KATAI 2D · Türkçe

Açık kaynak geoteknik sonlu elemanlar analizi — her sayısı denetlenebilir.

KATAI 2D; zemin, kaya, yapı elemanları ve yeraltı suyunu tek bir aşamalı modelde çözen, ücretsiz ve açık kaynak bir sonlu elemanlar yazılımıdır: derin kazılar ve iksa sistemleri, temeller, şevler, konsolidasyon, sızma ve deprem tepkisi. Yedi bünye modeli içerir ve 69 doğrulama vakasıyla kapalı çözümlere ve yayımlanmış kıyaslama problemlerine karşı sınanmıştır. Bu problemlerin girdi dosyaları depodadır; bu sayfadaki her sayıyı kendi bilgisayarınızda yeniden üretebilirsiniz.

Kurulum — ücretsiz Doğrulama kaydı GitHub’da kaynak kod

Sürüm 0.9.0 · Apache-2.0 · Windows x64 · Sitenin ayrıntı sayfaları İngilizcedir.

Neden KATAI 2D?

  • Her sonucun bir referansı var. Bir yetenek, programdan bağımsız olarak bilinen bir yanıtı yeniden üretmeden ürüne girmez: Prandtl, Terzaghi, Charny, Cox, Griffiths & Lane, Hoek–Brown.
  • Hiçbir şey gizli değil. Kaynak kod açık, formülasyon denklem denklem yazılı, girdi dosyası şeması yayımlanmış düz metin.
  • Tahmin etmek yerine reddeder. Ağın dışına çizilmiş bir yük ya da bir malzeme için tanımsız bir analiz, makul görünen yanlış bir sayı yerine kararlı bir tanı kodu üretir. 37 tanı kodu vardır; hiçbir girdi sessizce yok sayılmaz.
  • Bütün iş akışı tek modelde. Başlangıç gerilmeleri, kademeli kazı, ankraj, su seviyesinin düşürülmesi, konsolidasyon, güvenlik sayısı, deprem — tek projenin fazları.
  • İlk satırdan betiklenebilir. Bir model birkaç satır Python’dur; sonuçlar NumPy dizisi olarak döner; parametrik çalışma bir döngüdür.
  • Her amaçla ücretsiz. Apache-2.0: ticari iş, eğitim, araştırma. Lisans sunucusu ve koltuk sayısı yok.
KATAI 2D masaüstü uygulamasında şev stabilitesi analizi: Griffiths ve Lane Örnek 1 şevinde dayanım azaltma yöntemiyle güvenlik sayısı 1,384; toplam yer değiştirme eş değer eğrileri tepeden topuğa uzanan eğrisel kayma yüzeyini gösteriyor.
Güvenlik sayısı 1,384; abak değeri 1,380. Griffiths & Lane (1999) Örnek 1 şevi. Kayma yüzeyi varsayılmaz; göçme anındaki yer değiştirme alanı olarak bulunur.

Yetenekler

İki boyutlu bir geoteknik modelin ihtiyaç duyduğu her şey.

Uygulama

Derin kazı ve iksa sistemleri

Diyafram ve palplanş duvarlar, öngermeli ankrajlar, destekler, arayüz elemanları ve faz bazında su seviyesi ile kademeli kazı.

Ayrıntı (İngilizce) → Uygulama

Şev stabilitesi

Dayanım azaltma (φ–c azaltma) yöntemiyle güvenlik sayısı; kayma mekanizması varsayılmadan bulunur.

Ayrıntı (İngilizce) → Uygulama

Temeller ve taşıma gücü

Şerit, dairesel ve kazıklı temellerde oturma, yük–oturma eğrisi ve göçme yükü; düzlem şekil değiştirme ya da eksenel simetri.

Ayrıntı (İngilizce) → Uygulama

Konsolidasyon ve dolgular

Yumuşak zeminde kademeli dolgu: aşırı boşluk suyu basıncı, zamana bağlı oturma ve sünme (Soft Soil Creep).

Ayrıntı (İngilizce) → Uygulama

Yeraltı suyu ve sızma

Basınçlı ve serbest yüzeyli akım, sızma yüzeyleri, kuyular, drenler ve geçirimsiz perdeler; deformasyonla bağlaşık.

Ayrıntı (İngilizce) → Uygulama

Deprem ve saha tepkisi

Zaman tanım alanında analiz; uyumlu taban, serbest saha sınırları, Rayleigh sönümü ve tepki spektrumları.

Ayrıntı (İngilizce) → Uygulama

Kaya ve tüneller

Genelleştirilmiş Hoek–Brown ölçütü; σci, mi, GSI ve D ile, c′/φ′ uydurması olmadan.

Ayrıntı (İngilizce) → Modeller

Yedi bünye modeli

Lineer Elastik, Mohr–Coulomb, Hardening Soil, HS small, Soft Soil, Soft Soil Creep, Hoek–Brown — denklemleriyle.

Denklemler (İngilizce) → Tümü

Bütün özellikler

6 ve 15 düğümlü üçgen elemanlar, plak, ankraj, geogrid, kazık sırası ve arayüz elemanları, TBDY 2018 ve Eurocode 7.

Özellik listesi (İngilizce) →

Doğrulama

Bilinen yanıtlara ne kadar yaklaşıyor?

69 doğrulama vakasından on tanesi. Her satır, 0.9.0 sürümünün her derlemesinde otomatik bir testle sınanır; toplam 207 test ve 26 adet yeniden koşturulabilir girdi dosyası vardır.

ProblemReferansKATAI 2D
Şerit temelin taşıma gücü, NcPrandtl (1921): 2 + π+%0,6
Şev güvenlik sayısı (φ–c azaltma)Griffiths & Lane (1999) Örnek 1; Bishop & Morgenstern abakları 1,3801,384 · +%0,3
Dairesel rijit temel, eksenel simetrikCox (1962): 225,6 kPa233,9 kPa · +%3,7
Derinlikle artan dayanımlı kilde şerit temelDavis & Booker (1973): 7,80 kPa7,91 kPa · +%1,4
Serbest yüzeyli baraj gövdesinde sızma debisiCharny (1951) kesin çözümü+%1,02 · kütle dengesi 8×10⁻¹⁴
Terzaghi tek boyutlu konsolidasyonu, U(Tv)Terzaghi (1943) serisi−%1,2 … −%0,4
Hoek–Brown kayasında dairesel tünel, σ0 = 28 MPakapalı elasto-plastik çözüm%0,59 / %0,72
Rezonansta zemin kolonu, yüzey ivmesisönümlü SH kapalı çözümü (Kramer 1996)−%0,2
Eğilmede kiriş: sehim ve momentkiriş teorisi−%0,000 · +%0,00
Öngermeli ankraj, 500 kN kilitlemeeşdeğer nokta yükü (bağımsız yol)499,919 kN · %0,016

Üç tür kanıt kabul edilir: testin içinde açıkça yazılmış kapalı çözüm; çözücüyle hiçbir kodu paylaşmayan bağımsız hesap yolu; ve birincil kaynağı gösterilen yayımlanmış kıyaslama problemi. Programın kendi kendisiyle tutarlı olması doğrulama sayılmaz.

Kayıt olduğu gibi aktarılır: ilişkili olmayan akış kuralında (ψ < φ) dayanım azaltma ile bulunan güvenlik sayısı ağa bağlıdır ve ağ dört kat inceltildiğinde yaklaşık %4 düşer. Program bunu her koşuda kendiliğinden bildirir (K2D-A005). Tam kayıt: doğrulama sayfası.

KATAI 2D masaüstü uygulamasında yedi fazlı ankrajlı derin kazı sonuçları: 4371 elemanlı ağ üzerinde düşey yer değiştirme eş değer eğrileri, kazı tabanında 22,5 milimetre kabarma ve faz listesi.
Yedi faz, tek model. Ankrajlı bir derin kazı: duvar, kazı, üst ankrajlar, kazı, alt ankrajlar, su seviyesinin düşürülmesiyle son kazı.

Kurulum

Komut satırı için PowerShell’de tek satır:

irm https://raw.githubusercontent.com/fkkarakurt/katai2d/main/install.ps1 | iex

Python paketi için, sürümler sayfasından indirdikten sonra:

pip install katai2d-0.9.0-cp312-abi3-win_amd64.whl

Birimler sabittir: kN, m, gün. Ayrıntılar: kurulum sayfası ve Python API.

SSS

Sık sorulan sorular.

KATAI 2D nedir?

KATAI 2D, geoteknik mühendisliği için ücretsiz ve açık kaynak bir sonlu elemanlar yazılımıdır. Zemin, kaya ve zemin–yapı sistemlerinin deformasyonunu, stabilitesini, yeraltı suyu akımını, konsolidasyonunu ve deprem tepkisini iki boyutta — düzlem şekil değiştirme ve eksenel simetri koşullarında — çözer. Komut satırından, Python’dan ya da düz metin proje dosyasından sürülür. Ayırt edici ilkesi doğrulamadır: her yetenek kapalı çözümlü bir probleme, bağımsız bir hesap yoluna ya da yayımlanmış bir kıyaslama problemine bağlanmıştır; 69 doğrulama vakası kaynak kodla birlikte gelir.

Gerçekten ücretsiz mi? Ticari projelerde kullanabilir miyim?

Evet. Hesap çekirdeği, katai komut satırı ve Python paketi Apache 2.0 lisansıyla açık kaynaktır; ticari kullanım, değiştirme ve yeniden dağıtım serbesttir. Lisans anahtarı, donanım kilidi, hesap açma ya da süre sınırı yoktur.

Hangi bünye modelleri var?

Yedi model: Lineer Elastik; çekme kesmeli Mohr–Coulomb; Hardening Soil (pekleşen zemin); HS small (küçük şekil değiştirme rijitliği); Soft Soil (yumuşak zemin); Soft Soil Creep (sünme); ve kaya için genelleştirilmiş Hoek–Brown (2002) ölçütü — σci, mi, GSI ve D ile girilir. Zemin modelleri drenajlı, drenajsız (A), (B), (C) ya da gözeneksiz olarak tanımlanabilir.

Hangi analizleri yapar?

K0 yöntemi ve ağırlık yüklemesiyle başlangıç gerilmeleri; aşamalı inşaat (plastik) analizi; elastoplastik iskeletli Biot konsolidasyonu; tam bağlaşık akım–deformasyon; kararlı ve zamana bağlı yeraltı suyu akımı; dayanım azaltma (φ–c azaltma) yöntemiyle güvenlik sayısı; ve zaman tanım alanında dinamik analiz. Hepsi tek bir modelin fazlarıdır ve birbirini izleyebilir.

Sonuçlar ne kadar doğru?

Kesin ya da yayımlanmış çözümü bilinen problemlerde, depodaki girdi dosyalarıyla ölçülen sapmalar: Prandtl taşıma gücü katsayısı +%0,6; Davis & Booker temeli +%1,4; Cox dairesel temeli +%3,7; Charny baraj debisi +%1,02; Terzaghi konsolidasyonu −%1,2 … −%0,4; Griffiths & Lane şevinde güvenlik sayısı 1,384 (abak değeri 1,380); Hoek–Brown kayasında tünel çevresi gerilmeleri %0,59 ve %0,72; kiriş sehimi −%0,000.

TBDY 2018 ve Eurocode 7 destekleniyor mu?

Evet. Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği 2018 (statik ve depremli durum) ile EN 1997-1 (Eurocode 7) Tasarım Yaklaşımı 1 (iki kombinasyon), 2 ve 3 için kısmi güvenlik katsayısı katalogları faz bazında uygulanır.

Grafik arayüzü var mı?

Açık kaynak sürüm bir komut satırı ve bir Python paketidir. Aynı hesap çekirdeği üzerinde çizim, ağ oluşturma, aşamalı inşaat, sonuç gösterimi ve raporlama yapan bir masaüstü uygulaması ayrı bir kol olarak geliştirilmektedir; açık kaynak sürümün parçası değildir. Bu sayfadaki ekran görüntüleri o uygulamanın geliştirme sürümünden alınmıştır.

Neleri yapmaz?

Üç boyutlu analiz (tasarım gereği iki boyutludur); sıvılaşma ve çevrimsel boşluk suyu basıncı modelleri; doygun olmayan zeminde emmeye bağlı dayanım; büyük deformasyon (güncellenen ağ) analizi; ayrık süreksizlikli kaya. Yayımlanan derlemeler yalnızca Windows x64 içindir.

Nasıl kurulur?

Komut satırı için PowerShell’de tek satır: irm https://raw.githubusercontent.com/fkkarakurt/katai2d/main/install.ps1 | iex — son sürümü indirir, SHA-256 özetini doğrular ve katai komutunu PATH’e ekler; yönetici yetkisi gerekmez. Python için GitHub sürümler sayfasından tekerlek dosyasını indirip pip install ile kurun; tek dosya CPython 3.12 ve sonrası için geçerlidir.

Bir yayında ya da raporda nasıl atıf yapılır?

Zenodo’daki arşiv kaydı üzerinden: Küçükkarakurt, F. (2026). KATAI 2D: an open-source, verification-first finite element engine for geotechnical engineering. Zenodo. https://doi.org/10.5281/zenodo.20692282. Depoda bir CITATION.cff dosyası da bulunur.

KATAI 2D, Fatih Küçükkarakurt tarafından tasarlanıp yazılmakta, KATAI Geotechnical Engineering tarafından yayımlanmaktadır. Atıf: doi.org/10.5281/zenodo.20692282 · İletişim: katailabs@gmail.com