Zemine gömülü bir borunun dinamik analizi

Benzer belgeler
Rijit Olmayan Sınır Koşullarında Elastik Zemine Oturan Bir Çubuğun Eksenel Titreşim Analizi

YAPISAL ELEMANLARIN TİTREŞİM FREKANSLARININ ANALİZİ İÇİN ÜÇ BOYUTLU TIMOSHENKO KİRİŞ ELEMANI

DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

SÜREKLİ SİSTEM YAPI MODELLERİNDE İLERİ MODLARIN KATKISININ İNCELENMESİ

KALINLIĞI DEĞİŞKEN KOMPOZİT SİLİNDİRİK PANELLERİN CHEBYSHEV KOLLOKASYON METODU İLE STATİK VE DİNAMİK ANALİZİ

TEKNOLOJĐK ARAŞTIRMALAR

SÖNÜMLÜ-DEĞİŞTİRİLMİŞ KORTEWEG-deVRIES (KdV) DENKLEMİNİN ANALİTİK VE HESAPLAMALI ÇÖZÜM KARŞILAŞTIRMASI

BİR ÇUBUĞUN MODAL ANALİZİ. A.Saide Sarıgül

Ludwick Tipi Doğrusal Olmayan Malzemeden Yapılmış Bir Konsol Kirişteki Doğrusal Kabullerin Yer Değiştirmeler Üzerindeki Etkisinin İncelenmesi

METAL MATRİSLİ DAİRESEL DELİKLİ KOMPOZİT LEVHALARDA ARTIK GERİLMELERİN ANALİZİ

TIMOSHENKO KİRİŞLERİNİN SERBEST TİTREŞİM ANALİZİNİN DİFERANSİYEL TRANSFORMASYON METODU İLE İNCELENMESİ

TUTGA ve C Dereceli Nokta Koordinatlarının Gri Sistem ile Tahmin Edilmesi

İleri Diferansiyel Denklemler

YÜZME HAVUZUNUN AYARLI SIVI SÖNÜMLEYİCİ OLARAK PERFORMANSI

ÖĞRENME ETKİLİ HAZIRLIK VE TAŞIMA ZAMANLI PARALEL MAKİNELİ ÇİZELGELEME PROBLEMİ

AKIŞKAN BORUSU ve VANTİLATÖR DENEYİ

FİBER BRAGG IZGARA TABANLI OPTİK SENSÖRÜN ANALİZİ

DEÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ FEN ve MÜHENDİSLİK DERGİSİ Cilt: 6 Sayı: 1 sh Ocak 2004

LİNEER OLMAYAN DENKLEMLERİN SAYISAL ÇÖZÜM YÖNTEMLERİ-2

YAPILARIN SÜREKLİ SİSTEM MODELİNDE P-DELTA ETKİSİ DİKKATE ALINARAK İLERİ MODLARIN KATKISININ İNCELENMESİ

El Hareketini Takip Eden Vinç Sisteminin Giriş Şekillendirici Denetimi

GAUSS HÜZMESİNİN YÜKSEK FREKANSLARDA PLAZMA ORTAMLA ETKİLEŞİMİ

MATLAB VE ASP.NET TABANLI WEB ARAYÜZÜ KULLANILARAK DOĞRUSAL OLMAYAN SİSTEMLERİN ANALİZİ

HİPERBOLİK TANJANT YÖNTEMİNİN KLASİK BOUSSINESQ SİSTEMİNE UYGULANMASI. Application of Hyperbolic Tangent Method to Classical Boussinesq System

Yüksek ve Geniş Arazi Şekillerinin Varlığı Halinde Yer Dalgası Yayılımı ve Sistem Kayıpları

HARDY-CROSS METODU VE UYGULANMASI

ON THE TRANSFORMATION OF THE GPS RESULTS

T.C SELÇUK ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

İKİ ÖLÇÜTLÜ PARALEL MAKİNELİ ÇİZELGELEME PROBLEMİ: MAKSİMUM TAMAMLANMA ZAMANI VE MAKSİMUM ERKEN BİTİRME

XIX. ULUSAL MEKANİK KONGRESİ Ağustos 2015, Karadeniz Teknik Üniversitesi, Trabzon

Vektör bileşenleri için dikey eksende denge denklemi yazılırak, aşağıdaki eşitlik elde edilir. olarak elde edilir. 2

BASAMAK ATLAYARAK VEYA FARKLI ZIPLAYARAK İLERLEME DURUMLARININ SAYISI

GÜÇ SİSTEMLERİNDE SIFIR GEÇİŞ VE TAYLOR YÖNTEMLERİ KULLANILARAK FREKANS KESTİRİMİ

Yatırım Projelerinde Kaynak Dağıtımı Analizi. Analysis of Resource Distribution in Investment Projects

HAFİF SÖNÜMLEMELİ ESNEK SİSTEMLERİN GİRDİ KOMUTU BİÇİMLENDİRME TEKNİĞİ İLE ARTIK TİTREŞİMLERİNİN AZALTILMASI

Plakların hesabı için gerilme seçimli hibrid bir sonlu eleman

OKUL ÖNCESİ DÖNEM İŞİTME ENGELLİLERDE MÜZİK EĞİTİMİ İLE ÇOCUKLARIN GELİŞİM ÖZELLİKLERİ ÜZERİNE TERAPÖTİK BİR ÇALIŞMA

ÜSTEL VE Kİ-KARE DAĞILIMLARI ARASINDAKİ İLİŞKİNİN SİMULASYON İLE ÜRETİLEN RANDOM SAYILARLA GÖSTERİLMESİ

ÇOK SERBESTLĐK DERECELĐ SĐSTEMLERĐN ZAMAN TANIM ARALIĞINDA DĐNAMĐK ANALĐZĐ

İşlenmemiş veri: Sayılabilen yada ölçülebilen niceliklerin gözlemler sonucu elde edildiği hali ile derlendiği bilgiler.

Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi. Pamukkale University Journal of Engineering Sciences

SIRA-BAĞIMLI HAZIRLIK ZAMANLI İKİ ÖLÇÜTLÜ ÇİZELGELEME PROBLEMİ: TOPLAM TAMAMLANMA ZAMANI VE MAKSİMUM ERKEN BİTİRME. Tamer EREN a,*, Ertan GÜNER b ÖZET

Analiz II Çalışma Soruları-2

GAZİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK - MİMARLIK FAKÜLTESİ KİMYA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ. KM 482 Kimya Mühendisliği Laboratuarı III

DIRAC SİSTEMİ İÇİN BİR SINIR DEĞER PROBLEMİ

5 İKİNCİ MERTEBEDEN LİNEER DİF. DENKLEMLERİN SERİ ÇÖZÜMLERİ

HARMONİK ZORLAMA ETKİSİNDEKİ DAİRESEL BOŞLUKLU YARIM DÜZLEM PROBLEMİ. YÜKSEK LİSANS TEZİ İnş. Müh. Arzu ARPACI. Anabilim Dalı : İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ

Yatay yüklü kısa kazıkların tasarımını etkileyen faktörlerin araştırılması

DİKDÖRTGEN SPİRAL ANTENLER ÜZERİNE BİR İNCELEME

6. BÖLÜM VEKTÖR UZAYI VEKTÖR UZAYI VEKTÖR UZAYLARI

İstanbul Göztepe Bölgesinin Makine Öğrenmesi Yöntemi ile Rüzgâr Hızının Tahmin Edilmesi

Cebirsel Olarak Çözüme Gitmede Wegsteın Yöntemi

20 (1), , (1), ,

MACH SAYISININ YAPAY SİNİR AĞLARI İLE HESAPLANMASI

GENEL YÜK VEKTÖRLERİ İLE ÇOK MODLU İTME ANALİZİ (GENEL İTME ANALİZİ)

Diferansiyel Gelişim Algoritmasının Valf Nokta Etkili Konveks Olmayan Ekonomik Güç Dağıtım Problemlerine Uygulanması

FZM450 Elektro-Optik. 8.Hafta

2016 YILI I.DÖNEM AKTÜERLİK SINAVLARI RİSK ANALİZİ VE AKTÜERYAL MODELLEME. aşağıdaki seçeneklerden hangisinde verilmiştir? n exp 1.

ARAŞTIRMA MAKALESİ /RESEARCH ARTICLE

Elastik Zeminlere Oturan Plakların Sonlu Izgara Yöntemi ile Yaklaşık Çözümü *

ARAŞTIRMA MAKALESİ /RESEARCH ARTICLE

Monte-Carlo simülasyonsuz-uç Değer Modelleme ile Kompozit Bir Plakanın Belirsiz Titreşim Sınırlarının Belirlenmesi

SUALTI AKUSTİK DALGA YAYILIMINDA BALONCUKLARIN DİSPERSİF MODELLENMESİ. Burak DEĞİRMENCİ

Mekanik Titreşimler ve Kontrolü. Makine Mühendisliği Bölümü

HOMOTOPY ANALĐZĐ METODUNUN NÖTRON DĐFÜZYONUNA UYGULANMASI

DENEY 4 Birinci Dereceden Sistem

İki Serbestlik Dereceli Mekanizmalarla İşlev Sentezinde Tasarım Noktalarının Eşit ve Çebişev Aralıklandırması ile Seçiminin Karşılaştırılması

Doğrusal Olmayan Etkiler Altındaki Bir WDM Sistemin Farklı Veri İletim Hızları İçin Performans Analizi

Diferansiyel Gelişim Algoritmasının Termik Birimlerden Oluşan Çevresel Ekonomik Güç Dağıtım Problemlerine Uygulanması

BÖLÜM 3 YER ÖLÇÜLERİ. Doç.Dr. Suat ŞAHİNLER

HARMONİK DİSTORSİYONUNUN ÖLÇÜM NOKTASI VE GÜÇ KOMPANZASYONU BAKIMINDAN İNCELENMESİ

DOĞRUSAL PROGRAMLAMA İLE PORTFÖY OPTİMİZASYONU VE İMKB VERİLERİNE UYGULANMASI ÜZERİNE BİR ÇALIŞMA

KİMYASAL DENGE (GİBBS SERBEST ENERJİSİ MİNİMİZASYONU) MODELLEMESİ

Uçucu Organik Bileşiklerin YapıMalzemelerindeki Difüzyon ve AdsorpsiyonununDinamik Metotla İncelenmesi

Çember eksenli sabit kesitli çubukların düzlem dışı serbest titreşimleri

MONTE CARLO BENZETİMİ

8x8 AĞIR TİCARİ TAŞIT HİDROPNÖMATİK SÜSPANSİYON SİSTEMİNİN MODELLENMESİ

6. BÖLÜM VEKTÖR UZAYLARI

ELEKTRİK ALAN ALTINDAKİ KARE KUANTUM KUYUSUNUN ELEKTRONİK ÖZELLİKLERİNİN PERTÜRBATİF VE ANALİTİK YÖNTEM İLE İNCELENMESİ

MÜHENDİSLİK MEKANİĞİ (STATİK)

AÇIK ĐŞLETME BASAMAKLARI TENÖR KONTROLÜNDE JEOĐSTATĐSTĐKSEL TAHMĐN MODELĐ SEÇĐMĐ

NİĞDE İLİ RÜZGAR ENERJİSİ POTANSİYELİ WIND ENERGY POTENTIAL OF NIGDE PROVINCE

SAYISAL ÇÖZÜMLEME. Sayısal Çözümleme

ÖZET Doktora Tezi KISITLI DURUM KALMAN FİLTRESİ VE BAZI UYGULAMALARI Esi KÖKSAL BABACAN Akara Üiversitesi Fe Bilimleri Estitüsü İstatistik Aabilim Dal

sorusu akla gelebilir. Örneğin, O noktasından A noktasına hareket, OA sembolü ile gösterilir

MEKANİK TESİSATTA EKONOMİK ANALİZ

T.C. YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ ELASTİK ZEMİNE OTURAN KADEMELİ TIMOSHENKO KİRİŞİNİN SERBEST TİTREŞİMLERİNİN İNCELENMESİ

f n dµ = lim gerçeklenir. Gösteriniz (Bu teorem Monoton yakınsaklık teoreminde yakınsaklık f n = f ve (f n ) monoton artan dizi

YENĐ BĐR ADAPTĐF FĐLTRELEME YÖNTEMĐ: HĐBRĐD GS-NLMS ALGORĐTMASI

İKİ DENKLEMLİ TÜRBÜLANS MODELLERİ İLE TRANSONİK AKIŞ HESAPLAMALARI

KALİTE VE SÜREÇ İYİLEŞTİRME İÇİN MÜŞTERİ GERİ BİLDİRİMLERİNİN DEĞERLENDİRİLMESİ

CİLALI ve PÜRÜZLÜ AÇIK KANAL AKIMLARINDA SÜRTÜNME KATSAYILARININ İNCELENMESİ

TEKNOLOJĐK ARAŞTIRMALAR

Elastik zemine oturan kirişlerin ayrık tekil konvolüsyon ve harmonik diferansiyel quadrature yöntemleriyle analizi

ŞEKER PANCARI KÜSPESİ KARBOKSİMETİL SELÜLOZUNUN GÖRÜNÜR VİSKOZİTESİNE SICAKLIK VE KONSANTRASYONUN ETKİSİ

ELASTİK YATAK ÜZERİNE YERLEŞTİRİLMİŞ EĞRİ MİKRO KİRİŞİN 2:1 İÇ REZONANSLARI

Değişkenler: Bir problemin modeli kurulduktan sonra değeri hesaplanacak olan bilinmeyen simgelerdir.

ANLIK BASINÇ YÜKÜ ALTINDAKİ BASİT MESNETLİ PLAKLARIN DİNAMİK DAVRANIŞININ DİFERANSİYEL KARELEME YÖNTEMİ İLE İNCELENMESİ

AYRIK DALGACIK DÖNÜŞÜMÜ İLE GÜRÜLTÜ SÜZME

FREKANS CEVABI YÖNTEMLERİ FREKANS ALANI CEVABI VEYA SİNUSOİDAL GİRİŞ CEVABI

Transkript:

Zemie gömülü bir boruu diamik aalizi Dyamic aalysis of a buried pipe Müge Balkaya, Meti O. Kaya, Ahmet Sağlamer İstabul Tekik Üiversitesi, İstabul, Türkiye ÖZET: Bu çalışmada, zemie gömülü bir boruyu temsil ede, elastik zemie otura bir kirişi titreşim aalizi Diferasiyel Döüşüm Yötemi (DTM) yardımıyla icelemiştir. DTM, lieer ve olieer problemlere kolaylıkla uygulaabile ve ayı zamada aalitik ve ümerik çalışmalar içi kullaışlı bir yötemdir. Bu yötemle, kısa yolda kesi souçlara ulaşmak mümküdür. Bu bildiride, bahsedile yötemi özelliklerii taıtmak amacıyla çeşitli problemler çözülmüş ve elde edile souçlar literatürde verile souçlarla karşılaştırılmıştır. Aahtar Kelimeler: Diferasiyel döüşüm yötemi, DTM, elastik zemi, titreşim, kiriş, boru ABSTRACT: I this paper, a simulatio method called Differetial Trasform Method (DTM) is employed to predict the vibratio of a beam (pipelie) restig o a elastic soil. DTM ca easily be applied to liear or oliear problems ad reduces the size of computatioal work. With this method, exact solutios may be obtaied without ay eed of cumbersome work ad it is a useful tool for aalytical ad umerical solutios. To make clear ad illustrate the features ad capabilities of the preseted method, differet problems have bee solved by usig the techique ad solutios have bee compared with those obtaied i the literature. Keywors: Differetial trasform method, DTM, elastic Soil, vibratio, beam, pipe GİRİŞ Elastik zemi üzerie otura kirişler, geotekik, mekaik, ulaştırma ve yapı mühedisliği gibi işaat mühedisliğii çeşitli dallarıda zemi-yapı etkileşimii modelleyebilmek amacıyla icelemiştir. Geotekik mühedisliğide, gömülü boru hatları, yüzeysel temeller ve kazıkları birer kiriş elema olarak modellediği çok sayıda çalışma vardır. Boru hatları gibi zemie gömülü yapıları tasarımı ve zemi içideki performası açısıda zemiyapı etkileşimi dikkatli bir biçimde icelemelidir. Zemi gömülü boruları dış etkilerde korur ve boruu ve zemii malzeme özelliklerie bağlı olarak boruya destek sağlar. Bu sayede, yapıda meydaa gelebilecek ve servis ömrüü azalmasıa ede olabilecek hasarlara karşı risk azaltılmış olur. Çevre zemide yeterli destek sağlaamadığı taktirde, boru hatları geellikle maruz kaldıkları dış yüklere ve deplasmalara karşı koyamazlar. Bu edele, gömülü boruları servis ömrüü uzatabilmek amacıyla, boruya etkiye zemi desteği ve yükleme koşulları dikkatli bir biçimde belirlemelidir. Boru-zemi etkileşimi oldukça karmaşık bir koudur ve bu kouda gerçekleştirilmiş çeşitli teorik ve deeysel çalışmalar mevcuttur. Bu problemi icelemesie ilişki e yaygı olarak kullaıla yaklaşım, boruyu bir kiriş, boruyu çevreleye zemii ise bir dizi yay olarak modellemektir. Bu basitleştirilmiş tek boyutlu model ilk olarak Wikler tarafıda ele alımıştır (Wikler, 867). Bilidiği gibi, Wikler modelie göre; herhagi bir oktadaki çökme, o oktadaki taba basıcıyla oratılıdır. Wikler modeli; qk w şeklide taımlamaktadır. Burada k yay sabiti, w ise çökmedir. Wikler zemi modeli temel mühedisliğide yaygı olarak kullaılmaktadır. Bu modelde zemi; birbirie yakı, acak aralarıda etkileşim olmaya bir dizi liear elastik yay olarak kabul edilmektedir (Wikler, 867; Filipic ve Rosales, ; Ayvaz ve Özga, ; Coşku, 3; Albert ve Kovacs, 3). Wikler modeli kullaılarak kirişleri titreşim, burkulma ve stabilite davraışı üzerie birçok araş- 3

tırmacıı çalışmaları vardır. Doyle ve Pavlovich (98), Pavlovic ve Wylie (983), Eiseberger ve diğ. (986) tarafıda yapıla çalışmada ise elastik zemi üzerie kısme yada tamame otura kirişleri davraışı solu elemalar yötemiyle icelemiştir. Clastoric ve diğ. (986) değişke Wikler zemiie otura kirişler üzerie bir çalışma yapmıştır. Eiseberger ve Clastorik (987), değişke Wikler zemiie otura kirişleri burkulma ve titreşimlerii icelemiştir. Dig (993), değişke Wikler zemiie otura kirişleri titreşimlerie yöelik bir çalışma yapmıştır. Farghalay ve Zeid (995), Wikler zemii üzerideki ekseel yüklü kiriş-kütle-yay sistemii frekas deklemi ile ilgili bir çalışma yapmıştır. Buula beraber, boyutlu Wikler modelii iki büyük problemi vardır. Wikler modelie göre zemii temsil ede yaylar arasıda bir etkileşim söz kousu değildir. Bu kabul, zemii süreksiz bir ortam olduğu kabulüü de beraberide getirmektedir. Bu modeli bir diğer problemi ise; yay katsayısıı, kirişi rijitliği, geometrisi, zemi özellikleri ve davraışı gibi birçok parametreye bağlı olması ve ampirik bağıtılarda elde edilmesi gerekliliğidir. Bu edele, Wikler modeli zemii modellemek açısıda çok gerçekçi souçlar vermemektedir. Acak, Wikler modelide yapıla ve gerçekçi olmaya bu kabule rağme söz kousu yötem uygulamadaki basitliği edeiyle gömülü boru hatları, yüzeysel ve deri temeller, demiryolları gibi zemi-yapı etkileşimi problemleride yaygı olarak kullaılmaktadır. Wikler modelii eksikliklerii ortada kaldırmak amacıyla çeşitli iki parametreli zemi modelleri geliştirilmiştir (Filoeko-Borodich, 9; Pasterak, 95; Vlasov ve Leotiev, 966). Bu modellerde ilk parametre, Wikler modelide olduğu gibi yay rijitliğii temsil ederke, ikici parametre lieer-elastik yayları etkileşimii temsil etmektedir. Pasterak modelide kirişte eğilme ihmal edilirke, çökmei tamamiyle kirişi kayma deformasyoa bağlı olarak ortaya çıktığı kabul edilmektedir. Pasterak modeli, iki boyutlu modeller arasıda e yaygı olarak kullaılalarda biridir. Fraciosi ve Masi, 993 yılıda yaptıkları çalışmada iki parametreli elastik zemi üzerie otura bir Euler-Beroulli kirişii serbest titreşimii icelemiştir. De Rosa ve Maurizi (998), Pasterak zemii üzerideki Euler- Beroulli kirişii serbest titreşimie etkilerii araştırmıştır. Rao (3), Pasterak zemiie otura ari kirişleri yüksek gelikli tirteşim davraışları üzerie bir çalışma yapmıştır. De Rosa ve Maurizi (999) ve Filipich ve Rosales (), Pasterak zemii içideki kazıklı temelleri icelemiştir. Coşku (3), Pasterak zemiie otura, orta oktasıa harmoik bir titreşim etkiye solu uzuluktaki bir kirişi icelemiştir. Çeşitli zemi modellerii yaı sıra, uygulamada farklı kiriş modelleri de kullaılmaktadır. Bularda e yaygı olarak kullaıla modeller, Euler- Beroulli ve Timosheko kiriş modelleridir. Euler- Beroulli modeli ice kirişler içi çok uygudur. Acak bu model, kısa ve kalı kirişlerde iyi souçlar vermemektedir. Timosheko kiriş teorisi ise, kirişleri statik ve diamik davraışlarıı modellemekte yaygı olarak kullaıla bir diğer yötemdir. Timosheko modelide kirişleri titreşimi modelleirke eğilme ve kayma etkilerii her ikisii de ayı ada dikkate alaır. Timosheko kiriş teorisie göre, deplasmada öce kiriş ekseie dik ola düzlemsel bir kesit, şekil değiştirmede sora da düzlemselliğii korur, ama kiriş ekseie dikliğii kaybeder. Ayrıca Timosheko kiriş teoriside, kayma birim uzamalarıı ve yaal kayma gerilmelerii kesit boyuca sabit olduğu kabul edilmektedir. Wag ve diğ. (998), Gree foksiyou yardımıyla iki parametreli elastik zemie otura çeşitli üiform Timosheko kirişlerii serbest titreşim frekaslarıı, eğilme ve burkulma davraışlarıı icelemiştir. El-Mously (999), Pasterak zemiie otura Timosheko kirişlerii serbest titreşim frekaslarıı icelemiştir. Kargarovi ve Youesia (), Fourier Trasform tekiği yardımıyla, Pasterak zemiie otura ratgele dağılmış harmoik yükle yüklemiş uiform kesitli ve sosuz uzuluktaki Timosheko kirişlerii davraışları ü- zerie bir çalışma yapmıştır. Bu çalışmada, zemie gömülü bir boru hattıı temsil ede, elastik zemie otura bir kirişi serbest titreşim frekasları Diferasiyel Döüşüm Yötemi (DTM) yardımıyla elde edilmiştir. Aalizlerde Wikler ve Pasterak zemi modelleri kullaılmıştır. Kiriş modeli olarak ise sırasıyla Euler-Beroulli ve Timosheko modelleri ele alımıştır. Aalizlerde kullaıla Diferasiyel Döüşüm Yötemi, Taylor seri açılımıa dayaa ve diferasiyel deklemleri aalitik çözümlerii elde etmek içi kullaıla bir döüşüm tekiğidir (J.K. Zhou, 986). Bu yötemde, bir probleme ait diferasiyel deklemlere ve sıır koşullarıa belirli döüşüm kuralları uygulaarak deklemler, basit aalitik ifadelere döüştürülür. İcelee öreklere ait hareket deklemleri ve sıır şartları aşağıda verilmiştir. HAREKET DENKLEMLERİ VE SINIR ŞARTLARI İlk örek olarak Wikler zemii üzeride otura bir Euler-Beroulli kirişi ele alımıştır (Şekil ). Aaliz souçları, Che () tarafıda yapılmış ola çalışma souçlarıyla karşılaştırılmıştır. Bu probleme ait hareket deklemi aşağıda verilmiştir:

Model I: φ w φ EI kga I k t + φ ρ φφ (7) Şekil. Wikler Modeli w w EI + k( x) w + ρ A( x) () t Deklemde; k yay katsayısı, w çökme (m), ρ yoğuluk (kg/m 3 ), A kesit alaı (m ), E Youg Modülü (Pa) ve I eylemsizlik mometi (m ), x kiriş boyuca ölçüle yatay mesafe; t ise zamaı temsil etmektedir. Çalışmada kullaıla sıır koşulları aşağıdaki gibi verilmiştir: Sabit meset: w w x x, L () Kosol: w w x (3) x 3 w w xl () 3 Basit meset: w w x, L (5) x İkici örek olarak Pasterak zemii üzerie otura bir Timosheko kirişi icelemiştir (Şekil ). De Rosa (995), Pasterak zemiii iki farklı şekilde modellemiştir. Bu formlar Euler-Beroulli kirişi içi ayı diferasiyel deklemle ifade edilebilmektedir. Acak, bu şartlar daha kısa ve kalı ola Timosheko kirişi içi kullaılamaz. Elde edile souçları karşılaştırılabilmesi açısıda, De Rosa (995) tarafıda yapıla adladırmalar dikkate alıarak aalizler Model I ve Model II şartlarıa göre yapılmıştır. Bu kou ile ilgili detaylı bilgi De Rosa (995) tarafıda yapıla çalışmada elde edilebilir. Her iki durum içi de ilk deklem ayıdır. Model II: φ w φ w EI kga I k t + φ ρ w (8) Pasterak zemii üzerie otura Timosheko kirişi içi kosol ve sabit meset-basit meset durumua ait iki farklı sıır şartı icelemiştir. Kosol: w φ x (9) w φ φ, xl () Sabit meset-basit meset w φ x () φ w xl () Wikler zemiie otura Euler-Beroulli kirişii titreşim aalizi iceleirke: w iωt ( x t) W ( x) e, (3) Deklem (3), deklem () de yerie koulursa hareket deklemi aşağıdaki şekli alır: EI kw ρaω W + () Bezer şekilde, Pasterak zemiie otura Timosheko kirişii serbest titreşim aalizi içi çözüm aşağıdaki şekilde verilebilir: wxt (, ) W( xe ) iωt (5) φ ( xt, ) Φ ( xe ) iωt (6) Şekil. Pasterak Modeli Deklem (5) ve (6), sırasıyla Model I içi deklem (6) ve (7) de; Model II içi deklem (6) ve (8) de yerie koulursa hareket deklemlerii yei şekli aşağıdaki gibi olur: w φ w kga A k w t ρ w (6) kga A W k W dφ ρ ω + w (7) 5

Model I: d Φ EI kga I k + Φ + ρωφ φφ (8) x W kl w ξ, W, α, L L EI kl φ kw L sφ, s w π EI π EI (6) Model II: d Φ + Φ + ρω Φ w EI kga I k (9) kg AL ρaω L c, r, χ cr, µ E I EI Bu parametrerler kullaılarak deklem 7-9 u boyutsuz şekli şu şekilde yazılabilir: / 3 BOYUTSUZLAŞTIRMA Wikler zemiie otura Euler-Beroulli kirişii boyutsuz parametreleri aşağıdaki şekilde ifade edilebilir: x W ξ, W, L L kl ρa λ, ω ω () EI k Bu parametreler kullaıldığıda deklem () aşağıdaki hale döüşür: d W + λ( ω ) W Boyutsuz sıır koşulları: Sabit meset: () W ξ, () Kosol: W ξ (3) χ d W d χ Φ + ξ µ α (7) Model I: d Φ r + χ r + ( µ χr π r sφ ) Φ (8) Model II: d Φ r + ( r r sw ) ( r ) d χ ξ π µ χ + Φ (9) Bu durumda boyutsuz sıır koşulları: Kosol: W Φ ξ (3) Φ, dφ ξ (3) Sabit Meset-Basit Meset: W Φ ξ (3) dφ W ξ (33) ξ () 3 3 Basit Meset: W ξ, (5) De Rosa (995) e göre Pasterak zemiie otura Timosheko kirişii boyutsuz parametreleri aşağıda verile şekildedir: DİFERANSİYEL DÖNÜŞÜM YÖNTEMİNİN TANITIMI Diferasiyel döüşüm yötemi, Taylor serisi açılımıa dayaa bir döüşüm yötemidir. Bu yötemde belirli döüşüm kuralları uygulaır ve diferasiyel deklemler ve sıır koşulları esas foksiyou diferasiyel döüşümü ola bir dizi dekleme döüşür. Elde edile deklemleri çözümü problemi soucuu verir. DTM çözümleride kullaıla teoremler Tablo - de verilmiştir. 6

Tablo. Hareket deklemleri içi kullaıla DTM teoremleri Orjial Foksiyo ( x) g( x) h( x) Döüşüm Foksiyou f ± F( k) G( k) ± H( k) f ( x) λg( x) F( k) λg( k) ( x) g( x) h( x) f ( x) k Fk GlHk ( l) l d g ( k )! f ( x) ( x) x + F( k) G( k + ) k! f Fk () δ ( k ) if k if k Tablo. Sıır koşulları içi kullaıla DTM teoremleri x x Orjial Döüşüm Orjial Döüşüm f () F f df d f () 3 d f () 3 df F F d f () F ( 3) 3 d f () 3 k k F ( k) kf( k) k( k ) F( k) kk ( )( k ) Fk 5 DİFERANSİYEL DÖNÜŞÜM YÖNTEMİ İLE GERÇEKLEŞTİRİLEN ANALİTİK ÇALIŞMA Çalışmaı bu kısmıda ilk olarak Wikler zemiie otura Euler kirişii modelleye deklem () i DTM formu yazılacaktır. Bu aşamada W yerie W kullaılacaktır. Tablo de verile kurallar uyguladığıda deklem aşağıdaki şekle döüşür: ( k )( k )( k 3)( k ) Wk λ( ω ) Wk + + + + + + (3) Yukarıdaki deklem üzeride gerekli düzelemeler yapıldığıda, aşağıdaki ilişki ortaya çıkar: λω ( ) W( k) W( k + ) ( k + )( k + )( k + 3)( k + ) (35) Tablo de yararlaarak sıır koşulları aşağıdaki şekilde yazılabilir: Sabit Meset: W() W() (36) W( k) (37) k kw ( k) (38) Kosol: W() W() (39) kk ( ) Wk () kk ( )( k ) Wk () Basit Meset: W() W() () W( k) (3) k kk ( ) Wk () Pasterak zemiie otura Timosheko kirişii modelleye ikici öreğe ait DTM çözümleri ise χ( k + )( k + ) W( k + ) χ ( k + ) Φ ( k + ) + ( µ α) W( k) (5) r k k k χr k W k...( µ χr π r sφ ) Φ ( k) ( + )( + ) Φ ( + ) + ( + ) ( + ) +... r ( k+ )( k+ ) Φ ( k+ ) + ( χr π r sw )( k+ ) W( k+ ) +......( µ χr ) Φ ( k) W ( k + ) χ ( k )( k ) k k µ α χ + Φ + + W k + + Φ + χ + + + r ( k+ )( k+ ) µ χ π Φ ( k ) [ r ( k ) W( k )......( r r sφ ) ( k)] Φ k+ χr π r s k+ W k+ + r ( k+ )( k+ ) µ χr Φ k [... w... ] (6) (7) (8) (9) (5) şeklide yazılabilir. Deklem (9), Model I i; Deklem (5) ise Model II yi temsil etmektedir. Hesaplamalarda kullaıla sıır koşulları aşağıdaki şekilde yazılabilir: Kosol: W () Φ () (5) kw ( k) Φ ( k) (5) 7

kφ ( k) (53) Sabit Meset-Basit Meset: W () Φ () (5) Wk (55) kφ ( k) (56) Model I içi kosol sıır şartıı temsil ede DTM çözümleri aşağıda verimiştir. Hesaplamalarda χ, r.5, α, S Ø olarak alımıştır. W () Φ () (57) W() c, () c Φ (58) Burada deklem (57) sol sıır şartıı temsil etmektedir. W () ve Φ () değerleri bilimeyelerdir (deklem 58). Bu durumda, k,3,... içi W () ve Φ () değerleri µ, c ve c ciside elde edilebilir. Çalışmada bu değerler, Mathematica programı yardımıyla hesaplamıştır. W() c W c µ (3).6667 ( 5.3 + ) W c µ ().533333 (363.8 98.5 ) c Φ () Φ c + µ (3) (59 ) Φ 8 c + µ M () (.39.68 ) burada c ve c sabitlerdir. Tüm W () i ve Φ ( i) terimlerii sıır şartı taımlarıda yerie koyarsak, öreği deklem (5) ve (53) de, aşağıdaki deklem elde edilir: ( ) ( ) A c + A c, j,,3,.. (59) j µ j µ burada A ( ) j j ( ) µ, A µ µ ü poliomlarıdır. Deklem (59) matris formuda yazılırsa: A ( µ ) A ( µ ) c A( µ ) A( µ ) c elde edilir. (6) Deklem (6) da elde edile özdeğer deklemi aşağıdaki şekildedir: A ( µ ) A ( µ ) A ( µ ) ( µ ) (6) A Deklem (6) çözüldüğüde, µ µ j j,,3,.. deklemi elde edilir. Burada µ j, ye bağlı j. özdeğerdir. i değeri aşağıdaki deklemde elde edilir. ( ) j j µ µ ε (6) burada ε toleras parametresi olarak taımlamıştır. Deklem (6) çözüldüğüde µ j j. özdeğer ola µ j elde edilir. Geellikle kompleks formdadır ve µ j aj + ibj şeklide yazılabilir. Saal kısım ola b j küçük bir değer olduğuda bu değer ihmal edilebilir. Bu durumda j. doğal frekas elde edilir. Bu çalışmada 5 olarak alımıştır. 6 SAYISAL ÖRNEKLER Çalışmada, çeşitli sıır şartlarıa ait çözümleri elde etmek amacıyla Mathematica programı kullaılmıştır. İlk örekte, zemie gömülü bir boruyu temsil e- de Wikler zemiie otura Euler-Beroulli kirişii farklı sıır şartları içi titreşim aalizi icelemiştir. Elde edile souçlar Che () tarafıda DQEM yötemiyle yapıla çalışmaı souçlarıyla karşılaştırılmıştır. Che, çalışmasıda IEAρλ kabul etmiştir. Tablo 3 te, basit mesetli bir kiriş içi her iki çalışmada elde edile ilk üç doğal frekas değerleri, kesi souçlar ile karşılaştırılmıştır. DTM yötemiyle yapıla hesaplamalar ile kesi souçlar arasıda çok büyük bir uyum olduğu belirlemiştir. Tablo ve Tablo 5 te sırasıyla sabit mesetli ve kosol kirişler içi elde edile ilk beş doğal frekas değerleri suulmuştur ve yie kesi souçlar ile oldukça uyumlu souçlar elde edildiği görülmüştür. İkici örekte, gömülü bir boruyu modelleye Pasterak zemiie otura bir Timosheko kirişi icelemiş ve hesap souçları De Rosa (995) tarafıda yapıla çalışma souçları ile karşılaştırılmıştır. Şekil 3 te basit mesetli bir kirişi α, r.5, 8

S w S φ ve.5 içi ilk boyutsuz frekas değerleri görülmektedir. Model I ve II arasıdaki fark, küçük χ değerleri içi daha belirgidir. Büyük χ değerleri içi µ, Euler-Beroulli sıır durumua karşılık gelir. Şekil te ayı eğriler α ola kosol kiriş içi verilmiştir.bu durumda da küçük χ değerleri içi fark daha yüksektir. Tablo 6-9 da, kosol kiriş içi K TR, sabit meset-basit meset içi K TR ola sıır durumları içi boyutsuz frekaslar verilmiştir. Tablolarda Model I ve Model II içi ilk beş doğal frekas değeri verilmiştir. Diğer souçlara bezer şekilde, çok yakı souçlar elde edilmiştir. Tablo 6. Sabit Mesetli-Basit Mesetli (KTR) (Model I) χ r.5 α Sφ DTM M. A. De Rosa 3.6965 3.696 5.5985 5.595 7.857 7.85 8.3993 -------- 9.5 -------- Tablo 7. Sabit Mesetli-Basit Mesetli (KTR) (Model II) χ r.5 α S w DTM M. A. De Rosa 3.8887 3.88 5.67855 5.678 7.97 7.3 8.955 -------- 9.957 -------- Şekil 3. Basit Mesetli kiriş (α ve r.5). χ i foksiyou şeklide ilk boyutsuz frekas. Tablo 8. Kosol (KTR) (Model I) χ r.5 α Sφ DTM M. A. De Rosa.5673.567.8.79 6.83 6.838 7.9659 -------- 8.73 -------- Tablo 9. Kosol (KTR) (Model II) χ r.5 α S w DTM M. A. De Rosa.6585.658.559.557 6.39 6.8 7.66 -------- 8.73853 -------- Şekil. Kosol kiriş (α ve r.5). χ i foksiyou şeklide ilk boyutsuz frekas. Tablo 3. Wikler zemiie otura basit mesetli bir kirişi doğal frekasları Yötem ω ω ω3 DTM 9.9 39.9 88.83 DQEM 9.9 39.93 89. Kesi Souç 9.9 39.9 88.83 Tablo. Wikler zemiie otura sabit mesetli bir kirişi doğal frekasları Yötem ω ω ω3 ω ω5 DTM.3733 6.678.93 99.859 98.556 DQEM.3956 6.68.9 99.885 98.675 Tablo 5. Wikler zemiie otura kosol kirişi doğal frekasları Yötem ω ω ω3 ω ω5 DTM 3.6556.57 6.753.96 99.86 DQEM 3.655.57 6.757.9 99.89 7 SONUÇLAR Bu çalışmada, DTM yötemi kullaılarak elastik zemie otura bir boruyu temsil ede Euler- Beroulli ve Timosheko kirişlerii serbest titreşim frekaslarıı belirlemek hedeflemiştir. Yapıla hesaplamalar soucuda yukarıda tarif edile problemleri çözümüde DTM yötemii kullaılabileceği belirlemiş ve elde edile souçları, örek makaleleri souçları ile çok yakı olduğu görülmüştür. REFERANSLAR Wikler, E., 867. Die lehre vo der elastizität ud festigkeit Filipich, C.P. ve Rosales, M.B.,.A further study about the behaviour of foudatio piles ad beams i a Wikler Pasterak soil, Iteratioal Joural of Mechaical Scieces. 36. Ayvaz, Y. ve Özga, K.,. Applicatio of modified vlasov model to free vibratio aalysis ofbeams restig o elastic foudatios., Joural of Soud ad Vibratio. 55 (), - 7. 9

Coşku, İ., 3. The respose of a fiite beam o a tesioless Pasterak foudatio subjected to a harmoic load, Europea Joural of Mechaics A/Solids, 5 6. Albert, P. ve Kovacs, M., 3. Modellig of reiforced soil, Periodical Polytechica Ser. Civ. Eg. 7(), 69-7. Doyle, P.F. ve Pavlovic, M.N., 98. Vibratio of beams o partial elastic foudatios, Earthquake Egieerig ad Structural Dyamics. 3, 65-66. Pavlovic, M.N. ve Wylie, G. B., 983. Vibratio of beams o o-homogeous elastic foudatios, Earthquake Egieerig ad Structural Dyamics., 797-88. Eiseberger, M., Yakelevsky, D.Z., Clastorik, J., 986. Stability of beams o elastic foudatios, Comput. Struct., 35. Clastorik J, Eiseberger M, Yakelevsky D.Z., Adi, MA., 986. Beams o variable Wikler foudatio. Joural of Applied Mechaics ASME, 53, 95 98. Eiseberger M, Clastorik J., 987. Vibratios ad bucklig of a beam o variable Wikler elastic foudatio. Joural of Soud ad Vibratio;5:33. Dig, Z., A, 993. Geeral Solutio to Vibratios of Beams o Variable Wikler Elastic Foudatio, Computers ad Structures. 7, 83-9. Farghaly, S.H. ve Zeid, K.M., 995. A exact frequecy equatio for a axially loaded beam-mass-sprig system restig o a Wikler elastic foudatio, J. Soud Vib., 85 357 363. Filoeko-Borodich, 9. Some approximate theories of elastic foudatio. Ucheyie Zapiski Moskovskogo Gosudarstveogo Uiversiteta, Mekhaica. 6, 3 8 [i Russia]. Pasterak, P.L., 95. O a ew method of aalysis of a elastic foudatio by meas of two foudatio costats, Gos.Izd. Lip. po Strait i Arkh. Moscow (i Russia), Vlasov, V.Z., Leotiev, U.N., 966. Beams, plates, ad shells o elastic foudatio. Jerusalem: Israel Program for Scietific Traslatios (traslated from Russia) Fraciosi C., Masi A., 993. Free vibratios of foudatio beams o two-parameter elastic soil, Computers ad Structures, 7, 9 6. De Rosa M.A, Maurizi M.J., 998. The ifluece of cocetrated masses ad Pasterak soil o the free vibratios of Euler beams-exact solutio, Joural of Soud ad Vibratio, (), 573 8. Rao, G.V., 3. Large-amplitude free vibratios of uiform beams o Pasterak foudatio, Letter to the Editor, Joural of Soud ad Vibratio, 63, 95 96. Wag, C.M. Lam, K.Y., He, X.Q., 998. Exact solutios for Tiomosheko beams o elastic foudatios usig Gree s fuctios, Mech. Struct. Mach. 6, 3. El-Mously, M., 999. fudametal frequecies of timosheko beams mouted o pasterak foudatio, Joural of Soud ad Vibratio. 8(), 5-57. Kargarovi, M.H., Youesia, D.,. Dyamics of Timosheko beams o Pasterak foudatio uder movig load, Mechaics Research Commuicatios, 3, 73 73. Zhou, J.K., 986. Differetial trasformatio ad its applicatio for electrical circuits, Huazhog Uiversity Press, Wuha, PR Chia. Che, C.N.,. Vibratio of prismatic beam o a elastic foudatio by the differetial quadrature elemet method, Comput. Struct, 77, 9. De Rosa M.A. 995. Free vibratio of Timosheko beams o two-parameter elastic foudatio. Computers ad Structures, 57(), 5-56. 5