İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİNE GİRİŞ

Ebat: px

Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİNE GİRİŞ"

Si̇mge Onaral
6 yıl önce
İzleme sayısı:

1 İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİNE GİRİŞ Yrd. Doç. Dr. Merve Sağıroğlu MEKANİK ANABİLİM DALI Kaynaklar: Yrd. Doç. Dr. Banu YAĞCI İnşaat Mühendisliğine Giriş Ders notları KTÜ Güz dönemi İnşaat Mühendisliğine Giriş Ders notları

2 MEKANİK Mekanik, fiziksel olayları incelediği için fiziksel bilimlerdendir. Endüstrideki hemen tüm alanlar için önemlidir. Mekanik mühendislik bilimlerinin temelidir. Mühendislik eğitiminde büyük öneme sahip olduğu için eğitim yılları içerisinde iyi sindirilememesi durumunda, genç mühendislerin pratikte hep bir şeylerin eksikliğini hissetmesine sebep olur. Mekanik, fiziksel olayları incelediği için fiziksel bilimlerdendir. Bununla birlikte matematiğe veya mühendislik konularına bağlanabilir. Mühendislik bilimlerinin temeli mekaniktir. Mekanikte amprik metodlar kullanılmaz, kesindir. Mekanik uygulamalı bilimdir.

3 MEKANİK Kuvvetlerin etkisi altında cisimlerin denge ve hareket şartlarını anlatan ve inceleyen bir bilim dalıdır. Amacı fiziksel olaylara açıklık getirmek, önceden tahmin etmek ve mühendislik uygulamalarını aydınlatmaktır. 1. Şekil Değiştirmeyen (Rijit) Cisimler Mekaniği a) Statik: Dengede bulunan sistemlerle ilgilenir. b) Dinamik: Hareket halindeki sistemlerle ilgilenir. - Kinematik: Hareketleri meydana getiren sebepleri hesaba katmaksızın yer değiştirme, hız, ivme ve zaman arasındaki bağıntıyı kurar. Hareketin geometrisini inceler - Kinetik: Hareketi doğuran sebeplerle hareketin kendisi arasında bir ilişki kuran bilim dalıdır. Diğer tanımlama ile cisme etkiyen kuvvetlerle cismin kütlesi ve hareketi arasındaki bağıntıyı kurar. 2. Şekil Değiştiren Cisimler Mekaniği (MUKAVEMET) 3. Akışkanlar Mekaniği a) Sıkıştırılabilen Akışkanlar Mekaniği (GAZLAR) b) Sıkıştırılamayan Akışkanlar Mekaniği (SIVILAR)

4 Mekanik derslerinde ana amaç, mühendislik öğrencisinde, verilen bir problemi basit ve mantıklı bir biçimde analiz etme ve problemin çözümünde birkaç temel ve iyi anlaşılmış ilkeyi uygulama yeteneğini geliştirmek olmalıdır. Bu derslerde temel kavramların anlaşılması ve temel ve orta düzeyde basitleştirilmiş modellerin kullanılmasına dayanmaktadır. Bu yaklaşımlar, gerekli teori ve formüllerin çıkarılması ve bunların gerçek mühendislik yapılarının analiz ve tasarımında güvenli bir şekilde uygulanabileceği koşulların belirtilmesini mümkün kılar Genel hedef yük taşıyan yapıların analizi ve tasarımı için gerekli araçları sağlamaktır.

6 STATİK Günlük hayatta sıkça gözlemlediğimiz pek çok fiziksel olaylara artık başka bir bakış açısıyla yaklaşmanın ilk dersleri bu ders ile verilir Düzlemde kuvvetler, yükler Düzlemde bağlar, taşıyıcı sistemler Üç mafsallı sistemler Gerber kirişler, genel mafsallı sistemler Kafes sistemler Uzay kuvvetler ve yükler Uzayda bağlar Ağırlık merkezi Sürtünme Virtüel iş

KUVVET Kuvvet: Hareketin nedeni olarak düşünülen fiziksel etkenin matematik modelidir. Bir cismin diğerine etkisini gösterir. Kuvvet şu elemanlarla belirlenir.

7 KUVVET Kuvvet: Hareketin nedeni olarak düşünülen fiziksel etkenin matematik modelidir. Bir cismin diğerine etkisini gösterir. Kuvvet şu elemanlarla belirlenir. Şiddet, etki noktası (uygulama noktası), yön ve doğrultu. Yön ve doğrultu vektör olduklarından kuvvet de bir vektörel büyüklük olarak tanımlanır. Etki tepki ilkesi

8 DENGE KAVRAMI Rijit cisimler ya da yapı sistemleri üzerinde etkili bilinmeyen kuvvetlerin ve momentlerin belirlenmesinde denge kavramı kullanılır. Denge denkleminin uygulanabilmesi için serbest cisim diyagramının çizilmesi gerekir. İki boyutlu bir cisim için xy eksen takımında denge denklemleri

9 SERBEST CİSİM DİYAGRAMI Mühendisin ele aldığı bir fizik oları gözünde kolayca canlandırabilmesi ve çözebilmesi için önündeki kağıda aktardığı şekle serbest cisim diyagramı denir Gerçek bir fizik probleminde hesapta gerekmeyen bir çok gereksiz detay vardır

10 RİJİT CİSİM Kuvvetlerin etkisi altında ideal olarak şekil değiştirmeyen (deforme olmayan) cisimdir. Ama gerçekte tüm malzemeler deforme olur Ancak deformasyonların çok küçük olması durumunda cisimlerin rijit olduğu varsayılır Rijit cisim ve denge kavramı statiğin ana felsefesini oluşturur.

11 MESNET TİPLERİ SABİT MESNET KAYICI MESNET

12 Mesnet detayı Budapeşte de çelik köprü

13 MUKAVEMET Taşıyıcı sistemlerin hesabı ile uğraşan uygulamalı bir bilimdir. İç kuvvetler Şekil değiştirme Gerilme şekil değiştirme bağıntıları Şekil değiştirme enerjisi Mekanik özellikler Kırılma teorileri Kesit teorileri Kesit etkileri Eksenel normal kuvvet Kesme kuvveti Burulma Atalet momenti Basit eğilme Kesmeli eğilme Bileşik Kirişler Kayma merkezi Elastik eğri Üç moment denklemi Eksantrik normal kuvvet Burulmalı eğilme Enerji yöntemi Burkulma

14 Kuvvet tipleri

15 GERİLMENİN TANIMI Dış etkiler altındaki bir elastik cisimde, onu oluşturan parçaların birbirleriyle olan bağlantıları çeşitli biçimlerde zorlanır ve bu sırada aralarında iç kuvvet adı verilen zorlanmalar oluşur. Tanım gereği birim alana etkiyen kuvvete gerilme denir

16 Yapısal elemanlardaki kuvvetler

17 Birim şekil değiştirmenin tanımı

18 Gerilme-şekil değiştirme davranışı

19 Yapısal elemanların mühendislik özellikleri

20 Rijitlik

21 Kayma

22 Basit eğilme

23 Burulma

24 MUKAVEMET-ŞEKİL DEĞİŞTİREBİLEN CİSMLER Rijit cisim mekaniğinde kullanılan bir çok temel kavram, denge koşulları bağ kuvvetleri vb. aynı zamanda şekil değiştirebilen cisimler mekaniğinde de kullanılır. Aralarındaki en belirgin farklılıklardan biri, Problem ister statik olsun ister dinamik olsun, rijit cisim mekaniğinde cismin dış kuvvetler etkisinde yeterli dayanıma sahip olup olmadığı araştırılmaz. Halbuki şekil değiştirebilen cisimler mekaniğinde tamamen cismin dayanımı (mukavemeti) incelenir.

25 DİNAMİK Maddesel noktaların Kinetmatiği, bağıl, bağlı hareket, eğrisel hareket, dik bileşenler, teğetsel ve normal, kutupsal ve silindirik koordinatlarda hız ve ivme bileşenleri Kinetiği, maddesel noktalar sistemi, merkezsel hareket, enerji yöntemleri, konservatif kuvvetler, iş-enerji ilkesi, enerjinin korunumu, impuls-momentum ilkesi, çarpışma, açısal momentum ilkesi, değişken kütle sistemler Rijit cisimlerin kinematiği, kinetiği, iş enerji ilkesi, impuls-momentum ilkesi, mekanik tiresimler

26 YAPI STATİĞİ Yapıların sınıflandırılması Yapıların idealleştirilmesi ve modellemesi İzostatik sistemlerin analizi Tesir çizgileri ve hareketli yükler Hiperstatik sistemlerin analizi Kuvvet yöntemi Yer değiştirme yöntemi Açı yöntemi Moment dağıtma (Cross) Yöntemi Matris deplasman yöntemi

27 Mekanik İnsanların barınmak, çalışmak, eğlenmek kısacası yaşamak için çeşitli yapılara gereksinmesi vardır. Bu yapıların amaca uygun güzel emniyetli ve ekonomik olması gerekir. Başka bir tanımlama ile yapı hangi amaçla kullanılmak üzere tasarlanmış ise o amaçla kullanılabilmeli, yapı yıkılmadan veya aşırı derecede eğilip bükülmeden yeterli bir emniyetle ayakta durabilmeli, ancak emniyet sağlanırken yapının yeterince ekonomik olmasına da çalışılmalı, bunlara ek olarak yapı göze hoş görülmelidir. Yapıyı ayakta tutan taşıyıcı sistemdir. İnşaat mühendisliğinin mekanik kolu inşaat mühendisliği yapılarının ayakta durması yani taşıyıcı sistemlerinin çözümü ile uğraşır.

28 Taşıyıcı sistemde aranacak koşullar: Kendi ağırlığını taşıyabilmelidir. Kullanımı süresince gelecek yükleri taşıyabilmelidir. Üzerinde biriken kar ve yağmur yükünü taşıyabilmelidir. Rüzgar etkisine karşı dayanıklı olmalıdır Kullanımı sırasında ortaya çıkan darbeli veya titreşimli yüklere karşı dayanıklı olmalıdır Üzerine oturduğu zeminden gelen etkilere karşı dayanıklı olmalıdır Yangın sırasında insanların kaçmasına izin verecek bir süre ayakta kalmalıdır Her tür yük türü her yapıya gelmez, burada söylenmeyen yük türleri de vardır.

29 Yapısal tasarımda öncelikle güvenli, ekonomik ve kullanım amacına en uygun çözüm için çeşitli yapı taşıyıcı sistemleri göz önüne alınmalı ve belirli kriterler açısından karşılaştırma yapılmalıdır. Tasarım aşamaları: fonksiyonel tasarım taşıyıcı sistem tasarımı Mühendis olarak sadece güvenli tasarım yapmak yeterli değildir. Yapısal elemanların tasarımı, belirlenen yükleri en kritik yükleme durumunda güvenle taşıyabilecek en ekonomik kesitin seçimini gerektirir.

30 Ekonomik ve amacına en uygun tasarım için çeşitli yapı taşıyıcı sistemleri ve yapı malzemeleri göz önüne alınmalı ve belirli kriterler açısından karşılaştırmalar yapılmalıdır. Bir yapı için tipik kriterler : maliyet, ağırlık, inşaat süresi, işçilik

31 Bir çelik yapının tasarımında izlenen aşamalar genel olarak aşağıdaki gibi sıralanabilir: Yapı taşıyıcı sisteminin seçimi Yapı ömrü boyunca yapıya etkiyecek yüklerin belirlenmesi Bu etkiler altında kesit tesirlerinin bulunması Yapıyı oluşturan her bir elemanın boyutlandırılması (kesitler ve birleşim elemanları) Tasarımda öngörülen sisteme uygun olarak yapının yapımı

32 Yapının işletme ömrü boyunca kendinden beklenen tüm fonksiyonları belirli bir güvenlik ile yerine getirebilecek dayanım ve rijitliğe sahip olması gerekir. Belirli bir güvenliğe gerek duyulmasının en önemli sebebi tasarımda yapılan kabullerden dolayı ortaya çıkan belirsizliklerdir.

Benzer belgeler

Mekanik. Mühendislik Matematik

Mekanik. Mühendislik Matematik Mekanik Kuvvetlerin etkisi altında cisimlerin denge ve hareket şartlarını anlatan ve inceleyen bir bilim dalıdır. Amacı fiziksel olayları açıklamak, önceden tahmin etmek ve böylece mühendislik uygulamalarına