Modları ve periyodları anladık, ancak bunlar ne işimize yararlar? Birçok proje bürosunda kullanılan yazılımlar zaten bunları otomatik olarak hesaplar ve anlamamıza gerek kalmadan sonuçları bize verirler. Proje mühendisini ilgilendiren veriler, tüm bu analizler neticesinde yapı elemanlarının üzerine etkiyen yük ve deformasyon zarflarıdır. Bunlara göre elemanlar boyutlandırılıp/detaylandırılır. Pek az proje bürosu projelendirdikleri binaların gerçekte 3-Boyutlu dinamik davranışını inceler.

Aslında mevcut yerel yazılımların birçoğu gerçek 3-Boyutlu dinamik analiz de yapamaz, çünkü bu yazılımlar, bir önceki sayfada basit animasyonlarda gösterildiği gibi, her katta tüm kütleleri tek bir kütleye indirgeyerek basit bir dinamik model oluştururlar. Bunun hesabı çok daha kolaydır. Fakat özellikle düzensiz veya süreksiz yapılardaki gerçek burulma davranışını bu tür yazılımlar ile yakalamak mümkün olmaz. Afet şartnamesi bu durumu göz önüne alarak, yapı rijitlik merkezinin de bulunmasını ve elverişsiz burulmayı da göz önüne almak maksadıyla rijitlik merkezinden -+5% eksantriklikle deprem yüklerinin etkitilmesini öngörmüştür.

StaadPro'da yapı modellemesi ve dinamik analiz şekli farklıdır. Bir önceki sayfada belirtildiği üzere yapı üzerine deprem anında etkiyen tüm yükler, en ince ayrıntısına kadar göz önüne alınmalıdır. Diğer yazılımların aksine, StaadPro'da her bir katta ne kadar düğüm noktası kullanılmışsa o kadar da deprem anında hareket edecek kütle mevcuttur. Yani StaadPRO her katın toplam kütlesini tek bir sıkıştırılmış kütleye çevirmez. O kattaki tüm yükler, yine o kattaki tanımlı düğüm noktalarına kütle olarak yerleştirilir.

Ayrıca yine diğer yazılımların aksine, deprem spektrumu analizi sonucunda elde edilen deprem kesme kuvvetleri her katta tüm düğüm noktalarına etkitilir. İşte bu nedenle StaadPro gerçek 3-Boyutlu dinamik analiz gerçekleştirebilmektedir. Ve yapının tüm dinamik davranışı da böylece tesbit edilmiş olur.

StaadPRO bu özellikleri ile diğer yazılımların veremediği çok önemli bazı bilgileri de sizlere sunar.

Şimdi StaadPRO'nun dinamik analiz çözümlerini somut bir örnek üzerinde gösterelim:

PROJE: Garanti Bankası Kocaeli Şube Binası Dayanım Tesbiti Çalışması

DURUM: 1999 Marmara Depreminde hasar görmemiş, ancak yan cepheleri bitişik nizam ve bitişik binalar hasar görmüş. Binanın mevcut deprem dayanımı ve gerekiyorsa takviye projesi isteniyor.

• Bina Planı ortogonal değil, arsanın durumuna göre oturtulmuş.
• Kolon ebatları dış akslarda aynı, içte silindirik kolon kullanılmış.
• Sonradan 3. kata çelik elemanlarla yarım bir kat daha çıkılmış.

StaadPRO ile her türlü inşaat yapısı ve malzemesi tanımlanabildiği gibi, bir arada da kullanılabilir. Bu çalışmada da gerçeğe en yakın sonuçları elde edebilmek amacıyla yapı üzerindeki tüm taşıyıcı elemanları StaadPRO içinde yarattık.

Bu yapıda ilk 3 kat betonarme iken 3. kat üstüne bir de çelik kafes-kirişten yarım kat ilave edilmiş. Bu çelik yapının binaya deprem anındaki etkisini anlayabilmek için olduğu gibi modele yerleştirildi.

Bu bölümde bu projenin sadece dinamik analiz kısmı açıklanacak.

Dinamik analiz, mod birleştirme yöntemi ile yapıldı. Afet şartnamemizin öngördüğü ivme tepki spektrumu tanımlandı. Böylece olası elverişsiz bir deprem için yapı dinamik bilgileri elde edildi.

Şimdi bu bilgileri inceleyelim:

 

StaadPRO analiz sonuçlarını .ANL uzantılı bir çıktı dosyasına yazar. Bu çıktı dosyasının sonlarına doğru dinamik analiz sonuçları tablolar halinde verilir. İlk tablo Mod ve periyod bilgilerini içerir (StaadPRO'da sizin istediğiniz sayıda MOD bulunur, burada sadece ilk 15 mod inceleniyor):

StaadPRO'da sönüm oranı farklı şekillerde tanımlanabilir. Yukarıda tüm modlar için 0.05 alınmıştır. Ancak istenirse her mod için farklı bir sönüm oranı girilebilir veya her yapı malzemesi için de farklı bir sönüm oranı girilebilir. İvme değerleri, o mod anındaki spektrumdan alınan ivme değerleridir.

Ardından dinamik modların etkin deprem kütlesine ve taban kesme kuvvetine katkı oranları tablolanır. Aslında depremin her yönü için ayrı birer tablo oluşturulur, burada sadece depremin X-yönü için tablo gösteriliyor:

Bu tablo bize çok önemli bazı bilgileri sunar. Öncelikle, analiz sonrasında bulunan modlardan hangilerinin yapı dinamik davranışına daha büyük etkisi olduğunu gösterir. Ayrıca şartnamemizde istendiği üzere, bulunan toplam etkin kütlenin, bina toplam kütlesinin en az %90'ı olma koşulunu sağladığını gösterir (Toplam-X ve Toplam Z yönlerinde).

StaadPRO'da düşey aks Y-eksenidir. Bu durumda Y değerleri depremin düşey doğrultusunu belirtiyor. Eğer StaadPRO modelinizde zemine bağlantı şekliniz yay mesnet değil de sabit mesnet şeklindeyse; yani zemin oturmalarını gözardı ediyorsanız, dinamik analizde düşey Y-yönünde etkin kütle yüzdesi çok az çıkacaktır, çünkü bu yönde yapının deformasyon yapmasını engellemiş oluyorsunuz.

İlk bakışta tablodan anlaşılanlar:

Depremin her iki yatay doğrultusunda da ektin kütleye katkı oranları %90'ın üzerindedir. Yani dinamik analiz sonuçlarına göre detaylandırmaya devam etmede sakınca yoktur.

Dinamik analiz sonucuna göre 62.4 Ton'luk bir yatay deprem yükü X-yönünde yapı katlarına statik yük olarak dağıtılacak ve detaylandırmaya geçilecektir.

MODLAR:

• 1. modun Z-yatay yönü etkin kütleye katkı oranı %87'dir. Bu mod büyük olasılıkla temel periyoddaki 1. eğilme modudur. Ortogonal planlı ve düzenli yapılarda genelde 1. eğilme modları yapı etkin kütlesine katkıda en fazla olanlardır; bir başka deyişle 1. eğilme modları yapının dinamik davranışını en çok etkileyen modlardır. (Bunu bir sonraki sayfada inceleyeceğiz)
• 2. mod X-yatay yönünde %27 oranında katkıda bulunuyor. Önemli bir moddur.
• 3. mod X-yatay yönünde %58 oranında katkıda bulunuyor. Önemli bir moddur.
• 4 ve 5. modlar Z-yatay yönünde az da olsa katkıda bulunuyorlar. İncelemekte fayda var.
• 6'dan 10'a kadarki modların katkı oranları çok çok düşük. Bunlar büyük olasılıkla yerel modlardır, yani yapıda lokal titreşimler oluştururlar. Mod şekillerinden de bunun teyidini göreceksiniz.
• 11 ve 13. modlar da dikkate alınacak modlardır, ancak yapı dinamik davranışına etkileri pek fazla değildir.

Şimdi StaadPRO grafik arabiriminde: Mod şekillerini inceleyelim ve dinamik davranışa etkilerini anlayalım->