ĠNġAAT MÜHENDĠSLĠĞĠNE GĠRĠġ (Bölüm-2)

Ebat: px

Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "ĠNġAAT MÜHENDĠSLĠĞĠNE GĠRĠġ (Bölüm-2)"

Belgin Aladağ
7 yıl önce
İzleme sayısı:

1 ĠNġAAT MÜHENDĠSLĠĞĠNE GĠRĠġ (Bölüm-2) YAPI MEKANĠĞĠ Yrd. Doç. Dr. Banu Yağcı Kaynaklar E. CoĢkun, Ġstanbul Kültür Üniversitesi ĠnĢaat Mühendisliği Bölümü Ders Notları, 2009 M. H. Omurtag, Mühendisler için Statik, Birsen Yayınevi, 2007 M. H. Omurtag, Mukavemet Cilt 1, Birsen Yayınevi,

2 Mekanik, fiziksel olayları incelediği için fiziksel bilimlerdendir. Dolayısıyla endüstrideki hemen hemen tüm alanlar için önemlidir. Mekanik mühendislik bilimlerinin ise temelidir. 2

3 Mekaniğe giriģ öğrencilerin mühendislik kavramıyla ilk tanıģmalarını sağlayan Statik dersi ile baģlar. Günlük hayatta sıkça gözlemlediğimiz pek çok fiziksel olaya artık bir baģka bakıģ açısıyla yaklaģmanın ilk tohumları bu ders ile zihinlere aktarılmaya çalıģılır. Devamında Dinamik ve Mukavemet dersleri vardır. Mekanik, mühendislik eğitiminde büyük öneme sahip kavramlar bütünüdür. O nedenle mekaniğin, herhangi bir nedenden dolayı eğitim yılları içerisinde iyi sindirilememesi durumunda, genç mühendislerin pratikte hep bir Ģeylerin eksikliğini hissetmeleri kaçınılmazdır. Mekanik: Kuvvetlerin etkisi altında kalan cisimlerin denge ve hareket Ģartlarını anlatan ve inceleyen bilim dalıdır. Amacı fiziksel olaylara açıklık getirmek, önceden tahmin etmek ve mühendislik uygulamalarını aydınlatmaktır. Mekanikte incelenen cisimler; Rijit (Ģekil değiģtirmeyen) cisimler ve ġekil değiģtirebilen cisimler diye ikiye ayrılır. Rijit cisimler mekaniğinde yapılan idealleģtirme, dıģ etkiler ne olursa olsun, cismin geometrisinde bir değiģiklik olmadığıdır. 3

4 MEKANĠK ġekil DeğiĢtirmeyen (Rijit) Cisimler Mekaniği Statik Dengede bulunan sistemlerle ilgilenir Dinamik Hareket halindeki sistemlerle ilgilenir ġekil DeğiĢtiren Cisimler Mekaniği Mukavemet Cisimlerin şekil değişimi (deformasyonu) ile ilgilenir AkıĢkanlar mekaniği ve zemin mekaniği YAPI MEKANĠĞĠ yapısal sistemlere etki eden yükler (kuvvetler), bu yüklerin etkisi altında ortaya çıkan hareketler (şekil değişimleri, deformasyonlar) ve bunlar arasındaki ilişkiyi analiz eder. 4

5 KUVVET Hareketin nedeni olarak düģünülen fiziksel etkenin matematik modelidir. kuvvet, etki noktası, Ģiddeti, doğrultusu ve yönü ile bir bütündür. özellikleri ile kuvvet vektörel bir büyüklüktür. Bir Bu ETKĠ TEPKĠ ĠLKESĠ KUVVET REAKSĠYON 5

6 DENGE KAVRAMI: Rijit cisimler yada yapı sistemleri üzerinde etkili bilinmeyen kuvvetlerin ve momentlerin belirlenmesinde denge kavramı kullanılır. Denge denklemlerinin uygulanabilmesi için serbest cisim diyagramlarının çizilmesi gerekir. Ġki boyutlu bir cisim için xy eksen takımında denge denklemleri 6

7 SERBEST CĠSĠM DĠYAGRAMI (SCD) Mühendisin ele aldığı bir fizik olayı gözünde kolayca canlandırabilmesi ve çözebilmesi için önündeki kağıda aktardığı Ģekle serbest cicim diyagramı denir. Gerçek bir fizik probleminde hesaplarda gerekmeyen bir çok gereksiz detay vardır. AĢağıdaki kren sisteminde ilk bakıģta biraz karıģık gibi duran olay bir maddesel noktanın dengesine indirgenebilir. O noktasına dikkatimizi yoğunlaģtıralım. Eğer mevcut konumda O noktası dengede ise SCD (b) Ģıkkındaki gibi çizilir. 7

8 RĠJĠT CĠSĠM Kuvvetlerin etkisi altında ideal olarak Ģekil değiģtirmeyen (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 oluģturur. 8

9 BAĞ ÇEġĠTLERĠ Eğer dıģ kuvvetlerin etkisi altında dengede duran bir cisimden bahsediliyorsa, cismin hareket edemeyeceği bir biçimde çeģitli bağlar yardımıyla çevresine tutturulmuģ olması gerekir. Kayıcı mesnet Bu bağlar içinde; ötelenme serbestliği olanlarına genelde kayıcı ve dönme serbestliği olanların hepsine de mafsallı denir. Eğer bir bağda; öteleme serbestliği yoksa ona sabit, dönme serbestliği yoksa ankastre denir. Sabit mesnet Ankastre mesnet Birbiriyle bağlantılı iki cisimden biri sabitse, diğerinin ona bağlandığı yere MESNET adı da verilir. Anlam bakımından mesnet dayanılan yada tutturulan yer demektir. 9

10 MESNET TĠPLERĠ (ÇELĠK YAPILAR) KiriĢ KiriĢ Beton Duvar Kolon KiriĢ KiriĢ 10

11 MESNET TĠPLERĠ (KÖPRÜLER) SABĠT MESNET KAYICI MESNET 11

12 MESNET DETAYI 12

13 MUKAVEMET- ġekġl DEĞĠġTĠREBĠLEN CĠSĠMLER MEKANĠĞĠ Rijit cisim mekaniğinde kullanılan bir çok temel kavram, denge koģulları, bağ kuvvetleri vb. aynı zamanda Ģekil değiģtirebilen cisimler mekaniğinde de kullanılır. Yalnız aralarındaki en belirgin farklılıklardan biri; Problem ister statik ister dinamik olsun, rijit cisim mekaniğinde cismin dıģ kuvvetler etkisinde yeterli dayanıma sahip olup olmadığı araģtırılmaz. Halbuki Ģekil değiģtirebilen cisimler mekaniğinde tamamen cismin dayanımı (mukavemeti) incelenir. 13

14 MALZEMELER Her ne kadar yükleme altında malzeme davranıģları oldukça karmaģık ise de mukavemet hesaplarında bazı sadeleģtirmelere gidilerek kuram daha basit bir hale sokulabilir. Burada önemli olan, yapılan varsayımların, cismin genel davranıģını olabildiğince gerçeğe yakın bir biçimde ifade edebilmektir. Malzeme davranıģını açıklarken iki ideal kavramdan bahsedilir; Tam elastik cisim Tam plastik cisim Gerçekte ise, malzeme davranıģı bu iki ideal duruma yakın olabileceği gibi ikisi arasında bir yerde de olabilir. Yani yük kaldırılınca, Ģekil değiģtirmelerin bir kısmı geri dönerken, bir kısmı kalıcı olabilir ve buna elasto-plastik cisim denir. 14

15 KUVVET TĠPLERĠ Eksenel kuvvet (çekme/basınç) Kayma Eğilme Burulma 15

GERĠLMENĠN TANIMI DıĢ etkiler altındaki bir elastik cisimde, onu oluģturan parçaların birbirleriyle olan bağlantıları çeģitli biçimlerde zorlanır ve bu sırada aralarında iç kuvvet

16 GERĠLMENĠN TANIMI DıĢ etkiler altındaki bir elastik cisimde, onu oluģturan parçaların birbirleriyle olan bağlantıları çeģitli biçimlerde zorlanır ve bu sırada aralarında iç kuvvet adı verilen zorlanmalar oluģur. Tanım gereği birim alana etkiyen kuvvete gerilme denir. Gerilme = Kuvvet / Alan X Kesiti = P / A X Kesiti Kuvvet P : dıģ etki Gerilme : iç reaksiyon 16

17 YAPISAL ELEMANLARDAKĠ KUVVETLER Çekme Basınç 17

18 BĠRĠM ġekġl DEĞĠġTĠRMENĠN TANIMI Birim Ģekil değiģimi ε = L / L 0 Birim Ģekil değiģtirme boyutsuzdur!!! 18

19 GERĠLME ġekġl DEĞĠġTĠRME DAVRANIġI Gerilme E=Elastisite Modülü=Gerilme / ġekil DeğiĢimi ġekil DeğiĢimi 19

20 YAPISAL ELEMANLARIN MÜHENDĠSLĠK ÖZELLĠKLERĠ Dayanım (Mukavemet) Yapı elemanının göçme olmaksızın gerilmelere dayanabilmesi Çekme Göçme Basınç Göçme 20

21 RĠJĠTLĠK YerdeğiĢtirme Kuvvet Eksenel Rijitlik Rijitlik = T / L Eğilme Rijitliği Rijitlik = Kuvvet / YerdeğiĢtirme 21

22 KAYMA GERĠLMESĠ 22

23 BASĠT EĞĠLME 1- Basit KiriĢ 2- DıĢ yükler altında deforme olmuģ bir kiriģ 3- KiriĢ kesitindeki eğilme gerilmeleri Üst kesitteki basınç gerilmeleri Gerilmelerin sıfır olduğu tarafsız eksen Alt kesitteki çekme gerilmeleri 23

24 ÇELĠK KĠRĠġLER 24

25 BETON KĠRĠġLER BAÜ, Müh-Mim Fak., İnşaat Mühendisliğine Giriş Dersi, B. Yağcı Bölüm -2 / 25

26 BURULMA ETKĠSĠ 26

27 KAFES KĠRĠġ KAVRAMI (Çok Parçalı TaĢıyıcı Sistemler) 27

28 KAFES KĠRĠġ ÇEġĠTLERĠ 1- Pratt Kafes KiriĢi 2- Howe Kafes KiriĢi 3- X Kafes KiriĢi 4- K Kafes KiriĢi 5- Warren Kafes KiriĢi 6- Warren Kafes KiriĢi (düģey çubuklu) 7- Fink Kafes KiriĢi 8- Belgian Kafes KiriĢi 9- Scissor Kafes KiriĢi 10- Bowstring Kafes KiriĢi 11- Bowstring Kafes KiriĢ (alternate) 12- Bowstring-K Kafes KiriĢi 28

29 KAFES KĠRĠġ ÖRNEĞĠ 29

30 KAFES KĠRĠġ ÖRNEĞĠ 30

31 ÇELĠK KAFES KĠRĠġ BĠRLEġĠMLERĠ 31

32 KAFES KĠRĠġ ELEMANLARINDAKĠ KUVVETLER KAFES KĠRĠġ Basınç = C : Basınç (Compression) T : Çekme (Tension) = Çekme 32

33 YÜK TĠPLERĠ 1- Yayılı Yük ((Kar yükü gibi) 2- Üniform olarak yayılı yük 3- Noktasal (konsantre olmuģ) yük 33

34 ÖLÜ YÜKLER Yapının kendi ağırlığından kaynaklanan yükler (döģeme, kiriģ, çatı yükü gibi) 34

35 HAREKETLĠ YÜKLER (Ġnsan, eģya, ekipman yükü gibi) Bu yüklerin yeri yada ağırlıkları değiģebilir. Minumum tasarım yükleri yönetmeliklerde belirtilmektedir. 35

36 DĠNAMĠK YÜKLER -Hareket halindeki yükler (trafik gibi) -Ani yükler -Rüzgar yükleri -TitreĢimli makine yükleri 36

37 OTURMADAN KAYNAKLANAN YÜKLER 37

38 DEPREM YÜKLERĠ 38

39 DEPREM YÜKLERĠNĠN ETKĠSĠ 39

40 RÜZGAR YÜKLERĠ 40

41 YÜK ÖRNEĞĠ: BARAJLARDAKĠ SU 41

42 YAPININ DAVRANIġI Yük etkisi altındaki bir yapının deforme olmuģ Ģekli Çerçeve 42

43 KÖPRÜLERDEKĠ YÜK DAĞILIMI Mesnet Tepkileri 43

44 KEMERLERDEKĠ YÜK DAĞILIMI KEMER 44

45 YAPISAL SĠSTEMĠN ĠDEALĠZE EDĠLMESĠ Ġdealize edilmiģ Düzlem kafes sistem Uzay kafes sistem Gerçek 45

46 YAPISAL SĠSTEMĠN ĠDEALĠZE EDĠLMESĠ ĠDEALĠZE EDĠLMĠġ GERÇEK 46

Benzer belgeler

İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİNE GİRİŞ

İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİNE GİRİŞ Yrd. Doç. Dr. Merve Sağıroğlu MEKANİK ANABİLİM DALI Kaynaklar: Yrd. Doç. Dr. Banu YAĞCI İnşaat Mühendisliğine Giriş Ders notları KTÜ 2011-2012 Güz dönemi İnşaat Mühendisliğine