Bilgi tabanı

CBFEM - nasıl çalışır, kod uyumluluğu, doğrulama ve geçerleme

Steel

Connection

AISC (USA)

Overall check

CBFEM

Stress/strain

EN (Eurocode)

AS (Australia)

CSA (Canada)

IS (India)

GB (China)

HKG (Hong Kong)

SP 16 (Russia)

Material settings

Bolts

Concrete block

Anchoring

GMNA

MNA

Plates

Bu makale aynı zamanda şu dillerde de mevcuttur:

İngilizceden yapay zeka tarafından çevrildi

Bileşen Tabanlı Sonlu Elemanlar Yöntemi (CBFEM), Bileşen Yöntemi ile Sonlu Elemanlar analizinin bir sentezidir. Nasıl çalıştığını mı merak ediyorsunuz? Tasarım yönetmeliğine uygun mu? CBFEM ile bileşen yöntemi arasındaki fark nedir ve hangi sonuçları elde edeceksiniz? Aşağıdaki makaleyi okuyun ve öğrenin!

CBFEM, çelik birleşimlerin, taşıyıcı elemanların ve ankrajların tasarımı ve yönetmelik kontrolü için özgün bir yöntemdir. Çeşitli topolojilere sahip birleşimlerin, ankrajların ve detayların büyük çoğunluğunda kullanılabilir.

Bileşen Tabanlı Sonlu Elemanlar Yöntemi (CBFEM) yöntemi:

Mühendislik pratiğindeki birleşimlerin, temellerin ve detayların büyük çoğunluğunda kullanılabilecek kadar genel bir yöntemdir.
Günlük pratikte mevcut yöntem ve araçlarla karşılaştırılabilir sürede sonuç verecek kadar basit ve hızlı bir yöntemdir.
Yapı mühendislerine birleşim davranışı, gerilme, şekil değiştirme, bireysel bileşenlerin rezervleri ve genel güvenlik ile güvenilirlik hakkında açık bilgi sunacak kadar kapsamlı bir yöntemdir.

Standart bileşen tabanlı yöntemde ve IDEA StatiCa Connection'da kullanılan CBFEM'de birleşim kontrolü, birleşimin tüm parçalarının — yani bileşenlerin — kontrolüne dayanır. Bileşenler; cıvatalar, ankrajlar, kaynaklar, levhalar ve temel altındaki beton olabilir.

CBFEM, birleşimin tamamını yukarıda belirtilen ayrı bileşenlere böler. Ardından analiz modeli, yazılım tarafından her bileşenden otomatik olarak oluşturulur.

Kontrolün kendisi iki adımdan oluşur:

Birleşimin her bileşenindeki kuvvetler hesaplanır
Her bileşen, yönetmelik denklemleri kullanılarak kontrol edilir

Kuvvetlerin hesabı

IDEA StatiCa Connection'da uygulanan CBFEM, her bileşenin davranışını basitleştirir. Nasıl?

Model; yükün uygulandığı taşıyıcı elemanlardan ve elemanları birbirine bağlamaya yarayan imalat işlemlerinden (takviye elemanları dahil) oluşur.

Analiz edilen SEY modeli otomatik olarak oluşturulur. Tasarımcı SEY modelini oluşturmaz; birleşimi imalat işlemleri aracılığıyla tanımlar.

Bu sayede kuvvetler, basitleştirici varsayımlar olmaksızın hesaplanır. Bileşenler arasındaki etkileşim gibi diğer etkiler de hesaba katılır.

Ayrıca bileşenlerin gerçek rijitliğinin dikkate alınması sayesinde sonuçlar kaldıraç etkisini de içerir. Hiçbir şey ihmal edilmez.

Kontrol ve sonuçların değerlendirilmesi

Dayanım analizi, birleşimlerin en önemli analizidir. Levhaların şekil değiştirme kontrolleri ile bileşenlerin yönetmelik kontrolleri, elastik-plastik analiz ile gerçekleştirilir.

Birleşimlerin analizi malzeme bakımından doğrusal olmayan bir analizdir. Yük artımları kademeli olarak uygulanır ve gerilme durumu araştırılır.

Levhaların kontrolü

Levhalar, EN 1993-1-5, Madde C.6, (2)'ye göre nominal akma platosu eğimine sahip elastik-plastik malzeme ile modellenir: tan^-1 (E/1000).

Malzeme davranışı von Mises akma kriterine dayanır. Tasarım akma dayanımı f_yd'ye ulaşılmadan önce elastik davranış varsayılır.

Burkulma'ya duyarlı olmayan bölgeler için nihai limit durum kriteri, asal membran şekil değiştirmesinin sınır değerine ulaşılmasıdır. %5 değeri önerilmektedir (örn. EN 1993-1-5, Ek C, Madde C.8, Not 1).

Desteklenen her ulusal standart için Teorik Arka Plan'ın ilgili bölümleri:

Diğer bileşenlerin kontrolü

Kontroller, hesaplanan kuvvetler için tüm yöntemlerde yönetmelikteki denklemlerin aynısı kullanılarak gerçekleştirilir. Cıvatalar, ankrajlar, kaynaklar ve beton blok için kullanılan denklemler uygulamada sunulmakta ve ayrıntılı olarak incelenebilmektedir.

Cıvata kontrolü

IDEA StatiCa Connection'daki cıvatalar, ilgili standartlara göre kontrol edilir. Daha fazla bilgi için Cıvatalar ve cıvatalı birleşimler makalesini okuyun.

Kaynak kontrolü

Kaynaklar söz konusu olduğunda da kontrol, ilgili yönetmeliklere göre yapılır.

Connection uygulamasında kaynak kontrolüne ilişkin ayrıntılı bilgiye IDEA StatiCa'da Kaynak/Kaynaklar makalesinden ulaşılabilir.

Beton blok kontrolü

Beton bloğun hesabının arkasındaki prensipler Beton bloğun yapısal modeli makalesinde açıklanmaktadır.

Desteklenen her ulusal standart için Teorik Arka Plan'ın ilgili bölümleri:

CBFEM aynı anda hem yönetmeliğe hem de gerçek davranışa nasıl uygun olabilir?

Tasarım odaklı SEA (CBFEM), gerçek yapı davranışını kapsarken yönetmelik kontrolü için gerekli sonuçları sunacak şekilde optimize edilmiştir. Aynı zamanda yönetmelik tarafından tanımlanan güvenlik marjını da dikkate alır.

Videoyu izleyin ve sorularınızın yanıtını bulun.

CBFEM analizinin temel özellikleri

Yazılımda uygulanan MNA veya GMNA kısaltmalarını duymuş ancak ne anlama geldiğinden emin olamamış olabilirsiniz. Analizin özellikleri, malzeme veya geometri doğrusalsızlığı. CBFEM tarafından ne önerilmekte ve uygulanmaktadır?

Aşağıdaki videoyu izleyin ve yaklaşımlar hakkında bilgi edinin.

Doğrulama ve geçerleme

Başlangıçta, iki üniversite ekibi CBFEM yönteminin doğrulama ve geçerlemesi üzerinde üç yılı aşkın bir süre çalışmıştır.

Zaman içinde, dünya genelindeki üniversitelerle (ABD, Hollanda, Almanya, İsviçre, Güney Amerika ve daha fazlası) iş birliği içinde çok sayıda yeni doğrulama çalışması yürütülmüştür.

Doğrulama ve geçerleme tam olarak ne anlama gelir? Doğrulama ve geçerleme süreci, yazılımın sonuçlarının doğru olduğunu teyit eder.

Doğrulama, analitik bir yöntemle karşılaştırmadır; bu yöntem çoğunlukla yapı yönetmeliğinde yer alır (örn. AISC, EN, vb.).

Yönetmeliklerdeki analitik yöntemler basitleştirmeler içerir ve karmaşık birleşimlerde yönetmelik ile CBFEM arasındaki sonuçlar, özellikle geçerlilik aralığının sınırlarında farklılık gösterebilir. Bu durumda, CBFEM'in deneylerle geçerlenmiş gelişmiş bir modelle karşılaştırılması, yönetmelik tarafından belirlenen değerlerden daha yüksek dayanımlar elde edilse dahi CBFEM'in güvenli olduğunu kanıtlar.

Geçerleme, sayısal bir modelin bir deneyle karşılaştırılmasıdır.

Sayısal model çoğunlukla malzeme ve geometrik doğrusalsızlıklar dahil olmak üzere oldukça gelişmiş bir yapıdadır. Geometri ve malzeme özellikleri, deneyde ölçülenlerle aynıdır. Sayısal modelin sonuçları — tipik olarak yük-deplasman ve gerilme-şekil değiştirme eğrileri — deneyin sonuçlarına yakın olduğunda, sayısal model geçerlenmiş sayılır. Sayısal modelin malzeme özellikleri daha sonra nominal değerlere değiştirilir, kusurlar imalat toleranslarına göre artırılır ve levha kalınlığı, malzemenin akma dayanımı gibi parametreler değiştirilerek çeşitli duyarlılık çalışmaları yapılabilir.

Son olarak, sayısal modelin sonuçları CBFEM'in sonuçlarıyla karşılaştırılır. Sonuçların mükemmel biçimde örtüşmesi gerekmez; ancak sonuçlar güvenli tarafta olmalı ve farklılıklar kabul edilebilir bir aralıkta bulunmalıdır.

En önemli doğrulama ve geçerleme örnekleri "Çelik birleşimlerin bileşen tabanlı sonlu elemanlar yöntemiyle tasarımı" adlı kitapta yayımlanmıştır.

Destek Merkezimizde pek çok doğrulama çalışmasının yanı sıra laboratuvar testleriyle karşılaştırmaları da bulabilirsiniz. Aşağıdaki bağlantıyı kullanarak bunlara ulaşabilirsiniz.

Doğrulama çalışmaları