Rastgele dağıtılmış eleman başlangıç eğrilik kusurlarının düzlemsel çift katlı uzay kafes sistemlerin yük taşıma kapasitelerine etkisi

Abstract

Bu çalışmanın amacı, düzlemsel çift katlı uzay kafes sistemlerde (DÇKUKS), yaygın geometrik kusurlardan biri olan başlangıç eğrilik kusurunun taşıyıcı sistemin yük taşıma kapasitesine etkisini incelemektir. Eğrilik kusurunu incelemek için, ideal (eğrilik kusuru olmayan) elemanlardan oluşan DÇKUKS’ler, tasarım yükleri altında boyutlandırılmıştır. Sonra bu modellerdeki elemanlara eğrilik verilerek, statik itme analizleri yapılarak yük taşıma kapasiteleri, performansları belirlenmiştir. DÇKUKS elemanlarındaki başlangıç eğrilik kusurlarının sağdan çarpık olasılık dağılımına sahip olduğu kabul edilerek gelişigüzel dağıtılmıştır. Yapı modellerinin performans analizleri için genel amaçlı sonlu elemanlar analiz programı olan Abaqus programı kullanılmıştır. Analizlerde doğrusal olmayan malzeme davranışı ve ikinci mertebe etkileri dikkate alınmıştır. Eğrilik kusurunun yapı üzerindeki olasılıksal etkilerini irdelemek için yapı modelinin geometrik özellikleri değiştirilmeden elemanlara her defasında farklı büyüklükte kusur atanarak modeller çözülmüştür. Abaqus modellemesi için Mathematica’da bir program hazırlanmıştır. Bu program verilen geometrik özellikleri, yükleme durumunu, Başlangıç eğrilik kusurunu belirlenen olasılık eğrilik dağılımına (standart sapma, ortalama, eğri tipi, maksimum eğrilik vb.), eleman parça sayısı gibi verilen özellikleri dikkate alarak istenilen sayıda Abaqus input dosyası oluşturmaktadır. Her input dosyasında elemanların kusur büyüklükleri farklı oluşturulmaktadır. Başlangıç eğrilik kusurlarının, farklı mesnetlenme durumları ve modül sayılarında DÇKUKS nin performansına etkisi çalışılmıştır. Düzlemsel çift katlı uzay kafes sistemlerde, başlangıç eğrilik kusurlarının sistemlerin yük taşıma kapasitesine önemli ölçüde etkisinin olduğu görülmüştür. Bu etkinin kusur dağılımı ile değişkenlik gösterdiği gösterilmiştir.

The purpose of this study is to investigate the effects of member initial curvature imperfection, which is a well-known geometric imperfection type on load bearing capacity of the flat double layer grid space structures. To study the effects of initial geometric imperfection, the structure models consisting of ideal (non-curvilinear) elements were dimensioned under the design loads. Then, the load carrying capacities and performances of the models were determined by assigning initial curvature to the elements and applying push down static analysis. The member initial curvature imperfections were distributed randomly, assuming that they have a negative skewed probability distribution. The ABAQUS general-purpose finite element analysis program was used for performance analysis of structure models. Nonlinear material behavior and second order effects were taken into consideration in the analysis. A program has been prepared in Mathematica for Abaqus modeling. This program creates the desired number of Abaqus input files, taking into account the given geometric properties, loading conditions, initial curvature imperfection, the specified probability curvature distribution (standard deviation, average, curve type, maximum curvature, etc.), and the number of mesh’s. In each input file, imperfection sizes of the elements are created randomly. The effects of initial curvature imperfection on the performance of double-layer grid space structures considering different support conditions and number of modules has been obtained. The results show that the randomly distributed member initial curvature geometric imperfection has significant effects on the load bearing capacity and collapse behavior of the flat double layer grid space structures.