Bir konveyör bandının taşıyıcı yapısı, Almanya
Monath, yapısal mühendisliğin tüm alanlarında faaliyet gösteren orta ölçekli bir mühendislik firmasıdır. Çelik projelerde çalışmalarının büyük bölümü endüstriyel ve depo yapılarından oluşmaktadır. Ancak karmaşık yapısal sistemlere sahip küçük çelik inşaat projeleri de önemli bir zorluk teşkil etmektedir.
Motivasyon
Çoğu zaman standart dışı birleşimlerle (topoloji, kesitler) çalışmak ve kapsamlı bir yönetmelik kontrolü sunmak zorunda kalıyoruz. Geçmişte temel birleşim tasarım programları veya elle hesaplamalarla sınırlıydık. Bu durum, tasarımı gereği gibi değerlendirme kapasitemizi kısıtlıyordu.
En büyük sorunlar, 3B simülasyonun gerekli olduğu çok eksenli yüklere maruz kalan birleşimlerde ortaya çıkmaktadır. Temel birleşim tasarım yazılımları yalnızca iki boyutlu modelleme imkânı sunduğundan burada yetersiz kalmaktadır. Bir diğer sorunlu alan ise çok karmaşık topolojilere sahip birleşimlerdir. Birleşim tasarımı için kullandığımız önceki yazılım, önceden belirlenmiş birleşim türleriyle (kiriş topolojisi, profiller, kesitler, takviye levhaları) sınırlıydı.
Bu sorunlar günlük mühendislik pratiğimizde sıkça karşımıza çıktığından IDEA StatiCa Connection ile çalışmaya karar verdik.
Avantajlar
IDEA StatiCa Connection çok sade ve anlaşılır bir çalışma arayüzüne sahiptir. Kısa sürede programda yolunuzu bulur ve işlerinizi hızla tamamlarsınız.
Monath'ta kullanılan CAE yazılımı SCIA Engineer'dır. IDEA StatiCa Connection, SCIA Engineer'dan seçili düğüm noktalarını (birleşimleri) (kesit parametreleri ve iç kuvvetler dahil) içe aktarabilen bir BIM arayüzüne sahiptir. Bu arayüz çok iyi çalışmaktadır. Tüm önemli değerler (geometri ve yükler) hızlı ve güvenilir biçimde aktarılmakta, böylece ek veri girişi, zaman ve emekten tasarruf sağlanmaktadır. Elbette geometri ve yüklerin ayrı olarak girilmesi de mümkündür; bu sayede bireysel kontroller diğer programlardan bağımsız olarak gerçekleştirilebilir.
Bir diğer avantaj ise tasarım seçeneklerinin çeşitliliğidir. Birleşimi projeye özgü koşullara göre uyarlamak ve böylece gerçekçi bir model görselleştirmek mümkündür. Alın plakalı birleşimler, bağlantı plakaları, köşebentler ve çok daha fazlası gibi çok sayıda imalat işlemi mevcuttur. En büyük avantaj, birden fazla farklı birleşim türüne sahip bir düğüm noktasının modellenebilmesi ve anında 3B olarak görüntülenebilmesidir. Bu sayede ne kadar özgün olursa olsun neredeyse her birleşim tasarlanıp doğrulanabilir.
Pek çok yapıda birleşimlere çok eksenli kuvvetler etki etmektedir. Ancak çoğu programda yalnızca 2B hesaplama yapılabilmektedir. Bu nedenle birleşimin yoğun emek gerektiren bir şekilde yalnızca elle değerlendirilmesi gerekmekte ve çok eksenli etkiler göz ardı edilmektedir. IDEA StatiCa Connection, hem birleşim parçasına hem de bağlanan elemana kuvvet girişi yapılmasına olanak tanır. Bu, gerçekçi bir modellemenin mümkün olduğu ve sonuçların geleneksel hesap programlarına kıyasla daha doğru olduğu anlamına gelir. Böylece tüm birleşim özelliklerinin (plaka veya kaynak kalınlıkları vb.) daha önce görülmemiş düzeyde optimize edilmesi sağlanır.
Eurocode 3'e göre birleşim kontrollerini kullanıyoruz ve sonuçlar anında görüntüleniyor. Bunun yanı sıra iç gerilmeler ve kuvvetler, yerel burkulma sonuçları ve rijitlik analizi de elde ediyoruz (tümü otomatik olarak oluşturulan bir SE modeline dayanmaktadır).
Dezavantajlar
IDEA StatiCa Connection'ın pek çok avantajının yanı sıra bazı dezavantajlarını da fark ettik.
Birden fazla yük durumuna bölünmesi nedeniyle hesaplama zaman alabilmektedir (karmaşık birleşimlerde birkaç dakikaya kadar uzayabilir). Bu durum özellikle tasarlanan birleşimler mafsallı olduğunda belirgin biçimde hissedilmektedir; zira bu durumda çok sayıda iterasyon adımı gerçekleştirilmesi gerekmektedir. Mafsallı birleşimlerin tasarımı, genel olarak görüşümüze göre biraz daha deneyimli bir kullanıcı gerektirmektedir. Çıktı konusunda da iyileştirme alanı gördüğümüzü belirtmeliyiz. Örneğin, bazı boyutların eksikliği nedeniyle plaka, kaynak veya vida konumlarını tanımlamak güçleşmektedir.
Örnekler
IDEA StatiCa Connection için uygulama alanlarımızı göstermek amacıyla projelerimizden iki örnek aşağıda sunulmakta ve açıklanmaktadır.
Örnek 1: Billboard yapısı
Sunulan ilk proje bir billboard yapısıdır. Bu projede, içi boş profillerin çeşitli birleşimlerine ek olarak temel ankrajının yönetmelik kontrolü de görev kapsamındaydı.
Rüzgar yükü momentleri ve kesme kuvvetleri yapıyı iki yönde etkilemiştir. Diğer programların X veya Y ekseni etrafındaki momentleri dikkate almaması nedeniyle temel, karmaşık bir birleşim niteliği taşımaktaydı. CAE yazılımı SCIA Engineer'dan BIM bağlantısı kullanılarak kesit parametreleri ve düğüm noktasındaki iç kuvvetler IDEA StatiCa Connection'a aktarıldı. Ardından aşağıda gösterildiği gibi kaynaklar dahil ankraj modellenip kontrol edildi.
Bu projedeki bir diğer sorun, ana kirişlerin kolona bağlantısıydı. Geleneksel hesap programları kullanıldığında böyle bir yapısal sistem iki boyutlu bir probleme indirgenmek zorunda kalınıyordu.
Birleşim, dört ana kiriş ile birlikte IDEA StatiCa Connection'da tasarlandıktan sonra mesnet plakasının yüksek gerilmelere maruz kaldığı anlaşıldı. Bu nedenle sistem, aşağıda gösterildiği gibi HEA profillerin üstüne ve altına berkitmeler eklenerek güçlendirildi ve birleşim daha doğru biçimde gerçekleştirilebildi.
Örnek 2: Konveyör bandının taşıyıcı yapısı
Bu projede bir taşıyıcı yapı tasarlanıp kontrol edilmiştir. Bu süreçte, farklı profillerin mafsallı ve rijit birleşimlerinin cıvatalı ve kaynaklı bağlantılarla kullanıldığı çeşitli düğüm noktaları ortaya çıkmıştır. Aşağıda gösterilen birleşimde iki kiriş birbirine ve aynı zamanda üzerinde oturdukları kolona bağlanmıştır.
Bu birleşimdeki sorun, üç profilin bağlantısı, tüm elemanlarda oluşan kuvvetler ile takviye levhası ve berkitme eklemeleriydi. Bu nedenle birleşimin kontrolü görece karmaşık olup SEY kullanılmadan tamamen tekrarlanabilir değildir.
IDEA StatiCa Connection ile birleşim planlandığı şekilde modellenip kontrol edilebildi. Aşağıda imalatçı tarafından üretilen birleşime ait görseller yer almaktadır.
Sonuç
IDEA StatiCa Connection ile hem basit hem de karmaşık çelik birleşimler sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak kontrol edilebilmektedir. Yüksek esneklik sayesinde birleşim kontrolleri neredeyse sınırsız bir kapsama sahiptir. Birleşim geometrisi ve yük girişi, genel sonlu eleman programlarının çoğuna kıyasla kolaydır ve tüm girdiler birleşimin 3B görünümünde açıkça görüntülenir. Birleşim hesabının ardından gerilmeler, gerinim ve kullanım oranına ek olarak DIN EN 1993'e göre kontroller de gerçekleştirilebilir.
Firmamız CAE programı olarak SCIA Engineer kullandığından IDEA StatiCa Connection, çelik inşaat için çok iyi bir tamamlayıcı modül niteliği taşımaktadır. BIM işlevleri düğüm noktalarının IDEA StatiCa Connection'a hızlı aktarımını sağladığından SCIA global modelini mükemmel biçimde tamamlamaktadır. Yazılımın sade ve anlaşılır kullanıcı arayüzü sayesinde IDEA StatiCa Connection'a alışmak makul bir çabayla gerçekleştirilebilmekte ve hızlı sonuçlar elde edilmektedir.
