SAP2000'DE SONUÇ KOMBİNASYONLARIYLA TASARIM KONTROLÜ

Bir kirişin orta açıklığında nihai moment 240 kNm. Hangi kombinasyon bu değeri üretti? 1.4G+1.6Q mu, yoksa G+Q+E_X+0.3E_Y mi? Sayfa kenarına eskizi çizmiş kıdemli mühendisin çekmecede tuttuğu eski el hesabı bir kontrol verir; ama proje 35 kombinasyon barındırıyorsa hangisinin kritik olduğunu manuel takip etmek pratik değildir. SAP2000'in Combo Type ayrımı tam bu noktada işe yarar: yazılım, hangi yüklerin doğrudan toplandığını, hangilerinin zarfa girdiğini, hangilerinin işaret bilgisi kaybolduğu için ayrı işlendiğini sizin kurduğunuz tip bilgisine göre yorumlar.

Bu yazıda kombinasyon kurmanın yazılım tarafındaki davranışı ile tasarım tarafındaki yansıması ayrı ayrı işlenir: Combo Type seçimleri ne yapar, neden envelope kombinasyonu doğrudan tasarıma sokulmaz, TBDY 2018 ve TS 500 katsayıları SAP2000'in Auto Combo üreticisiyle nasıl eşleşir, demand-capacity oranı ne anlama gelir ve sonuç tablolarından kritik kombinasyonu nasıl çekersiniz. CSI'nin resmi ürün referansı arka planda parametre adlandırma için açık tutulabilir; pratik karar mantığı aşağıda işlenir.

Beş Combo Type Hangisi Ne Yapar?

Define > Load Combinations > Add New Combo penceresinde Combo Type açılır listesinde beş seçenek bulunur. İsimleri okurken çoğu mühendis Linear Add ile Envelope'u ezberlemiş olur ama Range Add ile Absolute Add arasındaki ince farkı atlar. Bu fark, hareketli yük zarflarında veya çift işaretli deprem etkilerinde hatalı sonuç üretmenin başlıca sebebidir.

1. Linear Add: Tüm load case sonuçları scale factor ile çarpılıp toplanır. Tek sayısal sonuç döner. TBDY 1.4G+1.6Q veya G+Q+E_X+0.3E_Y gibi düşey ve deprem yük birleşimleri için standart seçim.
2. Envelope: Her çıktı segmenti için tanımlı yük durumlarının max/min zarfı alınır. Sonuç iki değerli (max ve min) gelir. Hareketli yük pozisyonları arasında en olumsuzu yakalamak için ideal; tasarım modülüne doğrudan sokulmaz (aşağıda).
3. Absolute Add: Mutlak değerler toplanır, otomatik olarak hem pozitif hem negatif iki sonuç üretilir. Modal birleştirme sonrası işaretsiz spektrum sonucu ile statik yükü birleştirirken kullanılır.
4. SRSS: Karelerin toplamının kökü; bağımsız modal sonuçları olasılıksal olarak birleştirmek için. Statik yüklerle değil, modal kombinasyon yöntemi olarak kullanılır.
5. Range Add: Pozitif maksimumlar ve negatif minimumlar ayrı toplanır. Pattern loading (kat döşemelerinde dama tahtası canlı yük dizilimi) gibi tüm olası permütasyonların düşünülmesi gereken senaryolarda anlamlıdır.

Range Add, pek çok proje ofisinde nadir kullanılır ama TS 500 düzlem döşemelerinde canlı yükün tüm olası dizilimleri kontrol edilmek istendiğinde kavramsal karşılığı budur. Statik analiz yapan bir mühendis bir hayat boyu Range Add'e dokunmadan iş yapabilir; ama prefabrik üretim hattı destekleyen vinç kirişlerinde veya köprü mühendisliğinde temel araçtır.

Envelope Tasarıma Doğrudan Girer Mi?

SAP2000'in tasarım çekirdeği — Concrete Frame Design, Steel Frame Design, Cold-Formed Steel Design — her kombinasyonu ayrı ayrı çözümler; her birinden bir tasarım çıktısı (gerekli donatı alanı, kapasite oranı, kesme talebi) üretir; sonra bunların arasında zarf alır. Yani zarflama işlemi yazılımın tasarım tarafında zaten yapılır. Eğer kullanıcı manuel olarak bir Envelope kombinasyonu kurar ve onu tasarım kombinasyonları listesine eklerse, tasarım çekirdeği zarftan gelen tek bir değerle çalışır ve hangi yük birleşiminin baskın olduğu bilgisi kaybolur.

Daha kritiği: Bir kolonda eksenel kuvvet maksimumu ve eğilme momenti maksimumu farklı kombinasyonlarda oluşabilir. Envelope kombinasyonu her ikisini de tek bir noktada birleştirip M-N interaksiyon diyagramında olmayan bir P-M çiftiyle tasarım yapmaya zorlar; sonuçta gerçekte ortaya çıkmayan bir kombinasyon için donatı boyutlandırılır. Bu, hem güvenliği yanıltıcı hâle getirir hem de gereksiz donatı maliyeti çıkarır.

Pratik kural: Envelope sadece sonuç görüntüleme amaçlı (Display > Show Forces) kullanılır. Tasarım kombinasyonları listesi yalnızca Linear Add (ve gerekli durumlarda Absolute Add) tipindeki kombinasyonlardan oluşur. Design > Concrete Frame Design > Select Design Combinations menüsünde envelope tipli kombinasyon eklenirse SAP2000 uyarı verir ama atlanırsa hata sessiz kalır.

TBDY 2018 ve TS 500 Katsayıları

Türk yönetmelikleri yük katsayılarını iki kaynaktan alır: düşey yükler için TS 500 (Betonarme Yapıların Tasarım ve Yapım Kuralları), deprem yükleri için TBDY 2018 (Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği). Çelik yapılar TS 648 yerine 2016'dan itibaren ÇYTHYE (Çelik Yapıların Tasarım Hesap ve Yapım Esaslarına Dair Yönetmelik) çerçevesinde yürütülür; yine de yük katsayıları TBDY 2018 ile uyumlu kalır.

Tipik bir betonarme bina için kullanılan ana yük birleşimleri:

Sekiz yatay deprem permütasyonu (±E_X kombinasyonlu ±0.3E_Y, ±E_Y kombinasyonlu ±0.3E_X) artı düşey kombinasyonlar artı 0.9G durumları ile bir konut projesinde 24-32 kombinasyon ortaya çıkar. Performans analizi yapılıyorsa DD-1, DD-2, DD-3 için ayrı setler kurulur ve sayı 60-80'i bulur.

SAP2000'in Auto Combo özelliği (Design > Concrete Frame Design > Select Design Combinations > Add Default Design Combos) ASCE 7 / IBC tabanlı standart kombinasyon setini üretir; TBDY 2018 doğrudan hazır seçenek olarak gelmez. Otomatik üretilen set başlangıç noktasıdır, sonra elle TBDY uyumuna çevrilir: E pattern adlandırmaları E_X ve E_Y olarak ayrılır, 0.3 ikincil yön katsayısı manuel eklenir, deprem yükü artırma katsayısı (Ω0 düzensiz yapılarda) uygulanır.

Düşey deprem etkisi

TBDY 2018 Madde 4.4.3 büyük açıklıklı kirişler ve konsollarda DD-2 düzeyinde düşey deprem etkisini ister. Bu durumda E_Z load case'i ayrı bir Response Spectrum (U3 yönü) ile kurulur ve kombinasyon listesine G+Q±E_X±0.3E_Y±0.3E_Z şeklinde girilir. Düşey deprem permütasyonları kombinasyon sayısını iki katına çıkarır; konsol uçlarındaki donatı talebi belirgin biçimde artar.

Demand-Capacity Oranı Nasıl Yorumlanır?

Tasarım analizi koşturulduktan sonra Design > Concrete Frame Design > Display Design Info > Longitudinal Reinforcing veya Steel Frame Design > Display Design Info > PMM Ratios çalıştırılır. Çerçeve elemanlar renk skalasıyla işaretlenir: yeşil tonlar D/C < 0.7, sarı 0.7-0.9, turuncu 0.9-1.0, kırmızı > 1.0. Kırmızı çıkan elemanlar kapasiteyi aştığı anlamına gelir; tasarım yenilenmelidir.

Demand-Capacity oranı betonarme kolonda P-M-M interaksiyonu üzerinden hesaplanır. Verilen yük seti (Pu, Mux, Muy) için yazılım kolonun N=Pu kesitindeki Mx-My konturunu çıkarır; Mux ve Muy noktasının bu konturun içinde mi dışında mı kaldığını ölçer. Oran 1.0'ı geçiyorsa nokta konturun dışındadır. ACI 318 ve TS 500 her ikisi de bu mantığı paylaşır; aralarındaki temel fark φ azaltma katsayısı eğrisindedir (basınç kontrolünde φ=0.65-0.7, çekme kontrolünde φ=0.9).

Steel Frame Design tarafında D/C oranı AISC 360 LRFD yönteminde demand-to-capacity olarak ifade edilir ve kolonlarda Eqn. H1-1a/b kullanılır: Pr/Pc + 8/9 × (Mrx/Mcx + Mry/Mcy) ≤ 1.0 (eğer Pr/Pc ≥ 0.2). Türkiye'de ÇYTHYE LRFD ve ASD'yi birlikte kabul ettiğinden ofis tercihine göre seçim yapılır; LRFD'nin kombinasyon katsayıları TBDY 2018 ile daha tutarlı çalıştığı için yaygın tercih budur.

Auto Combo'nun kurduğu varsayılan set ASCE 7 katsayılarıyla geldiğinden, betonarme tasarımda 1.2D+1.6L gibi katsayılar görürsünüz; TBDY 2018 düşey için 1.4G+1.6Q kullandığı için manuel düzeltme gerekir. Bu uyumsuzluk yakalanmazsa donatı talebi yaklaşık %2-4 daha az çıkar, ki bu marjinal değer kritik kolonlarda donatı sayısını bir adetlik azaltır.

Kritik Kombinasyon Hangisi?

Tasarım analizi bittikten sonra Display > Show Tables > Concrete Frame Design > Column Summary açılır. Her kolon için yazılım altı sütun döker: maksimum P/Mu için baskın kombinasyon, maksimum Mux için baskın kombinasyon, maksimum Muy için baskın kombinasyon, kapasite oranı, gerekli donatı alanı ve toplam kesme. Bu tablo dışa Excel olarak aktarılır ve mühendislik kararlarının dayanağı olur.

Pratik incelemede şu refleksler vakit kazandırır:

• Bir kolonun eksenel maksimumu hangi kombinasyondan geliyorsa, o kombinasyon o kolonun temel zarfıdır; ama eğilme maksimumu farklı bir kombinasyondan gelebilir.
• Köşe kolonları eksenel açıdan düşük ama eğilme açısından yüksek talep alır; baskın kombinasyon genelde G+Q+E_X+0.3E_Y dizilimidir.
• İç kolonlar tersine yüksek eksenel düşük eğilme alır; baskın kombinasyon genelde 1.4G+1.6Q'dur.
• 0.9G+E_X kombinasyonu binanın devrilme kontrolü için önemlidir; bu kombinasyon temel altında çekme oluşturuyorsa temel tasarımı revize edilir.
• D/C oranı 0.95-1.0 bandında yığılmış kolonlar varsa tasarım sınırda kalmış demektir; eğer projede kapasite yedeği aranıyorsa kesit büyütülür veya donatı artırılır.

Çerçeve sistemli betonarme bina örneğinde modelden raporlamaya kadar süren akış, SAP2000 eğitiminde TBDY uyumlu kombinasyon kurulumu ve tasarım sonuçlarının yorumlanması bölümünde gerçek bir konut projesi üzerinden adım adım işlenir; özellikle ilk teslim edeceği bina hesabında olan mühendis için sırayı oturtur.

Bina-Odaklı Arayüze Geçiş

SAP2000 genel amaçlı bir sonlu eleman yazılımıdır; kombinasyon ve tasarım üretim mantığı bina-spesifik değildir. Konut, ofis ve hastane projelerinde aynı CSI çekirdeği üzerine kurulu ETABS daha bina-odaklı arayüz sunar: kat tanımları otomatik, diafram constraint default açık, story drift kontrolü ayrı tabloya gelir. SAP2000'de elle kurulması gereken pek çok adım ETABS'ta otomatik kurulur. Bina-odaklı arayüze geçişin kombinasyon yönetimine etkisi büyüktür çünkü ETABS'ta deprem yük durumları kat seviyesinde özetlenir; SAP2000'de toplam taban kesmesinden iniş yapmak gerekir.

Konut ve ofis projeleri ağırlıklı çalışan ofisler için ETABS eğitimi bina-odaklı kombinasyon mantığını ve TBDY uyumlu tasarım sonuç yorumunu konut örneği üzerinden anlatır. SAP2000 endüstriyel yapılarda, köprülerde ve özel geometrili sistemlerde tercih edilirken ETABS standart bina pazarında baskın olduğundan iki yazılım da kapasiteden çıkarılmaz.

Donatı Dökülmeden Önce Yapılacaklar

Kombinasyon kurmak yazılım üzerinde tıklamalar serisi gibi görünür; ama her tıklama bir varsayımı kayıt altına alır. Linear Add yerine Absolute Add seçilen bir kombinasyon işaret bilgisini imha eder; envelope yerine doğrudan tasarıma sokulan kombinasyon donatı miktarını bozar; 0.3 ikincil yön katsayısı atlandığında binanın asal eksenleri dışında deprem geldiğinde yapının davranışı çözüm dışı kalır. Bu varsayımların her biri sahaya dökülecek demir miktarına yansır.

2023 Kahramanmaraş depremlerinin saha raporlarında, modelleme aşamasındaki yük birleşimi hatalarının yarattığı hasarlar yapısal müdahale raporlarında belgelenmiştir. SAP2000'in tasarım çıktısı, mühendisin imzasının dayandığı kayıt olarak proje teslim dosyasında kalır. Ekrandaki D/C oranı 0.95 yazıyorsa sahada bu oranın hangi kombinasyonla elde edildiği, hangi yüklerin hangi katsayılarla birleştiği el hesabı ile doğrulanmalıdır. Yapısal güvenlik diyagramda değil, mühendisin onay imzasında durur.