BĠTĠRME PROJESĠ. Mehmet Naci ġensoy Naim GÜNGÖR. Projeyi Yöneten DOÇ.DR. BĠNNUR GÖREN KIRAL / DOÇ.DR. ZEKĠ KIRAL



Benzer belgeler
Betonarme Yapılarda Perde Duvar Kullanımının Önemi

Yapılara Etkiyen Karakteristik Yükler

PERDELĠ BETONARME YAPILAR ĠÇĠN DOĞRUSAL OLMAYAN ANALĠZ METOTLARI

MÜHENDİSLİK MEKANİĞİ (STATİK)

Mukavemet-II PROF. DR. MURAT DEMİR AYDIN

28. Sürekli kiriş örnek çözümleri

RÜZGAR ETKİLERİ (YÜKLERİ) (W)

ÇATI MAKASINA GELEN YÜKLER

TĠCARĠ ARAÇ GELĠġTĠRME PROJESĠ KAPSAMINDA DĠNAMĠK MODELĠN TESTLER ĠLE DOĞRULANMASI

İKİ BOYUTLU ÇUBUK SİSTEMLER İÇİN YAPI ANALİZ PROGRAM YAZMA SİSTEMATİĞİ

Yapılara Etkiyen Karakteristik. yükler

Başlıca ANALİZ TİPLERİ. ve Özellikleri

Hibrit ve Çelik Kablolu Köprülerin Dinamik Davranışlarının Karşılaştırılması

Musa DEMİRCİ. KTO Karatay Üniversitesi. Konya

Tanım: Boyuna doğrultuda eksenel basınç kuvveti taşıyan elemanlara Basınç Çubuğu denir.

REZA SHIRZAD REZAEI 1

BETONARME-I 5. Hafta KİRİŞLER. Onur ONAT Munzur Üniversitesi Mühendislik Fakültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü, Tunceli

T.C. ONDOKUZ MAYIS ÜNĠVERSĠTESĠ MÜHENDĠSLĠK FAKÜLTESĠ MAKĠNA MÜHENDĠSLĠĞĠ BÖLÜMÜ SANTRĠFÜJ POMPA DENEY FÖYÜ HAZIRLAYANLAR. Prof. Dr.

BURULMA (TORSİON) Dairesel Kesitli Çubukların (Millerin) Burulması MUKAVEMET - Ders Notları - Prof.Dr. Mehmet Zor

BÖLÜM 4 TEK SERBESTLİK DERECELİ SİSTEMLERİN HARMONİK OLARAK ZORLANMIŞ TİTREŞİMİ

ELASTİSİTE TEORİSİ I. Yrd. Doç Dr. Eray Arslan

Mühendislik Mekaniği Statik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

MUKAVEMET HESAPLARI : ÇİFT KİRİŞLİ GEZER KÖPRÜLÜ VİNÇ

Alüminyum Test Eğitim ve Araştırma Merkezi. Temmuz 2017

Mühendislik Mekaniği Statik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

Şekil 1. DEÜ Test Asansörü kuyusu.

RÜZGAR YÜKÜNÜN BİR TİCARİ ARAÇ SERVİS KAPISINA OLAN ETKİLERİNİN İNCELENMESİ

Yığma yapı elemanları ve bu elemanlardan temel taşıyıcı olan yığma duvarlar ve malzeme karakteristiklerinin araştırılması

T.C ATATÜRK ÜNĠVERSĠTESĠ MÜHENDĠSLĠK FAKÜLTESĠ MAKĠNE MÜHENDĠSLĠĞĠ BÖLÜMÜ OTO LĠFT TASARIMI

SOLIDWORKS SIMULATION EĞİTİMİ

L KESİTLİ KİRİŞTE KAYMA MERKEZİNİN ANSYS İLE VE DENEYSEL YOLLA BULUNMASI

KONU: Beton Baraj Tasarım İlkeleri, Örnek Çalışmalar SUNUM YAPAN: Altuğ Akman, ESPROJE Müh.Müş.Ltd.Şti

BETON KAZIK ÇAKMA MAKİNESİ KULESİNİN DİNAMİK ANALİZİ

R 1Y kn R 1X R 1Z R 4Y R 3Y 4 R 4X R 3Z R 3X R 4Z. -90 kn. 80 kn 80 kn R 1Y =10 R 1X =-10 R 4Y =10 R 1Z =0 R 3Y =70 4 R 3X =-70 R 4X =0

GÜÇ VE HAREKET ĠLETĠM ELEMANLARI

2.2 KAYNAKLI BİRLEŞİMLER

TEMEL MEKANİK 12. Yrd. Doç. Dr. Mehmet Ali Dayıoğlu Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarım Makinaları ve Teknolojileri Mühendisliği Bölümü

YAYLAR. Bu sunu farklı kaynaklardan derlenmiştir.

29. Düzlem çerçeve örnek çözümleri

Ara Sınav. Verilen Zaman: 2 saat (15:00-17:00) Kitap ve Notlar Kapalı. Maksimum Puan

DEPREM HESABI. Doç. Dr. Mustafa ZORBOZAN

Mobilmod Çerçeve Tip Mobil İskele (135)

Pnömatik Silindir Tasarımı Ve Analizi

Mühendislik Mekaniği Statik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

Varsayımlar ve Tanımlar Tekil Yükleri Aktaran Kablolar Örnekler Yayılı Yük Aktaran Kablolar. 7.3 Yatayda Yayılı Yük Aktaran Kablolar

4.2. EKSENEL VANTİLATÖRLERİN BİLGİSAYARLA BOYUTLANDIRILMASI

MUKAVEMET-2 DERSİ BAUN MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ VİZE ÖNCESİ UYGULAMA SORULARI MART Burulma 2.Kırılma ve Akma Kriterleri

Mukavemet-I. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

MAKĠNE ELEMANLARI II REDÜKTÖR PROJESĠ

YAPI STATİĞİ II. Hasan KAPLAN. Denizli (İlk Baskı 1999-Gözden Geçirilmekte olan Taslak Kitap)

DUMLUPINAR ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ GÜZ YARIYILI

Mobilmod Çerçeve Tip Mobil İskele (70)

STATİK. Ders_9. Doç.Dr. İbrahim Serkan MISIR DEÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü. Ders notları için: GÜZ

Prof. Dr. Berna KENDİRLİ

INSA 473 Çelik Tasarım Esasları Basınç Çubukları

BETONARME YAPILARDA BETON SINIFININ TAŞIYICI SİSTEM DAVRANIŞINA ETKİSİ

YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ MAKİNE FAKÜLTESİ

Gerilme. Bölüm Hedefleri. Normal ve Kayma gerilmesi kavramının anlaşılması Kesme ve eksenel yük etkisindeki elemanların analiz ve tasarımı

2009 Kasım. MUKAVEMET DEĞERLERİ ÖRNEKLER. 05-5a. M. Güven KUTAY. 05-5a-ornekler.doc

35. Karma sistem örnek çözümleri

Kesit Tesirleri Tekil Kuvvetler

ÇUKUROVA ÜNĠVERSĠTESĠ FEN BĠLĠMLERĠ ENSTĠTÜSÜ

ÜRETĠM TESĠSLERĠ BÖLGESEL BAĞLANTI KAPASĠTE RAPORU

BURSA TECHNICAL UNIVERSITY (BTU) Department of Mechanical Engineering

ĠNġAAT MÜHENDĠSLĠĞĠNE GĠRĠġ (Bölüm-2)

ÇELİK YAPILARIN TASARIM, HESAP ve YAPIM ESASLARI. ÖRNEKLER ve TS648 le KARŞILAŞTIRILMASI

1.1 Statik Aktif Durum için Coulomb Yönteminde Zemin Kamasına Etkiyen Kuvvetler

AASHTO-LRFD kriterleri (Madde )

Burulma (Torsion): Dairesel Kesitli Millerde Gerilme ve Şekil Değiştirmeler

Kılavuz Raylarının Deneysel Gerilme Analizi

34. Dörtgen plak örnek çözümleri

MAKİNE ELEMANLARI DERS SLAYTLARI

BASINÇ ÇUBUKLARI. Yapısal çelik elemanlarının, eğilme momenti olmaksızın sadece eksenel basınç kuvveti altında olduğu durumlar vardır.

Doç. Dr. Bilge DORAN

Yapı Sistemlerinde Elverişsiz Yüklemeler:

AKÇANSA HAMMADDE (KLİNKER) STOKHOLÜ AKÇANSA ÇİMENTO FABRİKASI ÇANAKKALE Hakan EZCAN - Mustafa ALKAN

idecad Çelik 8 Kullanılan Yönetmelikler

AFYON KOCATEPE ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI BAŞKANLIĞI DOKTORA PROGRAMI

RİSKLİ YAPILARIN TESPİT EDİLMESİNE İLİŞKİN ESASLAR. 6- Risk Tespit Uygulaması: Yığma Bina

Doç. Dr. Muhammet Cerit Öğretim Üyesi Makine Mühendisliği Bölümü (Mekanik Ana Bilim Dalı) Elektronik posta ( ):

6.12 Örnekler PROBLEMLER

p 2 p Üçgen levha eleman, düzlem şekil değiştirme durumu

Mobilmod Çerçeve Tip Mobil İskele (200)

Binaların Deprem Dayanımları Tespiti için Yapısal Analiz

BARTIN ÜNĠVERSĠTESĠ MÜHENDĠSLĠK FAKÜLTESĠ METALURJĠ VE MALZEME MÜHENDĠSLĠĞĠ

DÜZLEM KAFES SİSTEMLERİNİN ANSYS İLE ANALİZİ

MECHANICS OF MATERIALS

GERİLME Cismin kesilmiş alanı üzerinde O

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK 402 MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY 9B - BURULMA DENEYİ

BİR ASANSÖR KABİNİ SÜSPANSİYONU İÇİN DÜŞME ANALİZİ

Mobilmod Tekerlekli Mobil İskele Sistemi

BASMA DENEYİ MALZEME MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ. 1. Basma Deneyinin Amacı

MAK 305 MAKİNE ELEMANLARI-1

STATİK. Prof. Dr. Akgün ALSARAN - Öğr. Gör. Fatih ALİBEYOĞLU -8-

Temel bilgiler-flipped Classroom Akslar ve Miller

KAYMA GERİLMESİ (ENİNE KESME)

SONLU ELEMANLAR YÖNTEMİ (SAP2000 UYGULAMASI) I. Genel Kavramlar

PROF.DR. MURAT DEMİR AYDIN. ***Bu ders notları bir sonraki slaytta verilen kaynak kitaplardan alıntılar yapılarak hazırlanmıştır.

Yapı Sistemlerinin Hesabı İçin. Matris Metotları. Prof.Dr. Engin ORAKDÖĞEN Doç.Dr. Ercan YÜKSEL Bahar Yarıyılı

ÖZHENDEKCİ BASINÇ ÇUBUKLARI

Transkript:

T.C. DOKUZ EYLÜL ÜNĠVERSĠTESĠ MÜHENDĠSLĠK FAKÜLTESĠ MAKĠNA MÜHENDĠSLĠĞĠ BÖLÜMÜ ANSYS YAZILIMI ĠLE KULE VĠNÇ TASARIMI VE ANALĠZĠ BĠTĠRME PROJESĠ Mehmet Naci ġensoy Naim GÜNGÖR Projeyi Yöneten DOÇ.DR. BĠNNUR GÖREN KIRAL / DOÇ.DR. ZEKĠ KIRAL ARALIK, 2011 ĠZMĠR 1

TEZ SINAV SONUÇ FORMU Bu çalıģma / /. günü toplanan jürimiz tarafından BĠTĠRME PROJESĠ olarak kabul edilmiģtir. Yarıyıl içi baģarı notu 100 (yüz) tam not üzerinden (.. ) dir. Başkan Üye Üye Makine Mühendisliği Bölüm BaĢkanlığına,.. numaralı jürimiz tarafından / /. günü saat da yapılan sınavda 100 (yüz) tam not üzerinden. almıģtır. Başkan Üye Üye ONAY 2

TEġEKKÜR Kule vinç analizi konusunda hazırlamıģ olduğumuz bu bitirme tezinde bize rehberlik eden ve ANSYS 10 programının kullanılması konusunda desteğini esirgemeyen Doç. Dr. Binnur Gören KIRAL ve Doç. Dr. Zeki KIRAL a, zorlu dönemlerde yanımızda olan dostlarımıza ve yaģamımız boyunca bizlere her türlü desteği ve imkanı sağlayan ailelerimize teģekkürlerimizi sunarız. Mehmet Naci ġensoy Naim GÜNGÖR 3

ÖZET ANSYS YAZILIMI ĠLE KULE VĠNÇ TASARIMI VE ANALĠZĠ Mehmet Naci ġensoy/ Naim GÜNGÖR DANIġMAN: DOÇ.DR. BĠNNUR GÖREN KIRAL/ DOÇ.DR. ZEKĠ KIRAL Kule vinç, genellikle Ģantiyelerde sabitya da hareketli (genellikle sabit) bir taģıyıcı üzerinde ağır yüklerin yatayda ve düģeyde taģınmasını sağlayan çelik strüktürdeki bir makinedir Kule gibi yükselen bir gövdesi olduğundan bu Ģekilde isimlendirilmiģtir Gövde bölümü dıģında BOM adı verilen ağırlık taģıyan kolu vardır. Bu kolu dengelemek için yük kolunun arka ucunda denge taģları vardır. Kule vinçlerin birçok tipi vardır Kendi baģlarına ayakta durabildikleri gibi bina yükseldikçe onunla beraber yükselirler Yapıya çeģitli aralıklarla atılan bağlantı ankrajlarıyla sabitlenirler Kule vinçler yükseltilmek istendiğinde orta kısımlarında bulunan ekleme bölümünün vinci ortadan ayırıp yükseltir, bu oluģan yeni boģluğa vinç dıģarıdan gelerek parçayı kaldırıp yanaģtırır YanaĢan parça içe alınıp monte edilir ve bağlanır Kule vinçleri, kule vinç operatörleri yönetir Gövde ile bomun kesiģtiği yerde bulunan kabinde çalıģırlar Bu projede, bir kule vinç tasarlanmıģ ve üzerinde oluģabilecek static yüklemeler karģısında maksimum gerilme ve maksimum deplasmanlar ve doğal frekanslar hesaplanmıģtır. Hesaplar, sonlu elemanlar yöntemine dayanarak, ANSYS 10 yazılımıyla bilgisayar ortamında gerçekleģtirilmiģtir. 4

ĠÇĠNDEKĠLER Sayfa Ġçindekiler.5 ġekil Listesi...7 Tablo Listesi..8 Bölüm Bir GĠRĠġ 1.1 Kule Vinçler....9 1.2 Kule Vinç Bölümleri... 9 1.3 Kule Vinç Montajı.. 9 1.4 TaĢıma Kapasitesi... 9 Bölüm Ġki SĠSTEMĠN KRĠTĠK KONUMU 2.1 ÇalıĢma ġartları.... 10 2.2 Sistemin Kritik Konumu......10 2.3 Sistemin Temel Ölçüleri...11 Bölüm Üç ANSYS 10 VE SONLU ELEMANLAR YÖNTEMĠ 3.1. GiriĢ..12 3.2 Sonlu Elemanlar Yöntemi. 12 3.2.1. Statik Analiz.... 12 3.2.2 TitreĢim ve Doğal Frekans Analizi....... 13 3.3.ANSYS 10 YAZILIMI 13 5

Bölüm Dört ANSYS 10 ĠLE SĠSTEMĠN OLUġTURULMASI VE ANALĠZĠ 4.1 Sistemin Genel Özellikleri 14 4.2. Profiller ve Özellikleri. 14 4.2.1. Ġçi BoĢ Dairesel Profil..... 14 4.2.2. Ġçi BoĢ Kare Profil I....15 4.2.3 Ġçi BoĢ Kare Profil II....15 4.3 Modelin OluĢturulması...16 4.4 Sistemin Statik Analizi.17 4.4.1 Birinci Modelin Analizi....17 4.4.2 Ġkinci Modelin Analizi..19 4.5 Sistemin Doğal Frekans Analizi.. 24 Bölüm BeĢ RÜZGÂR YÜKÜ HESABI 5.1 TS 498-1997 Rüzgâr Yükü Hesabı...30 5.2 Kule Ayağına Etkiyen Rüzgar Yükü Hesabı 32 5.2.1 Kule ayağı kare profiline gelen rüzgar kuvvetinin hesabı 32 5.2.2 Kule ayağı dairesel profiline gelen rüzgar kuvvetinin hesabı...32 5.2.3 Yük taģıma kolu kare profiline gelen rüzgar kuvvetinin hesabı.. 33 5.2.4 Yük taģıma kolu dairesel profiline gelen rüzgar kuvvetinin hesabı.33 5.3 Rüzgar Hızı 50km/h Kabul Edildiğinde Sistemin Rüzgar Yükü Hesabı...36 5.3.1 Kule Ayağına Etkiyen Rüzgar Yükü Hesabı...36 5.3.2 Kule ayağı kare profiline gelen rüzgar kuvvetinin hesabı...36 5.3.3 Kule ayağı dairesel profiline gelen rüzgar kuvvetinin hesabı.. 36 5.3.4 Yük taģıma kolu kare profiline gelen rüzgar kuvvetinin hesabı.36 5.3.5 Yük taģıma kolu dairesel profiline gelen rüzgar kuvvetinin hesabı...36 5.4 Sonuç... 38 6

ġekġl LĠSTESĠ ġekil 2.1 -SisteminKritikKonumu.. 10 ġekil 2.2.-Sistemin TemelÖlçüleri.. 11 ġekil 4.1- Ġçi BoĢ Dairesel Profil 14 ġekil 4.2- Ġçi BoĢ Kare Profil I... 15 ġekil 4.3- Ġçi BoĢ Kare Profil II. 15 ġekil 4.4- Modelin Ġzometrik Görünümü... 16 ġekil 4.5- Birinci Model. 17 ġekil 4.6- Modelin Toplam YerdeğiĢtirmesi.. 17 ġekil 4.7- Birinci Modelin Gerilme Değerleri 18 ġekil 4.8- Ġkinci Modelin Ġzometrik GörünüĢü.. 19 ġekil 4.9- y Yönündeki YerdeğiĢtirme... 20 ġekil 4.10- x Yönündeki YerdeğiĢtirme. 20 ġekil 4.11- Toplam YerdeğiĢtirme.. 21 ġekil 4.12- Toplam YerdeğiĢtirmenin Vektörel Gösterimi. 21 ġekil 4.13- Gerilme Değerleri. 22 ġekil 4.14- TaĢıma Kolu Boyunca Meydana Gelen YerdeğiĢtirme Grafiği... 23 ġekil 4.15- Sistemin birinci doğal frekansı.25 ġekil 4.16- Sistemin ikinci doğal frekansı.. 25 ġekil 4.17- Sistemin üçüncü doğal frekansı 26 ġekil 4.18- Sistemin dördüncü doğal frekansı 26 ġekil 4.19- Sistemin beģinci doğal frekansı 27 ġekil 4.20- Sistemin altıncı doğal frekansı.27 ġekil 4.21- Sistemin yedinci doğal frekansı...28 ġekil 4.22- Sistemin sekizinci doğal frekansı.28 ġekil 4.23- Sistemin dokuzuncu doğal frekansı.29 ġekil 4.24- Sistemin yirminci doğal frekansı.29 ġekil 5.1- Rüzgar hızının yükseklik ile değiģimi 30 ġekil 5.2- Kule ayağına etkiyen rüzgar kuvveti..33 ġekil 5.3 Yük taģıma koluna etkiyen rüzgar kuvveti.. 33 7

ġekil 5.4-YüklenmemiĢ durumda rüzgar yükü altında yer değiģtirme...34 ġekil 5.5-YüklenmemiĢ durumda rüzgar yükü altında gerilme..34 ġekil 5.6-YüklenmiĢ durumda ve rüzgar yükü altında yer değiģtirme.. 35 ġekil 5.7-YüklenmemiĢ durumda rüzgar yükü altında gerilme..35 ġekil 5.8-50km/h rüzgar hızı etkisiyle yüklü haldeki yer değiģtirme. 37 ġekil 5.9-50km/h rüzgar hızı etkisiyle yüklü haldeki gerilme 37 TABLO LĠSTESĠ Tablo 4.1- Yer DeğiĢtirme-Kol Uzunluğu Tablosu....23 Tablo 5.1- Bina yüksekliği ile değiģen rüzgar hızı ve basınç-emme.. 31 KAYNAKLAR Kaynaklar 39 8

BÖLÜMBĠR GĠRĠġ 1.1 Kule Vinçler Kule vinçler büyük Ģantiyelerin en gerekli elemanlarındandır. Beton, demir, jeneratörler, asansör ve iģ makinaları gibi ağır inģaat ekipmanlarının yatayda ve dikeyde taģınması için kullanılır. 1.2 Kule Vinç Bölümleri Tüm kule vinçler benzer bölümleri içerir. Vinç kulesini sabitleyen beton yastıklar, kuleye yükseklik kazandıran çelik kafes yapı, kulenin üstüne bağlı döndürme mekanizması ve buna bağlı kule vinç kolu. Bu kule vinç kolu üç bölümden oluģur. Bunlar; yükü taģıyan uzun yatay vinç kolu ve bu kol boyunca hareket eden araba, karģı ağırlıkları, motoru ve diğer elektronik ekipmanları içeren daha kısa yatay karģı kol ve operatör kabini. Bu büyük yapıyı devrilmeden ayakta tutmak için vinç gelmeden birkaç hafta önce dökülen beton temele ihtiyaç vardır. Kule vinç bu temele gömülü büyük kamalar ile sabitlenir. 1.3 Kule Vinç Montajı Kule vincin parçaları konteynerlerle 10-12 seferde getirilir. Çelik kafesin ilk parçası temele sabitlenir. Mobil bir vinç kullanılarak diğer parçalar montaj edilir. Kule vinç kolunun montajı yapılır ve karģı ağırlıklar eklenir. Yükselen kule üzerine bu vinç kolu yerleģtirilir. Söküm sürecinde ise bu iģlem tersine yapılır. 1.4 Taşıma Kapasitesi Kule vinçler, 18 tona kadar yükü 70 metre yüksekliğe kaldırabilme kapasitesine sahip olabilirler. Yük kolu ucuna doğru taģıyabileceği yük kapasitesi azalır. Bu yük kapasitesi kule yüksekliğine de bağlıdır. Kule vinç operatörü vincin kapasitesinin üstünde yüklenip yüklenmediğini maksimum deplasmanı ve dönme miktarını kontrol etmelidir. 9

BÖLÜM ĠKĠ SĠSTEMĠN KRĠTĠK KONUMU 2.1 Çalışma Şartları Bu sistemde uzuvların üzerine gelen kuvvetler yükün her konumunda aynı değildir. Tasarım uzuvların üzerine gelen en büyük kuvvetler için yapılmıģtır. Bunun için öncelikle mekanizmanın hangi konumunda en büyük kuvvetler oluģacağı tespit edilmiģtir. 2.2 Sistemin Kritik Konumu Genel olarak sistemde uzuvlara gelen maksimum kuvvetler yükün en uzak olduğu ve en büyük momenti oluģturduğu konumdadır. Bu çalıģmada yük, yük taģıma kolunun ucunda ve kaldırılabilecek maksimum yük 4000 kg olacak Ģekilde çalıģtığı varsayılmıģtır. ġekil2.1 Sistemin Kritik Konumu 10

2.3 Sistemin Temel Ölçüleri Bu çalıģmada taģıma kolu uzunluğu 38m, karģı ağırlık kolu uzunluğu 9m, kule vinç yüksekliği 30m olarak tasarlanmıģtır. ġekil 2.2.-Sistemin Temel Ölçüleri 11

BÖLÜM ÜÇ ANSYS 10 VE SONLU ELEMANLAR YÖNTEMĠ 3.1. Giriş Sonlu Elemanlar yöntemi, çeģitli mühendislik problemlerine kabul edilebilir bir yaklaģımla çözüm arayan bir sayısal çözüm yöntemidir. Fiziksel bir sistemin matematik olarak ifade edilmesidir. Bu sistem alt parçalara ayrılabilen model olup, malzeme özelliklerine ve uygulanabilir sınır Ģartlarına sahiptir. Sonlu Elemanlar düzensiz ve karmaģık geometriye sahip sistemlerin incelenmesine olanak sağlar. KarmaĢık malzeme özellikleri olan sistemlerde uygulanabilir. 3.2 Sonlu Elemanlar Yöntemi 3.2.1 Statik Analiz Statik analizde zaman bağımsız bir değiģken olarak göz önüne alınmaz. Deformasyonların sabit ve yavaģça değiģtiği kabul edilir. Bazı problemlerde titreģim frekansı çok düģük olabilmektedir. Bu durumlarda problem "yarı-statik" olarak düģünülebilir. Yani atalet kuvvetleri hesaplanarak, bunlar sanki birer statik yükmüģ gibi yapıya uygulanarak, yapı statik olarak analiz edilebilir. Bir statik analiz için aģağıdaki adımların yerine getirilmesi gerekmektedir: 1. Sonlu elemanlar modelini hazırla. yapıyı sonlu elemanlara bölerek ayrıklaģtır yapının nasıl yüklendiğini tanımla yapının nasıl desteklendiğini tanımla 2. Hesaplamaları gerçekleģtir. Rijitlik matrisi [K] her bir eleman için hesaplanır. Elemanlar birbirleriyle birleģtirilerek, tüm sistem için global rijitlik [K] elde edilir. Yükler global yük vektöründe, [R], yerleģtirilir. Mesnet koģulları uygulanır. Global denklem takımı [K]. [D]= [R], bilinmeyen [D] değerleri için çözülür. Yapı problemlerinde [D] matrisi deplasman değerlerini temsil etmektedir. 12

3.2.2 Titreşim ve Doğal Frekans Analizi Doğadaki her cisim, "Doğal TitreĢim Frekansı" olarak adlandırılan, sonsuz sayıda titreģim frekansı ve Ģekline sahiptir. Bu frekansların hesaplanması ve Ģeklinin bilinmesi, titreģim kaynaklı mühendislik problemlerinin çözülmesinde temel önemi taģımaktadır. Basit cisimlerin doğal frekans ve Ģekillerini analitik olarak hesaplamak mümkündür. Ancak karmaģık Ģekillerin hesabı nümerik yöntemlerle mümkündür. Sonlu elemanlar yöntemi ve bilgisayar hesap kapasitelerindeki geliģmeler, karmaģık yapıların, ancak idealleģtirme yapılarak hesaplanabilen doğal frekans ve Ģekillerini daha doğru ve anlaģılır hesaplanmasına imkân tanımıģlardır. 3.3.ANSYS 10 YAZILIMI ANSYS 10, sonlu elemanlar yöntemini kullanarak; doğrusal olmayan analiz, plastik analiz, kırılma mekaniği, ısı, gerilme ve sünme, kalın kabuklar, boru sistemleri, gemi yapıları, viskoelastik analiz, geçici davranıģ analizi ve yapısal kararlılık analizlerini yapabilen paket yazılımdır. Bu çalıģmada ANSYS 10 yazılımı kullanılmıģtır. 13

BÖLÜM DÖRT ANSYS 10 ĠLE SĠSTEMĠN OLUġTURULMASI VE ANALĠZĠ 4.1 Sistemin Genel Özellikleri Tasarımımızda 3 farklı profil kullanılmıģtır. Bu profiller Ġçi BoĢ Dairesel Profil, Ġçi BoĢ Kare Profil I, Ġçi BoĢ Kare Profil II dir. Parçaların kesit detayları ve malzeme özellikleri sonraki bölümlerde verilecektir. Tasarım sırasında mümkün olduğunca standart parçalar kullanılmıģtır. KarmaĢık geometrilerden kaçınılmıģtır. Tasarım sırasında gerilme değerlerine göre bazı düzenlemeler yapılmıģtır. Sistem mümkün olduğunca hafifletilmiģtir. Bu düzenlemeler verilecektir. 4.2 Profiller ve Özellikleri 4.2.1 İçi Boş Dairesel Profil D iç =0.05m D dıģ =0.06m Yapı çeliği E=200GPa ν=0.3 ġekil 4.1- Ġçi BoĢ Dairesel Profil 14

4.2.2İçi Boş Kare Profil I A iç =0.085m A dıģ =0.1m Yapı çeliği E=200GPa ν=0.3 ġekil 4.2- Ġçi BoĢ Kare Profil I 4.2.3İçi Boş Kare Profil II A iç =0.07m A dıģ =0.08m Yapı çeliği E=200GPa ν=0.3 ġekil 4.3- Ġçi BoĢ Kare Profil II 15

4.3 Modelin Oluşturulması Modelin oluģturulmasına eleman tipi (beam4) seçilerek baģlandı. Daha sonra malzeme özellikleri tanımlandı. Profiller oluģturuldu. Kısıtlarımız olan yükseklik ve taģıma kolu uzunluğuna uygun olarak düğüm noktaları(keypoint) oluģturuldu ve düğüm noktaları çizgilerle (straight line) birleģtirildi. ġekil 4.4- Modelin Ġzometrik Görünümü 16

4.4 Sistemin Statik Analizi Yapıdaki her bir uzuv çift kuvvet elemanı olarak düģünülerek sonlu elemanlara ayırma iģlemi (meshing) yapıldı. Kule vincin zemine montaj yapıldığı yerde tüm serbestlik dereceleri kısıtlandı. TaĢıma kolu ucuna ve karģı ağırlık koluna gelen kuvvetler tanımlandı. Daha sonra çözdürme (Current LS) iģlemi yapıldı. 4.4.1 Birinci Modelin Analizi OluĢturulan ilk modelin deplasman ve gerilme sonuçları Ģekildeki gibidir. ġekil 4.5- Birinci Model ġekil 4.6- Modelin ToplamYerdeğiĢtirmesi 17

ġekil 4.7- Birinci Modelin Gerilme Değerleri Yapılan analiz sonucunda maksimum yer değiģtirme 1.791 m ve maksimum gerilme ise 187 MPa olarak bulunmuģtur. St-52 Malzeme kullanıldığı göz önüne alındığında oluģan gerilme için emniyet katsayısı; St-52 için, σ ak =355 MPa s= = =1,898 olarak bulunur. 18

4.4.2 İkinci Modelin Analizi OluĢturulan ilk modelin analizi sonucunda elde edilen maksimum yerdeğiģtirme ve maksimum gerilme değerlerine bakıldığında sistemin çalıģma Ģartlarına göre emniyetli olmadığı görülmüģtür ve tasarımda iyileģtirilmeye gidilmiģtir. Bunun için modele kule ve halatlar eklenerek aģağıdaki yeni model (ġekil 4.8) oluģturulmuģtur. OluĢturulan ikinci modelin deplasman (ġekil 4.9, ġekil 4.10, ġekil 4.11) ve gerilme sonuçları Ģekildeki gibidir. ġekil 4.8- Ġkinci Modelin Ġzometrik GörünüĢü 19

ġekil 4.9- y Yönündeki YerdeğiĢtirme ġekil 4.10- x Yönündeki YerdeğiĢtirme 20

ġekil 4.11- Toplam YerdeğiĢtirme ġekil 4.12- Toplam YerdeğiĢtirmenin Vektörel Gösterimi 21

ġekil 4.13- Gerilme Değerleri Yapılan analiz sonucunda maksimum yer değiģtirme 0.3519 m ve maksimum gerilme ise 51,5 MPa ve maksimum bası 74,1 MPa olarak bulunmuģtur. St-52 Malzeme kullanıldığı göz önüne alındığında oluģan gerilme için emniyet katsayısı; St-52 için, σ ak =355 MPa s= = =6,85 olarak bulunur. Sonuç Yapılan ikinci tasarın sonucunda bulunan emniyet katsayısı ve yer değiģtirme sistemin büyüklüğü ve çalıģma Ģartları göz önünde bulundurulduğunda uygun görülmüģtür. 22

YER DEĞİŞTİRME(mm) TAŞIMA KOLU UZUNLUĞU(m) ġekil 4.14- TaĢıma Kolu Boyunca Meydana Gelen YerdeğiĢtirme Grafiği YER DEĞİŞTİRME(mm) KOL UZUNLUĞU(m) 0,0769146 0 0,0791448 2 0,0839401 4 0,0907997 6 0,0995927 8 0,1097200 10 0,1213310 12 0,1338640 14 0,1476420 16 0,1620520 18 0,1775750 20 0,1935860 22 0,2106660 24 0,2282630 26 0,2473260 28 0,2670280 30 0,2876640 32 0,3087040 34 0,3302440 36 0,3519630 38 Tablo 4.1- Yer DeğiĢtirme-Kol Uzunluğu Tablosu 23

4.5 Sistemin Doğal Frekans Analizi Doğal frekanslar ve Ģekillerinin bulunması ZorlanmıĢ titreģim analizlerinin yapılması Doğal titreģim analizinin yapılması ile yapının doğal titreģim frekansları bulunmuģ olur. Yapıya uygulanan periyodik bir kuvvetin frekansı, bu doğal frekanslardan herhangi birisi civarında ise, bu frekans uyarılmıģ olur ve yapı bu doğal frekans ve Ģekli ile titreģmeye baģlar. Eğer uyarıcı kuvvetin frekansı ile yapının doğal frekansı çakıģır ise "rezonans" olayı meydana gelir. Rezonans istenmiyorsa, ya uyarıcı kuvvetin frekansının, ya da yapının frekansının değiģtirilmesi gerekecektir. KarmaĢık yapılarda, rezonanstan kaçmanın mümkün olmadığı durumlar ortaya çıkmaktadır. Bu durumda oluģacak titreģimin mertebesini bilmek gerekmektedir. ZorlanmıĢ titreģim analizi, yapının frekansı ile uyarıcı kuvvet frekansının çakıģması durumunda titreģim seviyelerinin ne mertebede olacağını görmek için yapılan analizdir. Rezonans olayı sonucu yapı üzerindeki yer değiģtirmeler, yapının yıkılmasına, hasar oluģmasına, yorulmasına ya da insan rahatsızlığına sebep olabilmektedir. ZorlanmıĢ titreģim analizinde, doğal frekansların bilinmesi kadar zorlayıcı kuvvetlerin de doğru bir Ģekilde bilinmesi gerekmektedir. TitreĢim problemlerinde zorlayıcı kuvvetler, ya frekans olarak ya da büyüklük olarak bazen her ikisi birden hesaplanması kolay olmayan büyüklüklerdir. Örneğin bir asma köprü etrafındaki hava akımının oluģturacağı kuvvetin periyodunu ve büyüklüğünü hesaplamak zordur. Ya da düzensiz akım içinde çalıģan bir gemi pervanesinin kuvvet değiģimini bulmak zordur. Diğer yandan zorlanmıģ titreģim analizinden gerçeğe yakın sonuç elde edebilmek için malzeme ve yapı için sönüm katsayısının çok iyi tayin edilmesi gerekmektedir. 24

ġekil 4.15- Sistemin Birinci Doğal Frekansı ġekil 4.16- Sistemin Ġkinci Doğal Frekansı 25

ġekil 4.17- Sistemin Üçüncü Doğal Frekansı ġekil 4.18- Sistemin Dördüncü Doğal Frekansı 26

ġekil 4.19- Sistemin BeĢinci Doğal Frekansı ġekil 4.20- Sistemin Altıncı Doğal Frekansı 27

ġekil 4.21- Sistemin Yedinci Doğal Frekansı ġekil 4.22- Sistemin Sekizinci Doğal Frekansı 28

ġekil 4.23- Sistemin Dokuzuncu Doğal Frekansı ġekil 4.24- Sistemin Yirminci Doğal Frekansı 29

BÖLÜM BEġ RÜZGÂR YÜKÜ HESABI 5.1 TS 498-1997 Rüzgâr Yükü Hesabı Çok yüksek olmayan, normal yapılar için statik olduğu kabul edilen ve yapıya yatay etkiyen yüktür. TS 498-1997 madde 11.2.3 ve11.3 e göre hesaplanır. Rüzgârın esiģ yönünde çarptığı yapı yüzeylerinde basınç, terk ettiği arka yüzeylerde ve yalayıp geçtiği yüzeylerde emme kuvveti oluģur. w ile gösterilen rüzgâr kuvvetinin birimi kn/m 2 dir. Basınç veya emme kuvveti rüzgârın hızına ve yapının geometrisine bağlıdır. Rüzgâr hızı belli bir yüksekliğe kadar artar sonra sabit kalır. Bu nedenle cepheye etkiyen basınç veya emme kuvveti de yapı yüksekliğince artar. ġekil 5.1- Rüzgar hızının yükseklik ile değiģimi 30

Cp katsayısı TS 498-1997, Çizelge 6 dan alınır. Cp için çoğu yapıda aģağıdaki değerler geçerlidir: Normal yapılarda: Cp =0.8 : EsiĢ yönüne dik duran ve rüzgârın çarptığı yüzeylerde (basınç) Cp =0.4 : Rüzgârın terk ettiği veya yalayıp geçtiği yüzeylerde (emme) Cp =1.2Sina-0.4 : Rüzgâr yönü ile a açısı yapan ve rüzgârın çarptığı düzlemlerde (basınç veya emme) Kule tipi yapılarda (yüksekliği plandaki eninin 5 katı veya daha fazla olan yapılar): Cp =1.2 : EsiĢ yönüne dik duran ve rüzgârın çarptığı yüzeylerde (basınç) Cp =0.4 : Rüzgârın terk ettiği veya yalayıp geçtiği yüzeylerde (emme) Cp =1.6Sina-0.4 : Rüzgâr yönü ile a açısı yapan ve rüzgârın çarptığı düzlemlerde (basınç veya emme) q değeri TS 498-1997, Çizelge 5 den alınır. Çizelge 5 tüm Türkiye için geçerlidir. Yönetmeliklere girmiģ bir rüzgâr haritası yoktur. Rüzgâr hızının yüksek olduğu bölgelerdeki yüksek yapılarda rüzgâr hızının Meteoroloji Bölge Müdürlüklerinden öğrenilerek q değerinin değiģiminin belirlenmesi daha gerçekçi olur. Tablo 5.1- Bina yüksekliği ile değiģen rüzgar hızı ve basınç-emme 31

5.2 Kule Ayağına Etkiyen Rüzgar Yükü Hesabı Yapı kule tipi olduğundan ayak yüzeylerine 1.2q basınç ve 0.4q emme olmak üzere toplam w=1.6q kn/m 2 yatay kuvveti etkiyecektir. Bu değer ayak çevresiyle çarpılarak ayağa etkiyen çizgisel yük hesaplanır. 5.2.1 Kule ayağı kare profiline gelen rüzgar kuvvetinin hesabı 0 h<8 m arasındaki ayak yüzeyinde w= 1,6 x 0,5 x 0,4=0,32 kn/m 8 h<20 m arasındaki ayak yüzeyinde w=1,6 x 0,8 x 0,4=0,512 kn/m 20 h 30 m arasındaki ayak yüzeyinde w=1,6 x 1,1 x 0,4=0,704 kn/m 0 h<8 m arasındaki kare profil toplam uzunluğu=24 m 8 h<20m arasındaki kare profil toplam uzunluğu=48 m 20 h 30 m arasındaki kare profil toplam uzunluğu=40 m 0 h<8 m arasındaki kare profilde toplam rüzgâr kuvveti W 1 =24 x 0,32= 7,68 kn 8 h<20m arasındaki kare profilde toplam rüzgâr kuvveti W 2=48 x 0,512= 24,5 kn 20 h 30 m arasındaki kare profilde toplam rüzgâr kuvveti W 3=40 x 0,704=28,2 kn 5.2.2 Kule ayağı dairesel profiline gelen rüzgar kuvvetinin hesabı 0 h<8 m arasındaki ayak yüzeyinde w=1,6 x 0,5 x 0,188=0,15 kn/m 8 h<20 m arasındaki ayak yüzeyinde w=1,6 x 0,8 x 0,188=0,24 kn/m 20 h 30 m arasındaki ayak yüzeyinde w=1,6 x 1,1 x 0,188=0,33 kn/m 0 h<8 m arasındaki dairesel profil uzunluğu=85 m 8 h<20m arasındaki dairesel profil uzunluğu=128 m 20 h 30 m arasındaki dairesel profil uzunluğu=106 m 0 h<8 m arasındaki dairesel profilde toplam rüzgâr kuvveti W 1=85x0,15=12,75 kn 8 h<20m arasındaki dairesel profilde toplam rüzgâr kuvveti W 2=128x0,24=30,7 kn 20 h 30 m arasındaki dairesel profilde toplam rüzgâr kuvveti W 3=106x0,33=35 kn 0 h<8 m arasında kule ayağındaki toplam rüzgar kuvveti W 1t = 20,43 kn 8 h<20 m arasında kule ayağındaki toplam rüzgar kuvveti W 2t = 55,2 kn 20 h 30 m arasında kule ayağındaki toplam rüzgar kuvveti W 3t = 63,2 kn 32

5.2.3 Yük taşıma kolu kare profiline gelen rüzgar kuvvetinin hesabı 30 h 35 m arasındaki ayak yüzeyinde w=1,6 x 1,1 x 0,32=0,352 kn/m 30 h 35 m arasındaki kare profil toplam uzunluğu=94 m 30 h 35 m arasındaki kare profilde toplam rüzgâr kuvveti W 4=94 x 0,352= 30 kn 5.2.4 Yük taşıma kolu dairesel profiline gelen rüzgar kuvvetinin hesabı 30 h 35 m arasındaki ayak yüzeyinde w=1,6 x 1,1 x 0,188=0,33 kn/m 30 h 35 m arasındaki toplam profil uzunluğu=196 m 30 h 35 m arasındaki dairesel profilde toplam kuvvet W 4=196 x0,33=64,68 kn 30 h 35 m arasında yük taģıma kolundaki toplam rüzgar kuvveti W 4t = 94,68 kn ġekil 5.2- Kule ayağına etkiyen rüzgar kuvveti ġekil 5.3 Yük taģıma koluna etkiyen rüzgar kuvveti 33

ġekil 5.4-YüklenmemiĢ durumda rüzgar yükü altında yer değiģtirme ġekil 5.5-YüklenmemiĢ durumda rüzgar yükü altında gerilme 34

ġekil 5.6-YüklenmiĢ durumda ve rüzgar yükü altında yer değiģtirme ġekil 5.7-YüklenmemiĢ durumda rüzgar yükü altında gerilme 35

5.3 Rüzgar Hızı 50km/h Kabul Edildiğinde Sistemin Rüzgar Yükü Hesabı 5.3.1 Kule Ayağına Etkiyen Rüzgar Yükü Hesabı Yapı kule tipi olduğundan ayak yüzeylerine 1.2q basınç ve 0.4q emme olmak üzere toplam w=1.6q kn/m 2 yatay kuvveti etkiyecektir. Bu değer ayak çevresiyle çarpılarak ayağa etkiyen çizgisel yük hesaplanır. Rüzgar hızı 50km/h(13,88m/s) olduğunda; q=v 2 /1600=0,125 5.3.2 Kule ayağı kare profiline gelen rüzgar kuvvetinin hesabı 0 h<35 m arasındaki ayak yüzeyinde w= 1,6 x 0,125 x 0,4=0,08 kn/m 0 h<35 m arasındaki kare profil toplam uzunluğu=112 m 0 h<35 m arasındaki kare profilde toplam rüzgâr kuvveti W 1 =112 x 0,08= 9 kn 5.3.3 Kule ayağı dairesel profiline gelen rüzgar kuvvetinin hesabı 0 h<35 m arasındaki ayak yüzeyinde w=1,6 x 0,125 x 0,188=0,037 kn/m 0 h<35 m arasındaki dairesel profil uzunluğu=319m 0 h<35 m arasındaki dairesel profilde toplam rüzgâr kuvveti W 1=319x0,04=12 kn 0 h<35m arasında kule ayağındaki toplam rüzgar kuvveti W 1t = 21 kn 5.3.4 Yük taşıma kolu kare profiline gelen rüzgar kuvvetinin hesabı 30 h 35 m arasındaki ayak yüzeyinde w=1,6x 0,125 x 0,32=0,064 kn/m 30 h 35 m arasındaki kare profil toplam uzunluğu=94 m 30 h 35 m arasındaki kare profilde toplam rüzgâr kuvveti W 4=94 x 0,064= 6 kn 5.3.5 Yük taşıma kolu dairesel profiline gelen rüzgar kuvvetinin hesabı 30 h 35 m arasındaki ayak yüzeyinde w=1,6 x 0,125 x 0,188=0,0,037 kn/m 30 h 35 m arasındaki toplam profil uzunluğu=196 m 30 h 35 m arasındaki dairesel profilde toplam rüzgâr kuvveti W 4=196 x0,037=5 kn 30 h 35 m arasında yük taģıma kolundaki toplam rüzgar kuvveti W 4t = 11 kn 36

ġekil 5.8-50km/h rüzgar hızı etkisiyle yüklü haldeki yer değiģtirme ġekil 5.9-50km/h rüzgar hızı etkisiyle yüklü haldeki gerilme 37

5.4 Sonuç TS 498-1997 e göre yapılan hesaplamalar sonucunda bulunan gerilme ve yer değiģtirme sonuçları incelenmiģtir. Sistemin güvenli çalıģması için 50km/h rüzgar hızına göre hesaplamalar yapılmıģ ve yüklü haldeki gerilme ve yer değiģtirme sonuçları bulunmuģtur. Bu rüzgar hızında bulunan sonuçlar tasarımımızın sınır Ģartları içerisindedir. 50km/h ve üzeri rüzgâr hızlarında sistemin çalıģtırılması güvenlik açısından sakıncalıdır. 38

KAYNAKLAR 1) http://science.howstuffworks.com 2) http://www.soima.pt/ 3) http://mmf2.ogu.edu.tr/atopcu 4) Moaveni Saed FINITE ELEMENT ANALYSĠS 5) Ansys 10 HELP 6) BEER F. & JOHNSON E.R. MECHANĠCS OF MATERĠALS 7) TS 498-1997 39