin matris deplasman yöntemiyle lineer olmayan hesabı için izlenmesi gereken yol açıklanmıştır.Dördüncü bölümde ise CSI Sap2000 programı ile plastik şekildeğiştirmelerin yayılı olduğu sistemlerin çözümü hakkında bilgiler verilmiştir. Bu bölümde öncelikle malzemelerin lineer olmayan davranışlarının programa aktarılması, kesitlerin tanımlanması, sistemin modellenmesi ve yüklemelerin tanımlanması açıklanmıştır. Bölümün sonunda ise API kodlarının kullanımı ve bu çalışma kapsamında hazırlanan MS Excel şablonu açıklanmıştır.Beşinci bölümde ise çalışma kapsamında gerçekleştirilen örnekler açıklanmıştır. Sayısal örneklerden, birinci örnekte daha önceden geliştirilen başka bir programla çözülen sistemin aynı koşullar altında Sap2000 programı ile çözümü gerçekleştirilmiş ve farklar incelenmiştir. İkinci örnekte ise daha önceden başlangıç kirişi tekniği ile lineer olmayan hesabı yapılan sistemin hazırlanan MS Excel şablonu ile başlangıç teğeti yöntemi kullanılarak lineer olmayan hesabı yapılmıştır. Üçüncü ve dördüncü örneklerde ise plastik mafsal teorisi ile çözülen yapı sistemlerinin yayılı plastik şekildeğiştirme durumu için çözümleri yapılmıştır.Altıncı bölüm ise, bu çalışmadan elde edilen sonuçları kapsamaktadır. Bu bölümde yapılan çalışmalardan elde edilen sonuçlar değerlendirilmiş ve çalışmanın olası genişleme alanları sunulmuştur.

Abstract:
For the purpose of this study, which is presented as a Master of Science thesis, the solutions of the nonlinear systems in terms of material and geometry are analysed with the Sap2000 program which is in frequent use in practice.In the first chapter of thesis that is presented as six chapter, general information about the subject is given and the aim and the scope of the study is explained. In addition to this section, the linear and nonlinear behaviors of the structural systems are explained and the procedures followed in determining the collapse safety level of structures and the design of the structures for the collapse load are explained.In the second chapter, the development of the internal force ? deformation relationships are explained. In this chapter, the general information about the development of internal force ? deformation realtionships are given. Following that, the internal force ? deformation relationships for ideal elastoplastic and reinforced concrete frames are developed. At the end of the chapter, the structural equations, which represent the internal force ? deformation relationships approximately, are explained.In the third chapter, information about the nonlinear systems in terms of material and geometry are given. Initially in this chapter, explanations are given for different linearization techniques. After these explanations, the procedures followed for determining the analyses of nonlinear systems with material and geometric nonlinearity are explained. At the end of the chapter, nonlinear analyses of 3d frames with matrix displacement method are explained.In the fourth chapter, analyses of systems including distributed plastic deformations with the CSI Sap2000 program are explained. At first hand in this chapter, transferring the nonlinear behaviour of materials to the program defining the sections, modelling the system and defining the loads are explained. Moreover, at the end of the chapter, the use of API codes and MS Excel sheet which is prepared for this study are explained.In the fifth chapter, the examples that are performed for this study are explained. In numerical examples, in the first example, the system which is solved with another program previously developed is solved with Sap2000 under the same conditions and the differences between the results are examined. In the second example, a system wich is solved with the initial beam method is analyzed using the initial tangent method with prepared a MS Excel sheet. In the third and fourth examples, the nonlinear analyzes of the structural systems which are solved with plastic hinge theory are performed under the distributed plastic deformations.The sixth chapter covers the results of these studies. In this part, the results of the accomplished studies are reviewed and reccomendations for future areas for research are made.