Table of Contents

Kolonlarla Desteklenen Ötelenmiş Kirişler İçin Otomatik Oluşturulan Rigid Link’ler

Giriş 

Yapı modellenirken kirişin ekleme noktası kolonun ekleme noktasından ötelenmiş olabilir. Bir başka deyişle kiriş uç düğümü kolon düğümü ile tam olarak çakışmayabilir. 

ProtaStructure’da kirişin uç düğümü (ekleme noktası) kolon sınırları içinde kaldığı sürece, kirişin kolon tarafından desteklenmesini sağlamak için otomatik olarak rigid link oluşturulur.  
Bu durumu basit bir model üzerinden göstereceğiz. 

Basit test modeli

                                                                                  

Şekil 1

Farklı uç düğüm ekleme noktalarıyla dört basit mesnetli kiriş oluşturulur:

  1. Kiriş A – Her iki kiriş uç düğümü de kolon düğümleriyle kesişir
  2. Kiriş B – Her iki kiriş uç düğümü de kolon kenarındadır
  3. Kiriş C – Kiriş aksı kolon aksından ötelenmiştir
  4. Kiriş D – Kiriş aksı kolon aksından ötelenmiştir ve kiriş düğümleri kolon kenarındadır

 Parametreler:

Kiriş açıklığı            :

5m

Kiriş öz ağırlığı :

3kN/m

Sabit Yük            :

10kN/m

Hareketli Yük              :

30kN/m

Analitik Model ve Sonuçlar

Model analiz edilir ve building analysis tarafından oluşturulan analitik tel kafes şeklini doğrulamak için Analitik Model görünüşüne erişilir. 

                           

Şekil 2

Yukarıdaki analitik görünüşe göre:

  1. Mavi çizgi kiriş ve kolonların analitik tel kafesidir.
  2. Koyu mavi çizgi, ötelenmiş kirişin kolon tarafından desteklenmesini sağlamak için analizde otomatik olarak oluşturulan rigid link’tir.  
  3. Kırmızı çizgi ise sehim şeklidir.
  4. A modelinde kolon ve kiriş ekleme düğümü aynı olduğundan rigid link oluşturulmaz.
  5. B modelinde kiriş ekleme düğümü kolon yüzeyinde olduğundan rigid link kolon yüzeyine kadar oluşturulur.
  6. C modelinde rigid link, çerçeve düzleminin dışında kolon kenarına kadar oluşturulur. 
  7. D modelinde kolon merkezinden kolonun köşe kenarına kadar çapraz bir rigid link oluşturulur.
Notlar

Kiriş düğümü (ekleme noktası) kolonun sınır alanı içinde kaldığı sürece, kirişin kolona doğru şekilde bağlanması için bu rigid link’ler otomatik olarak oluşturulur.

Çerçeve Yükü

Kirişler üzerindeki toplam hesaplanan sabit yükü, G‘yi göstermek için G yük durumu için çerçeve yükü açılır. Bu, öz ağırlığı ve kiriş üzerinde kullanıcı tanımlı üniform yükü içerir. 
Şekil 3
Çerçeve yüklerinde şu farklar görülür: 
  1. Kiriş A ve C
    1. Kullanıcı tarafından tanımlanan 10 kN/m’lik düzgün yayılı yük, kolonun eksen çizgisine / ekleme noktasına uygulanır. 
    2. Kirişin 3 kN/m’lik öz ağırlığı, daha doğru bir şekilde kolonun kenarına kadar alınır.
    3. Bu durum, kolon yüzünde çerçeve yükü değerinin 10 kN/m’den 13 kN/m’ye değişimini veya "kırılmayı" açıklar. 
  2. Kiriş B ve D : 
    1. Kullanıcı tanımlı düzgün yayılı yük ve kirişin öz ağırlığı, her ikisi de kiriş uçlarının ekleme düğümlerine kadar alınır. 
    2. Bu nedenle, kirişin tüm açıklığı boyunca çerçeve yükünde "kırılma" oluşmaz. 
Benzer şekilde, Q yük durumu için çerçeve yükü, kiriş üzerindeki kullanıcı tanımlı hareketli yükü göstermek amacıyla açılır (aşağıda gösterildiği gibi) : 
Şekil 4
Yukarıdaki çerçeve yükü diyagramına göre : 
  1. Beklendiği gibi, Q yükü çerçeve değerlerinde değişim veya "kırılma" görülmez. Kirişin uç düğümleri arasında tek bir 30 kN/m değeri uygulanır. 
  2. Tek fark, farklı bir ekleme noktası kullanıldığı için düzgün yayılı yükün uygulandığı uzunluktur. 

Eksenel Yük

Nihai yük kombinasyonu 1.4G + 1.6Q  için eksenel yük diyagramı aşağıda gösterildiği gibi açılır : 


Şekil 5

Modeller arasında kolon eksenel yükünde fark bulunur : 
  1. A kirişini taşıyan kolon, C kirişini taşıyan kolonla eşit eksenel yüke sahiptir.
  2. B ve D kirişlerini taşıyan kolon aynı eksenel yüke sahiptir ve bu değer A ile C’ninkinden daha düşüktür. 
  3. Bu durum, Şekil 3 ve 4’te gösterilen çerçeve yüklerine bakılarak açıklanabilir  :
    1. A ve C kirişlerini taşıyan kolon daha yüksek eksenel yüke sahiptir, çünkü çerçeve yükleri kolonun eksen çizgisinden alınır; bu nedenle yük uzunluğu ve toplam yük daha fazladır.
    2. B ve D kirişlerini taşıyan kolon daha düşük eksenel yüke sahiptir, çünkü çerçeve yükleri kolonun yüzüne kadar alınır; bu nedenle yük uzunluğu ve toplam yük daha azdır.

M33 Momenti

Çerçeve düzlemindeki büyük moment olan M33 moment diyagramı, nihai yük kombinasyonu 1.4G + 1.6Q  için aşağıda gösterildiği gibi açılır. 

           


 

Şekil 6

Moment diyagramlarında farklılıklar bulunur : 

  1. Model A : 
    1. Eğilme momenti diyagramı, kiriş düğümleriyle çakışan kolonun eksen çizgisine kadar alınır. 
    2. Bu, karşılaştırma temeli olarak kullanılacak en basit eksen çizgisi tel çerçeve modelidir.
  2. Model B
    1. Kiriş moment değerleri, Model A ile karşılaştırıldığında daha düşüktür; çünkü çerçeve yükleme uzunluğu kolonun yüzüne kadardır, yani daha kısadır – bu nedenle kiriş üzerindeki toplam yük daha azdır. 
    2. Kolon momenti, rijit bağlantı tarafından oluşturulan ek dışmerkez moment nedeniyle daha yüksektir.  Oluşan dışmerkez moment, kiriş ucundaki kesme kuvvetinin rijit bağlantı uzunluğuyla çarpımına eşittir. 
    3. Rijit bağlantı nedeniyle kiriş uç moment değerinin kolon üst moment değeriyle aynı olmadığına dikkat edin. 
  3. Model C :
    1. Eğilme momenti profili Model A’ya benzerdir.
    2. Ancak rijit bağlantıların varlığı nedeniyle değerler daha küçüktür; bu nedenle analitik model farklıdır ve ek 3B etkisi göz önüne alındığında karşılaştırılabilir değildir
    3. 3B etki Şekil 4’te görülebilir: Model C ayrıca çerçeve düzleminin dışında sehim yapar. 
  4. Model D
    1. Genel davranış Model C’ye benzerdir; tek fark, kolonun köşe kenarına diyagonal bir rijit bağlantı oluşturulmasıdır.
    2. Ancak kirişin maksimum negatif momenti, daha kısa kiriş uzunluğu ve dolayısıyla daha düşük toplam yük nedeniyle Model C’den önemli ölçüde daha küçüktür.
    3. Kolondaki maksimum moment, daha uzun rijit bağlantı nedeniyle daha yüksektir; bu da ötelenmiş kiriş tarafından oluşturulan dışmerkez momentin artmasına neden olur. 

M22 Momenti

M22 momenti, çerçeve düzleminin dışındaki kirişin küçük momentidir.  Aynı zamanda kolonun diğer doğrultudaki momentidir; bu durumda bu doğrultu da çerçeve düzleminin dışındadır. 
Nihai yük kombinasyonu 1.4G + 1.6Q  için M22 moment diyagramı aşağıda gösterildiği gibi açılır.  

                


Şekil 5

Yukarıdaki şemaya göre:

  1. Kiriş A ve B : Analitik model tamamen tek bir düşey düzlemde olduğu için minör moment oluşmaz.
  2. Kiriş C ve D : Ofsetli kirişlere (Kiriş C ve Kiriş D) sahip kolonda minör yönde (çerçeve düzleminin dışında) moment oluşur.
Uyarı

Ofsetli kirişlere sahip kolonlarda oluşan bu ilave dışmerkez momentin farkında olunmalıdır.
Dışmerkez olsun ya da olmasın, tüm momentler eleman tasarımında otomatik olarak dikkate alınır.

Sonuç

Yukarıdaki inceleme ve sonuçlardan aşağıdaki şekilde özetleyip sonuca ulaşabiliriz:

Model A ve B : Aşağıdaki nedenlerden dolayı Model A, Model B’ye tercih edilir:
  1. Model A’da rijit bağ oluşturulmaz; kirişteki maksimum negatif moment aynı şekilde kolona iletilir.
  2. Model B, gereksiz yere rijit bağ karmaşıklığı getirir ve bu, kiriş uçlarında daha düşük negatif moment oluşmasına yol açar.
  3. Model A sonucunu elle hesap ve diğer analiz programlarıyla doğrulamak kolaydır.
  4. Model B sonucu, rijit bağlar nedeniyle elle hesapla doğrulanamaz. Sonuçlar yalnızca rijit bağ oluşturabilen başka bir 3B analiz programıyla doğrulanabilir.
Model C ve D : Aşağıdaki nedenlerden dolayı Model C, Model D’ye tercih edilir:
  1. Model C’de kiriş ucundaki maksimum negatif moment, kolon ucundaki momentle örtüşür.
  2. Model D’de kiriş ucundaki maksimum negatif moment, Model C’ye göre çok daha düşüktür; bu da tasarımın güvenli tarafta olmamasına yol açar.
  3. Genel olarak Model C sonuçları daha makul ve geleneksel varsayımlarla uyumludur.
Fikir

Kullanılmayan çok fazla düğüm oluşmaması için mümkün olduğunca az aks kesişimi bulunması önerilir.
Model A ve C daha az sayıda aks ve dolayısıyla daha az düğüm gerektirir. Bu sayede daha basit bir analitik model oluşturulur.

Uyarı

Perde duvarlar için rijit bağlar otomatik olarak oluşturulmaz. Kiriş ekleme noktası, perde ekleme aksıyla tam olarak örtüşmelidir.