1. ESNET TEPKİSİ VEYA KESİT ZORU TESİR ÇİZGİLERİNİN KUVVET YÖNTEİ İLE ÇİZİLESİ Yapı sistemerindeki herhangi bir mesnet tepkisinin veya kesit zorunun tesir çizgisinin kuvvet yöntemi ie çiziebimesi için, Betti Teoreminden yararanıabiir. Bu teoreme göre, tesir çizgisi çiziecek büyüküke (mesnet tepkisi veya kesit zoru ie) aynı doğrutuda ve ters yöndeki birim yerdeğiştirme yükemesinden ouşan eastik eğri, sözkonusu büyüküğün tesir çizgisine eşdeğerdir. 1 kn Şeki 1. Ankastre çerçeve 1 kn v w=1 A DURUU B DURUU Şeki 2. Betti Teoreminin uyguanması Örnek oarak, her iki mesneti de ankastre oan hiperstatik sistemde, (Şeki 1), so mesnetteki eğime momenti ( ) tesir çizgisini çizmek üzere Betti Karşıtık Teoremini uyguayaım. Biindiği gibi, her iki mesnedi de ankastre oan sistem, sodaki mesnedin mafsaı mesnet oarak aındığı ve o kesitteki eğime momentinin ( ) dışarıdan yük oarak yükendiği, Şeki 2 de A durumu oarak verien sisteme eşdeğerdir. Şeki 2 de, B durumu oarak verien sisteme ise, eğime momenti ie ters yönde birim yerdeğiştirme uyguayaım. Betti karşıtık teoremi uyarınca, A durumundaki dış kuvveterin B durumundaki yerdeğiştirmeerde yaptığı iş, B durumundaki dış kuvveterin A durumundaki yerdeğiştirmeerde yaptığı işe eşit omaıdır. Yani, 1 v w=
ifadesi geçeri omaıdır. B durumundaki sistemde, mesnet tepkieri dışında dış kuvvet buunmadığından ifadenin sağ tarafı sıfıra eşit omaktadır. w yerdeğiştirmesi de birim değer adığından sözkonusu iş ifadesi, = v haini aır. Yukarıdaki ifade, 1 kn uk teki kuvvetin bütün konumarı için geçeri oduğundan, tesir çizgisi, 1 w = durumundaki eastik eğriye (yerdeğiştirme diyagramına) eşdeğerdir. Tesir çizgieri, Kuvvet Yöntemi ie doğrudan çiziemez. Önce, hiperstatik sistemde birim yerdeğiştirme yükemesinden meydana geen eğime momenti diyagramı çiziir, (uzama ve kayma şekideğiştirmeerinin de gözönüne aınması durumunda, δ katsayıarının hesabında bunara ait işer de hesaba katımaıdır). Bu diyagramın çizimesi için hesap, Kuvvet Yöntemi ie mesnet çökmeerine göre hesaba benzer şekide yapıır. Tesir çizgisi çiziecek büyüküğün kesit zoru oması durumunda, kesit zorunun buunduğu noktaya ters yönde röatif birim yerdeğiştirme verimeidir. 1.1. TESİR ÇİZGİSİ ORDİNATLARININ ELDE EDİLESİ Tesir çizgisi ordinatarının ede edimesi için, daha önceden anatıan yönteme, birim yerdeğiştirme durumunda, sistemin istenen noktaarındaki yerdeğiştirmeerin buunması gerekmektedir. Bu amaça, önceike birim yerdeğiştirme yükemesinden meydana geen eğime momenti diyagramı ( w = 1) Kuvvet Yöntemi ie çiziir. Daha sonra, seçimiş oan İzosatatik Esas Sisteme veya Kısatma Teoremine göre daha basit bir eğime momenti diyagramı verecek farkı bir izostatik sisteme, tesir çizgisi ordinatı hesapanacak doğrutuda ve yönde birim yükeme yapıarak veya ( ) diyagramı çiziir. Son oarak, sözkonusu tesir çizgisi ordinatı Virtüe İş Teoremi ie v + birim yerdeğiştirmenin işi= ( w= 1) ds I veya v + birim yerdeğiştirmenin işi= ( w= 1) ( ) ds I şekinde hesapanır. Yukarıdaki ifadeerden de görüdüğü gibi, yerdeğiştirme ifadesinde, uyguanan birim yerdeğiştirmenin işi de gözönüne aınmaıdır. Ordinat sayısının faza oması durumunda hesapar uzayacağından, integra ifadeerindeki ve ( ) diyagramarının, 1 kn uk teki kuvvetin konumuna bağı oarak, fonksiyon oarak yazıması koayık sağamaktadır. Bu şekide tesir çizgisi fonksiyonu direkt oarak da ede ediebiir. Herhangi bir kesite ait kesme kuvveti tesir çizgisi için de benzer yo uyguanır. Tesir çizgisi çiziecek kesite, ters yönü birim röatif doğrusa yerdeğiştirme uyguanır ve bu duruma ait eğime momenti diyagramı Kuvvet Yöntemi ie çiziir. Daha sonra tesir çizgisi aranan noktaara sırasıya birim yükemeer yapıarak Virtüe İş Teoremi ie ordinatar hesapanır. Birim yükemeerde kesme kuvveterinin kesitin sağında ve sounda farkı değerer aabieceği ve ordinatarın hesabındaki birim yerdeğiştirmenin işerinde, bu durumun gözönüne aınması gerektiği unutumamaıdır. Kesme kuvveti tesir çizgieri, bu şekide ede ediebieceği gibi, çubuğun so ve sağ uçarındaki eğime momenti tesir çizgieri çizidikten sonra, çubuk denge
denkemeri ie de ede ediebiir. Bu durumda, aynı açıkıkı basit kirişin aynı kesitindeki kesme kuvveti tesir çizgisi de denge denkemerinde gözönünde buundurumaıdır. i(..) tç + (..) tç Tm(..) tç = T m(..) tç + L Tesir çizgisi ordinatarı ede ediecek çubuğun her iki ucundaki doğrusa uç yerdeğiştirmeerinin sıfır oması öze durumunda (Düğüm Noktaarı Sabit Sistemerde) tesir çizgisi ordinatarı (çökmeer) çubuğun uçarındaki birim yerdeğiştirme yükemesinden meydana geen eğime momenterine bağı oarak aşağıdaki şekide ede ediebiir. i i 1 kn v() EI ε = omak üzere, doğru ekseni prizmatik çubuğun herhangi bir noktasındaki tesir çizgisi ordinatı 2 2 2 3 3 v ( ) = i (2ε 3 ε + ε ) + ( ε ε ) 6EI 6EI formüü ie hesapanır. Hesaparda EI eğime riitikeri yerine çizgisi ordinatarı I ataet momenti oranarı kuanımışsa, tesir formüü ie hesapanmaıdır. 2 2 Ic 2 3 Ic 3 v ( ) = i (2ε 3 ε ε ) ( ε ε ) 6 I + + 6 I Yukarıda verien formüer, Düğüm Noktaarı Hareketi Sistemerde de, ara noktaardaki ordinatarın hesapanmasında kuanıabiir. Düğüm noktaarı hareketi sistemerde çubuk uçarındaki doğrusa yerdeğiştirmeerden bazıarı sıfırdan farkı oacağından, önce yukarıda açıkanan birim yükemeer yapıarak sözkonusu uç yerdeğiştirmeeri, yani çubuk uçarındaki tesir çizgisi ordinatarı ede ediir. Daha sonra, birim yerdeğiştirme yükemesinden meydana geen eğime momenterine bağı oarak yukarıdaki formüer yardımıya ara noktaardaki değerer hesapanır. Son oarak, ara noktaarda hesapanan bu değerer, çubuk doğrusa uç
yerdeğiştirmeerinden aynı ara noktaarda meydana geen değerere topanarak tesir çizgisinin çubuk üzerindeki ordinatarı ede ediir. NOT: Hesaparda uzama ve kayma şekideğiştirmeerinin etkierinin de dikkate aınması durumunda, Virtüe İş İfadeerinde, N norma kuvveterinin ve T kesme kuvveterinin işeri de gözönüne aınmaıdır. 1.2. HERHANGİ BİR BÜYÜKLÜĞE (KESİT ZORUNA VEYA ESNET TEPKİSİNE) AİT TESİR ÇİZGİSİNİN ŞEKLİNİN BELİRLENESİ Sistem üzerinde verimiş beiri bir (m) kesitine ait herhangi bir büyüküğe (kesit zoru veya mesnet tepkisine) ait tesir çizgisinin şekinin beirenmesi için, Böüm 1. de verien yöntemden yararanıır. Buna göre, tesir çizgisi aranan büyüküke aynı doğrutuda ve ters yönde birim yerdeğiştirme yükemesi yapıarak sistemin eastik eğrisinin (yerdeğiştirme diyagramının) şeki tahmin ediir. (m) ϕm=1 Şeki 3. Bir mesnedi ankastre, diğer mesnedi mafsaı çerçeve Örnek oarak, Şeki 3. de gösterien, bir mesnedi ankastre diğer mesnedi mafsaı oan çerçevede, (m) ie gösterien kesitteki eğime momenti tesir çizgisinin şeki beirenmek istensin. Bunun için (m) noktasına şekide gösteridiği gibi röatif birim yerdeğiştirme uyguanarak, eastik eğri tahmin ediir. Birim yerdeğiştirme yükemesinden meydana geen eastik eğrinin (tesir çizgisinin) şeki tahmin ediirken, birbirine riit oarak bireşen düğüm noktaarının, şekideğiştirme sonrasında da riit kadıkarı yani düğüm noktasında bireşen bütün çubukarın uçarının aynı miktarda döndükeri unutumamaıdır. Tesir çizgisi şekinin beirenmesi ie birikte, ordinatarının da sayısa oarak hesabı istenirse, Böüm 1.1. de açıkanan yo kuanıarak ordinatar ayrı ayrı hesapanır.