İTÜ LİSANSÜSTÜ DERS KATALOG FORMU (GRADUATE COURSE CATALOGUE FORM)

Transkript

1 İTÜ LİSANSÜSTÜ DERS KATALOG FORMU (GRADUATE COURSE CATALOGUE FORM) Dersin Adı Yapı Sistemlerinin Hesabında Matris Metotları Course Name Matri Methods in Structural Analysis Kodu (Code) YAP506 Bölüm / Program (Department/Program) Yarıyılı (Semester) Bahar (Spring) Ders Türü Kredisi AKTS Kredisi (Course Type) (Local Credits) (ECTS Credits) Yüksek Lisans (Graduate) İnşaat Mühendisliği / Yapı Mühendisliği (Civil Engineering)/(Structural Engineering) Dersin Türü (Course Type) Zorunlu (Compulsory) Dersin Dili (Course Language) Türkçe (Turkish) Dersin İçeriği (Course Description) kelime arası Dersin Amacı (Course Objectives) Maddeler halinde 2-5 adet Dersin Öğrenme Çıktıları (Course Learning Outcomes) Maddeler halinde 4-9 adet Çubuk elemanlarda rijitlik ve yükleme matrisleri, matris yerdeğiştirme yöntemi, yöntemin iki ve üç boyutlu çerçeve sistemlere uygulanması, sürekli ortam parçalarında rijitlik ve yükleme matrisleri, malzeme ve geometri değişimi bakımından doğrusal olmayan sistemler, yöntemin yapı sistemlerinin dinamik analizine uygulanması, matris kuvvet yöntemi. Stiffness and loading matrices of frame type elements, matri-displacement method, application of the method to two and three-dimensional frame type structures, stiffness and loading matrices in two and three dimensional media, materially and geometrically non-linear systems, application of matri methods to dynamic analysis of the structures, matri force method. Dersin amacı: 1) Statik ve dinamik yükleme etkisindeki taşıyıcı sistemlerde denge denklemlerinin matris formda gösterimi 2) Taşıyıcı sistemlerin iç kuvvet, şekildeğiştirme ve yerdeğiştirme hesaplarının matris yöntemler ile yapılması 3) Yapı sistemlerinin farklı davranış biçimleri ve farklı yükler etkisinde hızlı ve ekonomik çözümü için, matris-yerdeğiştirme yöntemini uygulamaya yönelik algoritma kurma ve yazılım geliştirme Objective of the course: 1) Production of equilibrium equations in matri form for the structural systems subjected to static and dynamic loads 2) Determination of internal forces, deformation and displacements of structural systems by using the computation techniques depending on matri methods 3) To generate algorithm and software for fast and robust analysis of structural systems having diverse behavioral models and eternal effects. Bu dersi başarı ile tamamlayan yüksek lisans ve doktora öğrencileri aşağıdaki konularda, bilgi, beceri ve yetkinlik kazanırlar: 1) Çerçeve türü yapı sistemlerinin statik yükler etkisinde matris yerdeğiştirme yöntemi ile çözümü için algoritma kurabilme ve program yazabilme 2) İki ve üç boyutlu sürekli ortamların doğrusal analizi için algoritma kurabilme 3) Malzeme ve/veya geometri değişimi bakımından doğrusal olmayan sistemlerin hesabı için algoritma kurabilme 4) Yapı sistemlerinin burkulma yükü hesabını yapmak üzere algoritma kurabilme 5) Serbest titreşim analizi yapabilme ve algoritma kurabilme 6) Mod süperpozisyonu yöntemini uygulayabilme ve otomatik hesap için algoritma kurabilme 7) Çerçeve türü yapı sistemlerinin statik yükler etkisinde matris kuvvet yöntemi ile çözümü için algoritma kurabilme Graduate students who successfully pass this course gain knowledge, skills and competency in the following : 1) The ability to generate algorithm and produce computer softwares for the analysis of frame type structures subjected to static loads by using matri-displacement method 2) The ability to establish algorithms for the analysis of two and three dimensional continuous media 3) The ability to establish algorithms for the analysis of material wise and/or geometric wise nonlinear systems 4) The ability to establish algorithms for the determination of buckling loads of the structural systems 5) The capability for the performance of free vibration analysis and generation of algorithm for this purpose 6) Application of the mode superposition method and the ability to establish algorithm for its automatic calculation 7) The ability to generate algorithm for the analysis of frame type structures subjected to static loads by using matri-force method

2 Ders Kitabı (Tetbook) Diğer Kaynaklar (Other References) Maddeler halinde en çok 5 adet Ödevler ve Projeler (Homework & Projects) Laboratuar Uygulamaları (Laboratory Work) Bilgisayar Kullanımı (Computer Use) Prof. Dr. Erkan Özer tarafından hazırlanan ders notları Course notes prepared by Prof. Dr. Erkan Özer 1) Çakıroğlu, A., Özden, E., Özmen, G. Yapı Sistemlerinin Hesabı İçin Matris Metotları ve Elektronik Hesap Makinesi Programları, Cilt I ve Cilt II, İTÜ Kütüphanesi, Sayı 1005, ) Prezemieniecki, J.S. Theory of Matri Structural Analysis, Dover Pub. ISBN , ) Bathe, K.J. Finite Element Procedures, Prentice-Hall, ) Hart, G.C., Wong, K. Structural Dynamics for Structural Engineers, J.Wiley, ) Meek, J.L. Matri Structural Analysis, McGraw-Hill, ISBN , Clough, R.W., Penzien, J. Dynamics of Structures, McGraw-Hill, Yarıyıl boyunca 2 adet ödev verilir. 2 homeworks are assigned during the semester Laboratuvar uygulaması yoktur. No laboratory work. Verilen ödevlerdeki yoğun matris işlemleri için EXCEL, MATLAB vb. yazılımların kullanımı gerektirmektedir. Ödev çözümlerinin kontrolü ve bazı uygulamalar için mevcut yapı mühendisliği paket programları da kullanılır. It is necessary to use softwares such as EXCEL, MATLAB to accomplish the intensive matri operations in the assigned homeworks. The eisting structural analysis program packages are also used to check the solution of homework and for some other problems. Diğer Uygulamalar (Other Activities) Başarı Değerlendirme Sistemi Faaliyetler (Activities) Yıl İçi Sınavları Adedi* (Quantity) (Assessment Criteria) (Midterm Eams) Kısa Sınavlar (Quizzes) Ödevler (Homework) Projeler (Projects) Dönem Ödevi/Projesi (Term Paper/Project) Laboratuar Uygulaması (Laboratory Work) Diğer Uygulamalar (Other Activities) Final Sınavı (Final Eam) *Yukarıda Belirtilen Sayılar Minimum Olup Yerine Getirilmesi Zorunludur. Değerlendirmedeki Katkısı, % (Effects on Grading, %) 2 % 30 (30 %) 2 % 20 (20 %) 1 % 50 (50 %)

3 DERS PLANI Hafta Konular Dersin Çıktıları 1 Matris yöntemlere giriş, amaç, tanımlar, temel matris işlemleri 1 2 Sonlu elemanlarda uç kuvvetleri ile uç yerdeğiştirmeleri arasındaki bağıntılar, eksenleri 1 değiştirilmesi 3 Direkt matris yerdeğiştirme yöntemi 1 4 Özel mesnetler, simetrik sistemler, mesnet çökmeleri, elastik zemine oturan çubuklar, ikinci 1 mertebe etkilerin dikkate alındığı çubuklar vd. 5 İki ve üç boyutlu elemanlar 2 6 İki ve üç boyutlu elemanlar (devam) 2 7 Doğrusal davranmayan sistemlerin hesabı, Malzeme bakımından doğrusal olmayan sistemler, 3,4 geometri değişimi bakımından doğrusal olmayan sistemler, Malzeme ve geometri değişimi bakımından doğrusal olmayan sistemler 8 Yapı sistemlerinin dinamik dış etkilere göre hesabı, hareket denklemi, serbest titreşimler, 5 harmonik zorlar, deprem etkisi 9 Zorlanmış titreşimler, sayısal integrasyon teknikleri 5 10 Serbest titreşim analizi, hesap yöntemleri, titreşim modlarının özellikleri 5 11 Modların süperpozisyonu yöntemi 6 12 Modların süperpozisyonu yönteminin uygulanmasına yönelik ayrıntılı örnekler 6 13 Birim kuvvet matrisi, yükleme terimleri 7 14 Matris kuvvet yönteminde süreklilik denklemlerinin yazılması ve çözüm 7 COURSE PLAN Weeks Topics Course Outcomes 1 Introduction to matri methods, objectives, basic definitions, basic matri operations 1 2 The relations between end forces and end displacements, transformation of the local ais 1 3 Direct matri-displacement method 1 4 Special supports, symmetric systems, support settlements, beams restling on elastic 1 foundations, geometrically nonlinear beams etc. 5 Two and three dimensional elements 2 6 Two and three dimensional elements (continue) 2 7 Analysis of the nonlinear systems, material wise nonlinearity, geometric nonlinearity, material 3,4 and geometric nonlinearity 8 Analysis of the structural systems for dynamic loads, equation of motion, free vibration, 5 harmonic loadings, earthquake effects 9 Forced vibration, numerical integration techniques 5 10 Free vibration analysis, analysis methods, properties of the vibration modes 5 11 Modal superposition method 6 12 Comprehensive eamples on modal superposition method 6 13 Element fleibility matrices, loading vectors 7 14 Compatibility equations in matri force method and solution 7

4 Dersin Yapı Mühendisliği Programıyla İlişkisi i. Programın mezuna kazandıracağı bilgi, beceri ve yetkinlikler (programa ait çıktılar) Lisans düzeyi birikimine dayalı olarak, Yapı Mühendisliği alanının ilişkili olduğu disiplinler arası etkileşimi kavrayabilme, ilgili program alanında kuramsal bilgilerini uzmanlık düzeyinde geliştirebilme ve derinleştirebilme (bilgi). Katkı Seviyesi ii. iii. iv. v. Alanında edindiği uzmanlık düzeyindeki bilgileri kullanabilme, farklı disiplin alanlarından gelen bilgilerle bütünleştirip yorumlayarak yeni bilgiler oluşturabilme ve karşılaşılan sorunları araştırma yöntemlerini kullanarak çözümleyebilme (beceri). Alanında bilgi ve becerilerini eleştirel bir yaklaşımla değerlendirip bağımsız olarak bilgisini geliştirme ve uzmanlık gerektiren bir çalışmayı yürütme, uygulamada karşılaşılan karmaşık sorunların çözümü için sorumluluk alıp, liderlik yaparak çözüm üretebilme (Bağımsız Çalışabilme, Sorumluluk Alabilme ve Öğrenme Yetkinliği). Alanındaki güncel gelişmeleri ve kendi çalışmalarını, nicel-nitel veriler ile destekleyerek, gerekli düzeyde bilgisayar yazılımı ile birlikte bilişim ve iletişim teknolojilerini kullanarak, toplumsal yarar sağlamaya yönelik olarak alanındaki ve alan dışındaki gruplara, yazılı, sözlü ve görsel biçimde sunabilme. (İletişim ve Sosyal Yetkinlik). Bir yabancı dili yeterli düzeyde kullanarak sözlü ve yazılı iletişim kurabilme, kendi çalışmalarını, alanındaki uluslar arası platformlarda, yazılı, sözlü ve/veya görsel olarak aktarabilme (İletişim ve Sosyal Yetkinlik). vi. Alanı ile ilgili verilerin toplanması, yorumlanması, uygulanması ve duyurulması aşamalarında toplumsal, bilimsel, kültürel ve etik değerleri gözeterek denetleyebilme, bu değerleri öğretebilme, ilgili konularda strateji, politika ve uygulama planları geliştirebilme ve elde edilen sonuçları, kalite süreçleri çerçevesinde değerlendirebilme (Alana Özgü Yetkinlik). 1: Az, 2. Kısmi, 3. Tam

5 Relationship between the Course and Structural Engineering Curriculum Program Outcomes i. Grasping interdisciplinary interaction related to one s area and developing and intensifying the current and high knowledge in that area based upon the competency in graduate level (knowledge). ii. By means of ability to use theoretical and practical information related to one s area, to combine and interpret them with information from different disciplines producing new information and solving the faced problems by related searching methods (skill). iii. By means of the ability to critically analyze knowledge, skills and also a study related to one s area that requires epertise on that area, directing and continuing independently, developing new strategies for the problems that are not foreseen and taking the responsibilities together with fulfilling the leader role, the ability to produce solutions for that problems (competence to work independently, competence to take responsibility, competence to learning). iv. By means of the ability to promote current development and studies by supporting with qualitative and quantitative data and to use computer software together with information and communication technologies with a required level, critical analyzing, developing and altering, if required, social relationships and the norms directing these relationships, establishing written oral and visual communication with groups within one s or different fields (communication and social competency). v. Proficiency in a foreign language at least European Language Portfolio B2 Level- and establishing written, oral and visual communication with that language for presenting one s studies in the international environment (communication and social competency). vi. By means of the ability to inspect the steps like gathering, interpreting, implementing and announcing related data with the one s area by overseeing scientific, cultural and ethical norms, teaching these norms, developing strategy, policy and action plans in related subjects and evaluating the obtained results by making the use of quality processes, using the gathered information and solving problems and/or implementation skills in the interdisciplinary strategies (area specific competency). Level of Contribution : Little, 2. Partial, 3. Full Düzenleyen (Prepared by) Prof. Dr. Engin Orakdöğen Doç.Dr. Ercan Yüksel Tarih (Date) İmza (Signature)

6

7 DERS YÜKÜ HESAPLAMA FORMU Dersin Kodu YAP506 Dersin Adı Yapı Sistemlerinin Hesabında Matris Metotları Dersin Dili Türkçe Dersin Kredisi 3.0 Dersin ECTS Kredisi 7.5 Hafta TOPLA M Saat Kazanılan Beceri (Çıktılar) , Haftalık Ders Laboratuar Uygulama Dersle ilgili Sınıf dışı Etkinlikler Sınavlar ve Sınava Hazırlık Toplam Saat Ders Değerlendirme Sistemi Yarıyıl içi sınavı (2 adet) : %30 Yarıyıl içi ödevler (2 adet) : %20 Yarıyıl sonu sınavı : %50 Ders Çıktıları Tarih Bu dersi başarı ile tamamlayan yüksek lisans veya doktora öğrencileri: 1) Çerçeve türü yapı sistemlerinin statik yükler etkisinde matris yerdeğiştirme yöntemi ile çözümü için algoritma kurabilme ve program yazabilme 2) İki ve üç boyutlu sürekli ortamların doğrusal analizi için algoritma kurabilme 3) Malzeme ve/veya geometri değişimi bakımından doğrusal olmayan sistemlerin hesabı için algoritma kurabilme 4) Yapı sistemlerinin burkulma yükü hesabını yapmak üzere algoritma kurabilme 5) Serbest titreşim analizi yapabilme ve algoritma kurabilme 6) Mod süperpozisyonu yöntemini uygulayabilme ve otomatik hesap için algoritma kurabilme 7) Çerçeve türü yapı sistemlerinin statik yükler etkisinde matris kuvvet yöntemi ile çözümü için algoritma kurabilme Formu Hazırlayan Formu Onaylayan Prof. Dr. Engin Orakdöğen Doç.Dr. Ercan Yüksel