.17482 uumfd.

Please download to get full document.

View again

of 16
All materials on our website are shared by users. If you have any questions about copyright issues, please report us to resolve them. We are always happy to assist you.
Similar Documents
Information Report
Category:

Government & Nonprofit

Published:

Views: 0 | Pages: 16

Extension: PDF | Download: 0

Share
Description
.17482 uumfd.
Tags
Transcript
  Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, Cilt 24, Sayı 3, 2019 ARAŞTIRMA   DOI: 10.17482/uumfd.598130 31 BAġLANGIÇ EĞRĠLĠK KUSURLARININ MESNETLENME DURUMU VE MODÜL SAYISINA GÖRE DÜZLEMSEL ÇĠFT TABAKALI UZAY KAFES SĠSTEMLERĠN DAVRANIġINA ETKĠSĠ    Mojbullah NOORİ  *     Nurten TOPALOĞLU  **     Mustafa TEMŞİ  ***     Hakan T. TÜRKER ****    Alınma: 29.07.2019  ; düzeltme: 08.08.2019  ; kabul: 03.09.2019 Öz : Bu çalışmanın amacı , Düzlemsel Çift Tabakalı Uzay Kafes Sistemlerde, yaygın  geometrik kusurlardan  biri olan başlangıç eğrilik kusurunun mevcut olması durumunda,  bu kusurun sistemin yük taşıma kapasitesine etkisi ni incelemektir. Yapı modellerinin simülasyonu için genel amaçlı sonlu elemanlar analiz programı olan ABAQUS  programı kullanılmıştır. Elemanların tasarım hesabı ise “Yük ve Dayanım Katsayıları ile Tasarım ( YDKT) ”   ile gerçekleştirilmişti r. Ayrıca bu çalışmada elemanların malzeme ve geometri  bakımından doğrusal olmayan davranışları   göz   önünde bulundurulmuş ve elemanlardaki başlangıç eğrilik kusurlarının sola çarpık olasılık dağılımına sahip olduğu kabul edilmiştir.   Düzlemsel Çift Tabakalı Uzay Kafes Sistemlerde, başlangıç eğrilik kusurlarının sistemlerin yük taşıma kapasitesine önemli ölçüde etkisi nin old uğu   görülmüştür  . Bu etkinin kusur dağılımı  ile değişkenlik gösterdiği ortaya konmuştur  . Anahtar Kelimeler: Uzay Kafes Sistemler, Düzlemsel Çift Tabakalı Uzay Kafes Sistemler,   Başlangıç Kusurlar  ı, Eleman Eğrilik Kusuru, ABAQUS   The Effect of Initial Curvature Imperfections on the Behavior of Flat Double Layer Grid Systems According to Support Condition and Module Number Abstract: The aim of this study is to investigate the effect of geometric curvature imperfection, which is one of the known type of geometric imperfections, on the load carrying capacity of Flat Double Layer Grid Systems. ABAQUS, a general purpose finite element analysis program, was used for the simulation of building models. Design calculation of the elements was carried out with “Load and Resistance Factor Design (LRFD)”. In addition, nonlinear behavior o f the elements in terms of material and geometry is considered in this study and it is assumed that the initial curvature imperfections in the elements have a left skewed probability distribution. According to the results of the analysis, it has been found that the initial curvature imperfections have a significant effect on the load carrying capacity of the Flat Double Layer Grid Systems. This effect has found to vary according to imperfections. Keywords: Space Structures, Flat Double Layer Grid Systems, Initial Imperfections, Element Curvature Imperfections, ABAQUS *  Bursa Uludağ Üniversitesi Görükle Kampü s ü   16059 Nilüfer/BURSA   **  Bursa Uludağ Üniversitesi Görükle Kampü s ü   16059 Nilüfer/BURSA   ***  Bursa Uludağ Üniversitesi Görükle Kampü s ü  16059  Nilüfer/BURSA   ****  Bursa Uludağ Üniversitesi Görükle Kampü s ü   16059 Nilüfer/BURSA   İletişim Yazarı: Nurten Topaloğlu  (nurtopaloglu@gmail.com)  Noori M., Topaloğlu N., Temşi M., Türker H.T.: Baş. Eğri. Kusur. Mesnet. Durum. v e Modül Say. Göre Düz.   32 1.   GĠRĠġ   Uzay Kafes Sistemler, çok sayıda bileşenin üç boyutlu formda bir araya getirilmesiyle oluşturulan sistemler olarak bilinmektedir. Sistemin elemanlarının üretilmesi ve montajı sırasında meydana gelen hatalar, sistemin kusursuz ol masına engel olmaktadır  . Bu hatalar, üretim hataları olabildiği gibi insan kaynaklı hatalar da olabilmektedir. Örneğin , montaj sırasında cıvataların   gereğinden fazla sıkılması veya az sıkılması, eleman ve yapı bazında kusurların ortaya çıkması n a ve iç gerilmelerin oluşması na s ebep olmaktadı r. Uzay kafes sistemlerin geniş çaptaki popülaritesi, bu yapıların birtakım  av antajlarından kaynaklanmaktadır. Bu yapılar hafiftirler   ve hafiflik, hiçbir rijitlik kaybı yaşanmadan elde edilen bir avantajdır. Fabrikalarda standart boyutlarda ve şekillerde , seri olarak üretilen basit elemanların birleşimi ile oluşturulduğundan dolayı sahada uygulaması kolay ve hızlı bir şekilde, az yetenekli işçi sınıfı ile mümkündür. K  üçük boyutlarda elemanlardan oluşması  nedeniyle malzemelerin taşınması ve bu   yapıları inşa etmek    oldukça   kolay bir şekilde mümkündür  . Bu sayede inşaat süresinde n tasarruf sağlanır.  Uzay kafes sistemlerin istenilen şekil lerde yapılabilmesi sayesinde son derece özgün birçok yapı  in şa edil ebilmektedir. Ay rıca büyük rijitliklere sahip olduklarından dolayı  simetrik olmayan ve ağır    yüklemelere dayanıklıdırlar.   Çok    tabakalı uzay kafes sistemlerde tavan elemanlarının içinde aydınlatma araçları, klima kanalları ve diğer tesisatlar tutulabil mekted ir. Böylece mimari açıdan daha düzgün bir görünüm elde edilebilmektedir. Fakat bu avantajların yanında uz ay kafes sistemler aynı zamanda birtakım  dezavantajlara da sahiptirler. Üretim ve tasarım hataları, yapım aşamasındaki h assasiyet sorunları  ve h atalı uygulama problemleri    bunlardan bazılarıdır.   Çift tabakalı uzay kafes sistemler, içsel hiperstatiklik derece ler  i yüksek sistemlerdir. Affan tarafından yapılan daha önceki çalışmalar, uzay kafes sistemlerin stabilitesini  etkilemeden çıkarılabilecek fazladan çubuk sayısının, toplam çubuk sayısının %15 ila %25’ini   oluşturduğunu tahmin etmiştir. Bu tip yapı sistemlerinin tasarımcılar tarafından hatalı olarak güvenliğin in yüksek olduğu düşünülmekteydi (Affan , 1987; Affan ve Calladine, 1989). Ancak, 1978’de Amerika’nın Connecticut eyaletinde çift tabakalı uzay kafes sistemi ile inşa edilmiş Hartford Kapalı Spor Salonu çatısının (Coliseum space roof truss) çökmesi içsel hiperstatiklik dereceleri yüksek olan bu tip sistemlerin güvenliklerinin sorgulanmasına neden olmuştur (Smith ve Epstein, 1980; Martin ve Delatte, 2002). U zay kafes sistemlerin yüksek dereceden hiperstatik olmaları, bu sistemlerin zincirleme göçme   davranışını engelleyemediğini, aksine eleman boy (uzunluk/kısalık) kusurlarından kaynaklanan, eleman başlangıç iç kuvvetlerinin gelişmesine ne den olduğunu göstermiştir   (Schmidt vd. 1980). Ancak herhangi bir nedenden dolayı bir elemanın kapasitesine ulaşmasının ardından yüklerin diğer elemanlara aktarılmak sureti ile yapı güvenliğinin sağlanacağı düşünülmektedir (Martin ve Delatte, 200 2 ; Türker ve Coşkun, 2004).  Uzay kafes sistemlerdeki hatalar veya kusurlar  pek çok araştırmanın konusu haline gelmiştir  . Wada ve Wang, (1992) çift tabakalı uzay kafes sistemlerin   elemanlarının   dayanımlarının rastgele değişkenliği ve montaj hatalarının  bu sistemlerin davranışı üzerindeki etkisini araştırmışlardır. Montaj hataları gibi imalat hatalarının da bu yapıların yük taşıma kapasitelerindeki etkisinin çok büyük olduğunu göstermişlerdir. El -Sheikh (1995), kusurlu elemanların uzay kafes sistem ler üzerindeki kapasite ve davranış etkileri ile birlikte kusurlu elemanların bulunması kritik olan bölgelerin belirlenmesini araştırmıştır. Geometrik kusurların tek tabakalı tonoz tipi uzay kafes sistemlerin yük taşıma kapasitelerinde ve güç tükenme mekan izmalarında azalmaya neden olduğunu göstermiştir.   Türker (2004) , eleman boylarındaki küçük kusurların (uzunluk/kısalık) uzay kafes sistemlerin güvenliğine etkisini irdelemiştir. Bu çalışma kapsamında uzay kafes sistemlerin elemanlarının boylarındaki kusurları dikkate alarak üç boyutlu lineer elastik çözüm yapan bir  bi lgisayar programı yazılmıştır. Hazırlanan program verilen eleman boyundaki kusur uzunluğu ve kusurlu eleman sayısını dikkate alarak kusur atanacak elemanları gelişi güzel belirlemekte ve verilen kusuru bu elemanlara atayıp yapının analizini gerçekleştirmek  tedir. Sonuç olarak k  afes elemanlarının boylarındaki küçük kusurların yapı güvenliğini önemli ölçüde azalttığı  Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, Cilt 24, Sayı 3, 2019 33   gösterilmiştir.   Zhou, Meng, & Wu (2009), öngerilmeli uzay kafes sistemlerde eleman başlangıç eğriliğinin stabilite analizlerine olan etkisini ar  aştırmıştır. Elemanın başlangıç eğriliğinin, öngerilmeli kablo destekli kemer tipi uzay kafes sistemin, doğrusal olmayan stabilite performanslarına etkisi incelenmiştir. Eleman başlangıç eğriliğinin, burkulmadan önce yapının global rijitliği üzerinde çok az etkisi olduğunu, ancak burkulma sonrası yapının performansı ve yük taşıma kapasitesi üzerinde büyük etkisi olduğunu bulmuşlardır.  Yadollahi ve diğerleri   (2011) , başlangıç eğrilik geometrik kusurlarının çift tabakalı tonoz tipi uzay kafes yapılarının yük taşıma kapasitesi üzerindeki etkilerini incelemiş lerdir. Bu sistemlerde kusurların düzgün ve rastgele dağıtılması suretiyle yapı modellerinin kapasitelerindeki değişimleri incelenmiş lerd ir. Kusurların yapı başlangıç rijitliği üzerinde kayda değer bir etkisi olmadığını ancak, en önemli   etkisinin sistemin maksimum taşıma kapasitesini düşürdüğünü   göstermiş lerdir.   Roudsari ve Gordini (2015), eleman başlangıç geometrik kusurlarına sahip çift tabakalı uzay kafes sistemlerin güvenilirliğini mesnetlenme şekillerine göre incelemişlerdir. Çalışmalarında   çepeçevre mesnetlenme   durumunun güvenilirliği nin , köşelerden mesnetlenmiş ve iki kenardan mesnetlenmiş sistemlere göre daha yüksek olduğu sonucuna  var  mış lard ır.   Vatansever ve Alçiçek   (2016), uzay kafes sistemlerinin artan düşey yükler altında doğrusal olmayan davranışını, elemanların başlangıç kusurları ve narinlik oranlarını dikkate alarak incelemişlerdir. Kafes sistemlerinin doğrusal olmayan analiz sonuçları , göçme sınır durumunda  burkulan eleman ların belirleyici olması halinde sistemin herhangi bir sünek davranış gözlenmeksizin ani olarak göçtüğünü göstermiştir. Ayrıca başlangıç kusuru miktarının sistemin göçme şeklini etkilemediği, ancak kusur miktarındaki artışın sistemin taşıma kapasitesinde azalmaya neden olduğ u nu göstermişlerdi r.   Gordini ve diğ.   (2018), çift tabakalı uzay kafes sistemlerde eleman başlangıç eğrilik geometrik kusurunun dikkate alınmasıyla, Monte - Carlo Simülasyon metodunu kullanarak  bu yapıların   güvenilirlik analiz ler  ini yapmış lard ır. Bu amaçla, Gamma dağılımına sahip eleman  başlangıç eğrilik geometrik kusuru, yapı elemanlarına   rastgele atanmıştır. Yapıların göç me davranışı ve yapının nihai kapasitesi doğrusal olmayan analiz metodu kullanılarak belirlenmiş ve bu prosedür Monte - Carlo Simülasyonu ile tekrarlanmıştır. Çalışma sonucu modül sayılarındaki artışın, başlangıç eğrilik ku surunun çift tabakalı uzay kafes sistemlerinde   yük taşıma kapasitesinin etkisini azalttığını bulmuşlardı r. Bu çalışmada, başlangıç eğrilik kusurlarının Düzlemsel Çift Tabakalı Uzay Kafes Sistemlerin yük taşıma kapasitesine etkisi mesnetlenme durumu ve modül sayısı parametreleri dikkate alınarak incelenmiştir. Çeşitli nedenlerle oluşan ve oluşması engellenemeyen küçük eğrilik kusurlarının sistem içindeki konumu ve büyüklüğü de bilinememektedir. Bu belirsizlik, alınması gereken önlemleri de güçleştirmektedir. Bu nedenle daha gerçekçi bir yaklaşım için  başlangıç eğrilik kusurları, rastgele sayıda ve büyüklükte üretilerek sistem elemanları arasında gelişigüzel dağıtılmıştır. Farklı kusur dağılımı içeren analizler sonucunda; kusurlu ve kusursuz modellerin kuvvet /deplasman grafikleri oluşturulmuştur. Kusurlu modellerin minimum, maksimum ve ortalama yük taşıma kapasitelerinden yola çıkılarak başlangıç eğrilik kusurunun mesnetlenme durumu ve modül sayı s ı parametreleri için Düzlemsel Çift Tabakalı Uzay Kafes Sistemle rin yük taşıma kapasitesine etkisi yorumlanmıştır.   2.   UZAY KAFES SĠSTEMLERĠN ANALĠTĠK MODELLERĠNĠN TANITILMASI   Bu çalışmada , en sık kullanılan uzay kafes sistem türlerinden düzlemsel çift tabakalı uzay kafes sistemle r incelenmiştir. Başlangıç eğrilik kusurunun çift tabakalı uzay kafes sistemlerin yük taşıma kapasitesine etkisi iki parametre üzerinden değerlendirilmiştir. Bunlar mesnetlenme koşulları ve modül sayısı parametreleridir. Bu yapı sistemlerinin üç boyutlu olarak modellenmesi için MATHEMATICA programından yararlanılarak   ABAQUS/Input dosyası oluşturulmuştur. A nalizler, ABAQUS  programında   gerçekleştirilmiştir    (Şekil 1) . Oluşturulan  Noori M., Topaloğlu N., Temşi M., Türker H.T.: Baş. Eğri. Kusur. Mesnet. Durum. v e Modül Say. Göre Düz.   34 modellerin alt katman  boyutları 25mx25m ve derinlikleri 2m’dir  . Köşe mesnet, iki kenardan mesnet v e dört kenar  dan mesnet durumlarına göre mesnetlenme koşullarının araştırılması için oluşturulan modellerde alt ve üst katmanlardaki eleman uzunlukları 2.5m, çapraz elemanların uzunlukları 2.67m ve modül sayısı 10x10 olarak dikkate alınmıştır. Modül sayısı etkilerini araştırmak için oluşturulan modellerin alt katmanları ise 12 x12, 10x10 ve 8x8 modüllere sahiptir. Burada, alt katman boyutları sabit tutulduğundan elemanların uzunlukları her bir model için değişkenlik göstermektedir.   Bütün elemanlar  boru tipi enkesite sahiptirler. Her bir eleman için   ABAQUS programında yer alan B31 kiriş eleman kullanılmıştır. Kullanılan malzeme elasto -  plastik bir davranışa sahip çelik malzemesidir. Kullanılan çelik malzemesinin akma dayanımı 355  MPa ve elastisite modülü 2 10000 MPa olarak alınmıştır. Bu çalışma kapsamında mesnetlenme koşulları ve modül sayısı parametreleri ni dikkate alan 6 adet düzlemsel çift tabakalı uzay kafes sistemi modellenmiştir. Bunlardan üçü mesnetlenme etkisini, diğer üçü de modül   etkisini incelemek için oluşturulan modellerdir. Mesnetlenme etkisinin incelendiği Model A, Model B ve Model C sırasıyla köşe sabit mesnetli, iki kenar sabit mesnetli ve dört kenarı sabit mesnetli sistemlerdir. Köşe mesnetlenme durumunda mesnetler üzerindeki elemanlar güvenliğe alınmıştır. Diğer taraftan modül etkisinin incelendiği Model D, Model E ve Model F sırasıyla 12x12, 10x10 ve 8x8 modül sayısına sahip, köşelerde sabit mesnetlenmiş sistemlerdir.   Hazırlanmış olan düzlemsel çift tabakalı uzay kafes si stem modellerinin boyutları, mesnetlenme koşulları ve yükleme tipi Şekil 2 ve Şekil 3’te gösterilmiştir.    Şekil 1:    ABAQUS programında modellenen yapı örneği    Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, Cilt 24, Sayı 3, 2019 35   a. b. c.  Şekil  2:   Mesnetlenme etkisinin incelendiği düzlemsel çift tabakalı uzay kafes sistem modelleri   a.    Model A b.  Model B c.  Model C
Recommended
We Need Your Support
Thank you for visiting our website and your interest in our free products and services. We are nonprofit website to share and download documents. To the running of this website, we need your help to support us.

Thanks to everyone for your continued support.

No, Thanks
SAVE OUR EARTH

We need your sign to support Project to invent "SMART AND CONTROLLABLE REFLECTIVE BALLOONS" to cover the Sun and Save Our Earth.

More details...

Sign Now!

We are very appreciated for your Prompt Action!

x