Kıyı Hırvatistan'da çok açıklıklı betonarme derin kirişin doğrusal olmayan tasarımı

Proje Hakkında

Derin kiriş, "2" aksı boyunca binanın tüm beş katında (bodrum, zemin kat, birinci ve ikinci katlar ile çatı) uzanmaktadır. Bodrum katta 11,1 metre açıklığı desteksiz geçerken, üst katlarda her birinde planda kasıtlı olarak kaydırılmış küçük kapı boşlukları bulunmaktadır. Daha yüksek etkilere karşı koyabilmek için bodrum kirişi 25 cm kalınlığında tasarlanmış, zemin üstünde ise 20 cm'ye indirilmiştir. Bodrum duvarlarında C30/37 beton kullanılırken, üst katlarda C25/30 beton, B500 donatısı ve her iki yüzde Q385 hasırlar kullanılmıştır. Boşluklar çevresinde, 4×Ø20 nervürlü çubuktan oluşan sargı donatısı kuvvetleri güvenli biçimde yönlendirmiştir. Büyük bodrum boşluğu ile zemin kat kapı boşluğu arasında herhangi bir lento bulunmadığından—bu aralığı yalnızca bir döşeme geçmektedir—geometri, basitleştirilmiş kiriş teorisi yerine gerçekçi bir betonarme modeli gerektirmiştir.

\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Deep beam model in IDEA StatiCa Detail}}}\]

Mühendislik Zorlukları

Bu kiriş, çerçeve davranışının ders kitabı örneği değil, gerilmelerin denge yerine geometri tarafından belirlendiği gerçek bir süreksizlik bölgesiydi. Uzun bodrum boşluğu ile üst katlardaki kaydırılmış kapı boşluklarının bir arada bulunması, kuvvetlerin doğal akışını bozdu ve boşluklar çevresinde yerel gerilme yoğunlaşmaları oluşturdu. Bodrum ile zemin kat boşluğu arasında geleneksel bir lentonun bulunmaması, yük yolunu daha da karmaşık hale getirdi; yükün bir kısmı doğrudan döşeme üzerinden taşındı.

Kiriş teorisi veya doğrusal elastik sonlu elemanlar yönteminin uygulanması, düzlem kesitlerin düzlem kaldığını ve betonun çatlamamış kaldığını varsayarak bu koşulları yanlış temsil ederdi. Bu tür basitleştirmeler; çatlak genişliklerini ve yerel gerinim yoğunlaşmalarını göz ardı ederek güvensiz sonuçlara ya da gereksiz kolonlar veya derin kirişlerle aşırı muhafazakâr detaylandırmaya yol açabilir. İhtiyaç duyulan yaklaşım; çatlama ve basınç yumuşamasını, çekme rijitliğini, sünme etkilerini ve çelik ile beton arasındaki aderans-kayma davranışını temsil edebilecek bir yöntemdi.

Pratikte, genel amaçlı doğrusal olmayan bir sonlu elemanlar paketi bunu karşılayabilirdi; ancak tek bir süreksizlik bölgesi için böyle bir model oluşturmak zaman alıcı ve parametrik olmayan bir süreç olurdu. Günlük tasarım için bu ek yük nadiren uygulanabilirdir; bu nedenle Uyumlu Gerilme Alanı Yöntemi'ne dayalı entegre bir araç vazgeçilmezdi.

Çözümler ve Sonuçlar

Mühendisler, MPC sınırlarıyla bağlı 1D çubuklarla birlikte betonun düzlem gerilme kabuk modelini oluşturmak için IDEA StatiCa Detail ve 2D Duvarlar iş akışını kullandı. Newton-Raphson adımlamalı doğrusal olmayan analiz, modeli anlamlı sınırlara taşıyarak beton gerinim, donatı gerinim ve çelik-beton arayüzündeki kayma değerlerini kontrol etti. Tüm sonuçlar EN 1992-1-1'e göre kontrol edildi ve çıktılar doğrudan statik hesaba aktarılabildi.

\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Compressive stresses in the concreate of the deep beam}}}\]

Topoloji Optimizasyonu belirleyici oldu. %20 ve %40 efektif hacimle yinelemeler çalıştırılarak araç, net kuvvet yollarını ve donatı yörüngelerini ortaya koydu. Bu sayede eğik donatının nerede zorunlu olduğu (bodrum boşluğu ve kaydırılmış kapı boşlukları çevresinde) ve fazladan çeliğin nerede değer katmayacağı doğrulandı. Ekip, üç grup 4Ø20 eğik çubuk ekleyerek ağır kolonlar veya derin asma kirişlere gerek kalmadan güvenliği sağladı.

\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Topology Optimalization in IDEA StatiCa Detail (40\%\ effective volume)}}}\]

\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Additional reinforcement based on Topology Optimalization}}}\]

Sonuç, hem yapısal hem de mimari kazanımlar sağladı: bodrum boşluğu üzerinde düz bir tavan, daha iyi otopark düzeni ve trafik akışı ve daha derin kazı ihtiyacının ortadan kalkması—bodrum katın deniz seviyesinin altında yer alması nedeniyle bu kritik bir faktördü. Çatlama ve kullanılabilirlik koşulları gerçekçi biçimde gösterildiğinden yatırımcı optimize edilmiş tasarımı onayladı. Otomatik raporlar ve demir listeleri, dokümantasyonu kolaylaştırdı ve koordinasyon çabasını azalttı.

Superstructure d.o.o. Hakkında

Superstructure d.o.o., Hırvatistan'ın Zadar şehrinde kurulu, Ante Uglešić tarafından kurulan ve yönetilen bir yapısal mühendislik ve teknik danışmanlık firmasıdır. 2023 yılında kurulan firma, yerel ve bölgesel projelerde tasarım ve inşaat denetim hizmetleri sunmakta; müşterilerine çeviklik ve kişiselleştirilmiş uzmanlık sağlamaktadır.