Yapı Grubu Dersleri Genel Malzeme Bilimi Yapı İşleri Şantiye Tekniği Yapı Malzemeleri Yapı Statiği I Yapı Statiği II Betonarme I Betonarme II Betonarme Sistem Tasarımı Çelik Yapılar Yapı Dinamiği ve Deprem Mühendisliği
Mekanik Grubu Dersleri Statik Dinamik Mukavemet I Mukavemet II
Mekanik Grubu Dersleri Mekanik, kuvvetlerin etkisi altında kalan cisimlerin denge ve hareket şartlarını anlatan ve inceleyen bilim dalıdır. Mekanik (harekete göre) Dinamik (a 0) Statik (a=0) Kinematik Hareketi sadece geometrik olarak ele alır. Kinetik Hareket neden olan kuvvetlerin analizi ele alınır.
Mekanik Grubu Dersleri Mekanik (malzemeye göre) Katı Cisimler Mekaniği Akışkanlar Mekaniği Zemin Mekaniği Mukavemet Yapı Statiği Yapı Dinamiği Çelik Yapılar Betonarme Yapılar
Serbest-Cisim Diyagramı Bir yapı çözümlenirken ilk adım, yapıyı şekildeğiştirmeye zorlayan etkilerin belirlenmesidir. Yük etkileri denen bu zorlamalar, çoğu kez yapıya çeşitli noktalarında etkiyen ve dış yükler olarak adlandırılan kuvvet ve momentlerle ya da yapının belirli noktalarında oluşan yerdeğişimleriyle temsil edilir. Sonraki adım, yapı elemanlarında bu yük etkileri sonucu oluşan kuvvetleri ve momentleri hesaplamaktır. Mühendis, yapı elemanlarını iç kuvvetler denen bu kuvvet ve momentler etkisinde taşıyıcılıklarını yitirmeyecek ve aşırı şekil değişimi yapmayacak biçimde boyutlandırmakla yükümlüdür.
Serbest-Cisim Diyagramı Katı cisimler mekaniğinde genellikle izlenen sistematik yaklaşımda ilk adım, incelenen cismin serbest cisim diyagramının çizilmesidir. Statikte de kullanılan temel bir gösterim biçimi olan serbest cisim diyagramı, cismin ya da cismin bir parçasının ve üzerine etkiyen yüklerin, çevresinden ayrıştırılarak ele alınmasıdır. Artık tek başına düşünülen parçanın ayrıldığı çevre ile etkileşimi, genelde bu parça üzerine etkiyen kuvvet ve momentlerle temsil edilir.
Serbest-Cisim Diyagramı Ne Kadar Önemlidir? Serbest-cisim diyagramı, her türlü yapısal çözümleme için oldukça önemlidir. Serbest-cisim diyagramı, denge denklemlerinde kullanılan tüm kuvvetleri ve geometriyi dikkate alarak hata ihtimalini en aza indirgemenin yanı sıra, hesaplamalarınızı kontrol edecek veya kullanacak olan diğer mühendislerle iletişimi sağlayan bir kaynaktır. Copyright 2010 Pearson Education South Asia Pte Ltd
Serbest-Cisim Diyagramı Ne Kadar Önemlidir? Serbest-cisim diyagramının önemini vurgulamak üzere, Kansas City Hyatt Regency Otel inin lobisinin üzerinden geçen ve iki blok arasındaki geçişi sağlayan ikinci ve dördüncü katlardaki yürüme platformlarının yıkılış öyküsünü ele alalım. Copyright 2010 Pearson Education South Asia Pte Ltd
Serbest-Cisim Diyagramı Ne Kadar Önemlidir? Bu olay 1981 de bir dans yarışması için yaklaşık 2000 kişinin otel lobisinde toplandığı bir sırada meydana gelmiştir. İzleyicilerin bir kısmının yürüme platformlarının üzerinde toplanmasıyla yürüme platformları aniden göçmüş ve 114 kişi hayatını kaybederken 200 den fazla kişi de yaralanmıştır. Copyright 2010 Pearson Education South Asia Pte Ltd
Serbest-Cisim Diyagramı Ne Kadar Önemlidir? Göçmenin temel nedeni, yürüme platformlarını taşımak üzere kullanılan bağlantıların hatalı tasarımından kaynaklanmıştır. Şekil a da görülen orijinal tasarım, çatıya birleştirilen ve her biri iki adet U profilinin uç uça kaynaklanmasıyla (Şekil c) oluşturulan kutu kesitli kirişlerdeki deliklerden geçen tek bir gergi veya askı çubuğunun kullanılmasını gerektirmekteydi. Çubukların kirişlere olan bağlantısı için de bir somun ve pul kullanılması gerekiyordu. Copyright 2010 Pearson Education South Asia Pte Ltd
Serbest-Cisim Diyagramı Ne Kadar Önemlidir? Copyright 2010 Pearson Education South Asia Pte Ltd
Serbest-Cisim Diyagramı Ne Kadar Önemlidir? Bu tasarım pek alışıldık olunmadığı üzere tamamen dişli çubukların kullanımını gerektirdiğinden, yüklenici firma ile mühendislik firması arasında bu tasarım yüzünden bir anlaşmazlık çıkmıştır. Bunun sonucunda tasarım değiştirilmiş ve Şekilde görüldüğü gibi sadece uçlarından dişli olan askı çubukları kullanılmıştır. Copyright 2010 Pearson Education South Asia Pte Ltd
Serbest-Cisim Diyagramı Ne Kadar Önemlidir? Göçmenin neden meydana geldiğini göstermek üzere, her bir tasarıma ait serbest-cisim diyagramı ile Şekil a ve Şekil b de verilen 180 kn luk öngörülen yüklemenin denge hesabını inceleyelim. Copyright 2010 Pearson Education South Asia Pte Ltd
Serbest-Cisim Diyagramı Ne Kadar Önemlidir? Değiştirilen tasarımdaki üst pul tarafından taşınan yükün, orijinal tasarımdakinin iki katı olduğuna dikkat ediniz. Bu yeni tasarım yeterince incelenmediğinden, kutu kesitli kiriş kaynak dikişlerinden ayrılmış ve buradaki pul, askı çubuğu tarafından bu boşluktan sıyrılarak göçme meydana gelmiştir, Şekil c. Copyright 2010 Pearson Education South Asia Pte Ltd
Serbest-Cisim Diyagramı Ne Kadar Önemlidir?
Serbest-Cisim Diyagramı Ne Kadar Önemlidir? Kutu kesitli kirişin ve askı çubuğunun tasarımı, yetersiz olduğundan ve yönetmelik koşullarını sağlamadığından mühendislik firmasında çalışan mühendislerin, ciddi ihmallerinin olduğu ve mühendislik ilkelerine aykırı tasarım yaptıkları sonucuna varılmıştır. Bunun sonucunda da mühendislerin lisansları iptal edilmiş ve mühendislik şirketi iflas etmiştir. Mühendisler yaptıkları tasarımdan sorumludurlar ve herhangi bir terslik durumunda sorumlu tutulacaklardır. Dolayısıyla çalışmalarınızda düzenli ve dikkatli olunuz ve serbest-cisim diyagramınızı mutlaka çiziniz! Copyright 2010 Pearson Education South Asia Pte Ltd
Yapı Bileşenlerinin ve Sistemlerinin Modellenmesi
Yapı Bileşenlerinin ve Sistemlerinin Modellenmesi Yapı sistemine ait analitik model oluşturulduktan sonra, Newton Kanunları ve gerilme-şekildeğiştirme bağıntıları gibi fiziki kurallar uygulanarak, analitik modeli matematik bir dil ile tanımlayan diferansiyel denklemler elde edilir. Matematik model formüle edildikten sonra dinamik analizdeki bir sonraki adım, dinamik tepkilerin belirlenmesi için diferansiyel denklemlerin çözümünü içermektedir. m d2 u du dt2 + c + ku = p(t) dt
Yapı Mühendisliği Yapı mühendisliğinde amaca ulaşmak, dış etkiler altındaki yapı sistemlerinin, yeterli güvenlik ve yeterli rijitlikte olmak üzere, en ucuza ve en güzel görünümde boyutlandırılması anlamına gelmektedir. Bunu gerçekleştirecek yapı mühendisinin dış etkileri ve kullanacağı malzemeyi iyi tanıması, hesaplama yollarını ve araçlarını iyi bilmesi gerekmektedir. Bunlar tek bir öğreti içinde ele alınamayacak kadar geniş bir bilgi alanını kapsamaktadır. Yapı mühendisi ayrı ayrı öğretilerden edineceği ve birbirini tamamlar nitelikteki bilgiyi özümseyerek en uygun biçimde bir araya getirmekle yükümlü olacak, amaç ancak böylelikle gerçekleştirilebilecek ve yapı ortaya çıkartılacaktır.
Yapı Mühendisliği Prof. Dr. E. L. Wilson yapı mühendisliğini Özelliklerini sadece tahmin edebildiğimiz malzemeleri kullanarak, kesin biçimde saptayamadığımız dış etkilere göre, sadece yaklaşık olarak çözümleyebildiğimiz gerçek yapıları ortaya çıkarma sanatıdır şeklinde tanımlamaktadır.
Yapı Mühendisliği Yapı Mühendisliği Binalar Köprüler Barajlar Su kemerleri Yeraltı Yapıları İstinat Yapıları Stadyumlar Açık Deniz Yapıları Kıyı Yapıları vd.
Yapı Sistemlerine Ait Örnekler
Yapı sistemlerin Etkiyen Kuvvetler Yerçekiminin neden olduğu kuvvetler Sabit Yükler: yapının kendi ağırlığı Hareketli Yükler: hareket eden insan, malzeme, araç yükleri. Rüzgarların neden olduğu kuvvetler Depremlerin neden olduğu kuvvetler Yağmur/karın neden olduğu kuvvetler Sıcaklıktan kaynaklanan kuvvetler Mesnet hareketlerinden kaynaklanan kuvvetler Akışkan basınçları Diğerleri
Sabit Yükler Yapı sisteminin kendi ağırlığı Döşemeler, kirişler, çatılar, vb. Her zaman mevcut olan yükler.
Hareketli Yükler İnsanlar, mobilya, malzeme Hareket eden veya ağırlığı değişen yükler Minimum tasarım yükleri yönetmeliklerde tanımlanır.
Dinamik Yükler Hareketli Yükler (trafik vb.) Darbe yükleri. Şiddetli rüzgar yükleri Makinelerin neden olduğu yükler.
Baraj Gövdesine Etkiyen Su Yükü Su, = yoğunluk h p = gh
Deprem Yükleri
Mesnet Hareketleri
Yapı Sistemi Türleri Kemer Düzlem Kafes Kiriş Çaprazlı Çerçeve Rijit Çerçeve Uzay Kafes Kablo Askılı Yapılar
Kemer
Düzlem Kafes
Kiriş
Çerçeveler Çaprazlı Rijit
Kablo Askılı Yapılar
Eğik-Gergili Köprü
Yapı Mühendisliği, aşağıda özeti verilen çeşitli öğretilerin katkılarıyla ortaya çıkmaktadır. Cisimlerin Mukavemeti Elastisite-Plastisite Elastik stabilite Malzeme Ahşap Çelik Betonarme Hidrolik Zemin mekaniği Sismoloji Yapı Statiği I İzostatik Sistemler Yapı Statiği II Hiperstatik Sistemler Yapı Statiği III Kuvvet ve Yerdeğiştirme Yöntemlerinin Genelleştirilmesi İleri Yapı Statiği Doğrusal Olmayan Sistemler Yapı Sistemlerinin Hesabında Matris Yöntemler Matris Yerdeğiştirme Yöntemleri Sonlu elemanlar Statik ve Dinamik Dış Etkiler Depreme Karşı Yalıtım Sayısal Hesaplama Programlama Deneysel Çalışmalar
Yapı Mühendisliği Bu öğretinin özümsenebilmesi temel bilimlerden sonra Cisimlerin Mukavemeti, Elastisite-Plastisite, Elastik Stabilite, Malzeme, Sayısal Hesaplama, Bilgisayar Programlama, Ahşap, Çelik, Betonarme, Zemin Mekaniği, sismoloji, Hidrolik vb. konuların da yeterli düzeyde öğrenilmiş olmasını, yönetmeliklerden haberdar olunmasını ve belirli düzeyde de deneysel çalışma kültürünün edinilmesini gerektirmektedir. Bunlar yapı mühendisleri arasındaki ortak bir dilin yapısını oluşturacak temel yapı taşlarıdır. Malzemeyi tanımayan, cisimlerin mukavemetini bilmeyen bir mühendisin dış etkiler altındaki yapı sisteminin davranışını kestirmesi, bilgisayar aracılığı ile çözümler üretmesi, onları doğrulaması ve güvenle kullanabilmesi, gerekli deneyleri öngörerek yönlendirme yapması ve gelişmelere açık olabilmesi mümkün değildir.