Rijit Diyafram ve Yarı Rijit Diyafram Nedir?

Rijit Diyafram ve Yarı Rijit Diyafram Nedir?

Rijit Diyafram ve yarı rijit diyafram yapı mühendisliği tasarım hesaplamalarında analiz öncesi çok dikkat edilmesi gereken önemli bir tanımlamadır.

Rijit Diyafram ne demek?

Beton plakalar/döşemeler gibi bazı diyaframlar, çerçevelerin rijitliği karşılaştırıldığında onlara nazaran çok rijittir; Diyaframın düzlem içi deformasyonu, çerçevelerin yatay sapmalarıyla karşılaştırıldığında ihmal edilebilir düzeydedir. Bu tür diyaframlar Rijit olarak sınıflandırılabilir. Analitik olarak, Rijit diyaframların sonsuz rijit olduğu kabul edilir.

Rijit diyafram dönebilir ve ötelenebilir ancak deforme olamaz.

Böyle bir modelde, yanal kuvvetler, yanal yüklere direnen tüm elemanların göreceli rijitliklerine ve konumlarına bağlı olarak dağıtılacak (ve sonraki seviyelerde yeniden dağıtılacaktır). Çerçeveleri birbirine bağlamak ve kat kuvvetlerini çeşitli çerçevelere dağıtmak için uygun bir analitik araç sağlar.

Beton plakadan veya metal döşeme üzerindeki betondan yapılmış bir çatı veya döşeme sistemi, rijit diyaframın bir örneğidir.

Yarı Rijit Diyafram Ne demek?

Tarihsel olarak diyaframlar, sınırlı kaynaklara sahip bilgisayarlarda elle yapılan hesaplamaları ve basit analizleri barındırdığı için bu iki türden biri olarak kabul edilmiştir. Belirli bina konfigürasyonları için bu varsayımların eksiklikleri fark edildiğinde bile bilgisayarlar daha sağlam diyafram analizleri gerçekleştirecek hıza sahip değildi. Artık durum böyle değildir ve sonuç olarak İnşaat Yönetmelikleri, özellikle sismik analizler için diyaframlarla ilgili olarak izin verilenler konusunda daha katı bir yaklaşım benimsemiştir. Daha önce de tartıştığım gibi, örneğin ASCE 7-16’nın 12.3.1 Bölümü şunu belirtir:

“Bir diyafram, 12.3.1.1, 12.3.1.2 veya 12.3.1.3’e göre esnek veya rijit olarak idealize edilemediği sürece, yapısal analiz, diyaframın sertliğinin dikkate alınmasını açıkça içermelidir (yani, yarı-rijit modelleme varsayımı). .”

ASCE 7-16 Bölüm 12.3.1.1, yanal kuvvete direnç sisteminin çelik veya kompozit çelik destekli çerçeveler veya beton, duvar, çelik veya kompozit çelik perde duvarı. Bunlar, üstü açık çelik döşeme veya ahşap panel döşeme sistemine göre çok sert oldukları için açıkça tanımlanmıştır. Bir ve iki aileli konutlardaki diyaframların ve hafif çerçeveli yapıların da (bazı kısıtlamalarla) Esnek olarak değerlendirilmesine izin verilir.

Bölüm 12.3.1.3 ayrıca diyaframın sapması bitişik çerçevelerin kaymasının iki katından daha büyükse herhangi bir diyaframın Esnek olarak değerlendirilmesine izin verir.

Bunun tersine, Bölüm 12.3.1.2’de Rijit olarak dikkate alınmasına izin verilen tek diyafram koşulu, yatay düzensizlikleri olmayan yapılarda diyafram açıklığı-derinlik oranı 3 veya daha az olan beton levhalardan veya betonla doldurulmuş metal tabliyeden oluşan diyaframlardır.

Bölüm 12.3.1’e göre diğer tüm diyaframların Yarı Rijit olarak değerlendirilmesi gerekmektedir. Bu, yapıların önemli bir bölümünü temsil eder.

IBC 2018’in diyaframları farklı şekilde kategorize ettiğini belirtmek ilginçtir. IBC 2018, Esnek diyafram tanımında herhangi bir değişiklik olmaksızın ASCE 7-16’ya atıfta bulunduğundan, ASCE 7-16’nın Bölüm 12.3.1.3’ünün gerekliliği geçerlidir; burada diyaframın yanal sapması şu durumlarda esnek olarak kabul edilebilir: bitişik çerçevelerin sürüklenmesinin iki katından daha fazla. Ancak daha sonra IBC 2018 Bölüm 1604.4’te Sert diyaframın tanımı ASCE 7’de bulunan tanımdan değiştirilmiştir:

“Diyaframın yanal deformasyonu ortalama kat ötelemesinin iki katına eşit veya daha az olduğunda diyafram rijittir.”

Dolayısıyla IBC’ye göre tüm diyaframlar Esnek veya Rijit olarak değerlendirilebilir.

Basitçe söylemek gerekirse, diyafram yer değiştirmesini çerçeve yer değiştirmesi ile karşılaştırarak diyaframı kategorilere ayırın: eğer bu oran ikiden fazlaysa diyafram esnek olarak analiz edilebilir; bu oran ikiden küçük veya ona eşitse diyafram rijit olarak analiz edilebilir. Ancak bunu önermiyorum; Genel olarak ASCE 7 tanımının daha uygun olduğunu düşünüyorum. Ayrıca diyaframları yarı-rijit olarak analiz etmek daha pratik olabilir çünkü diyaframları yarı rijit olarak sınıflandırmak için gerekli olan sehim hesaplamalarını yapmak için zaten böyle bir analiz gerekli olacaktır. Diyaframın yarı-rijit olarak modellenmesine ve analizine her durumda izin verilir.

Yukarıda da belirttiğim gibi ASCE 7 Bölüm 12.3.1.2, yatay düzensizlikleri olan yapıların diyaframlarının Rijit olarak incelenmesine izin vermemektedir. Bunun nedeni, bu tür yapılardaki diyaframların, yapının davranışında ve kuvvetlerin yanal kuvvet karşılayıcı sisteme dağıtılmasında daha büyük bir rol oynayabilmesidir. Düzensizliklerden dolayı yapıya gelebilecek potansiyel hasarın azaltılmasında diyaframlar daha büyük bir rol oynayabilir. Bu gibi durumlarda, diyaframın uygun şekilde tasarlanabilmesi için diyaframdaki kuvvetlerin ve yer değiştirmelerin bilinmesi önemlidir. Ayrıca, yapısal düzensizlikler genellikle yerel koşullardır, bu nedenle analizde diyafram esnekliğinin yerel etkilerinin dikkate alınması önemlidir. Örneğin, yatay bir döşeme kirişi olmadığı sürece, Yatay Ofset Düzensizliği olduğunda diyafram, yanal kuvvetleri yukarıdaki çerçeveden aşağıdaki çerçeveye dağıtan mekanizmadır. Burulma düzensizliği, çerçevelerin ve çerçeve sertliğinin zayıf dağılımının veya diyafram kütlelerinin son derece eşitsiz dağılımının kanıtıdır; bu muhtemelen diyaframa daha fazla talep getirecektir ve diyaframın çerçevelerle nasıl etkileşime girdiğinin daha doğru bir şekilde değerlendirilmesini gerektirecektir. Benzer şekilde, paralel olmayan sistemlerdeki çerçeveler, dik çerçevelere göre çok daha yüksek derecede etkileşime sahiptir ve diyaframın kapasitesi ölçüsünde birbirine bağlanır.

Çok kanatlı bir binada zemin çok sert bir beton levhadan oluşabilir; buna rağmen katı bir diyafram analizi muhtemelen uygun olmayacaktır. Katı bir diyafram analizinde, kanatların uzak uçları birlikte hareket edecek ve dönecek şekilde sınırlandırılacaktır. Yarı sert bir diyafram analizi, bu kanatların birbirlerinden bağımsız olarak yer değiştirmesine, yalnızca kanatların merkezde buluştuğu diyaframın sertliği ile birbirine bağlanmasına daha doğru bir şekilde izin verecektir.

Büyük açıklıklara sahip bir diyaframın, katı bir diyaframla aynı şekilde davranmadığı açıktır.

Ve uzun, dar bir diyafram bir yönde sert olabilirken diğer yönde olmayabilir.

Tarihsel olarak diyaframların etkisine daha az önem verilmesine ve daha basit el ve analitik tekniklerin kullanılması ihtiyacı nedeniyle basitleştirilmiş yaklaşık yöntemlere izin verilmesine rağmen, bugün tasarlanan ve inşa edilen yapıların giderek daha sağlam analizlere ihtiyacı vardır.

Çeşitli Mühendislik Yazılımlarında Diyafram Tanımlamaları

CYPE 3D Yazılımında Diyafram Tanımlamaları

CYPE 3D’de 2024.c versiyonunda rijit diyaframlar uygulanmıştır. Aynı rijit diyaframa ait düğümler arasındaki göreceli yer değiştirmeler sınırlıdır. Bu nedenle her diyafram bir bütün olarak ancak dönebilir ve hareket edebilir.

• EDIT (DÜZENLE)
  • Kullanıcıların diyaframları tanımlamasına ve düzenlemesine olanak tanır. Her diyafram için yükler tanımlanabilir. Bunu yapmak için kullanıcılar “Girilen yükler” tablosunda yük durumlarını, global “X” yönündeki yükü, global “Y” yönündeki yükü ve uygulama noktasının koordinatlarını seçebilirler.

DLUBAL YAZILIMINDA RİJİT DİYAFRAMLAR

“Rijit diyafram” kat döşemesi rijitliği, bir katın tüm bileşenlerini (elemanlar, yüzeyler ve katılar) katın üst noktasının düzlemindeki katı bir bağlantıyla bağlamak için kullanılır. Bağlantı hikayenin ağırlık merkezinde kurulur. Dolayısıyla bunun için geçerli olan kriter, bağlı bileşenlerin ayrı ayrı ağırlığıdır. Bu nedenle, katın bir tarafındaki çok ağır bir eleman, ağırlık merkezini ilgili yöne kaydırır.

Aşağıdaki modelde ikinci katın bir tarafında nispeten hafif ahşap elemanlar bulunmaktadır. Bu, ağırlık merkezini zeminin diğer tarafına kaydırır.