Uploaded by Murat Muvafik

Yapı-Mekanik kurtulus hoca 2018 2019

advertisement
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)
Kinematik
Hareketi sadece geometrik
olarak ele alır.
Statik (a=0)
Kinetik
Hareket neden olan
kuvvetlerin analizi ele alınır.
Mekanik Grubu Dersleri
Mekanik (malzemeye göre)
Katı Cisimler Mekaniği
Mukavemet
Yapı Statiği
Yapı Dinamiği
Çelik Yapılar
Betonarme Yapılar
Akışkanlar Mekaniği
Zemin Mekaniği
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.
𝑑2𝑢
𝑑𝑢
𝑚 2 +𝑐
+ 𝑘𝑢 = 𝑝(𝑡)
𝑑𝑡
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.
 Ahşap
 Cisimlerin Mukavemeti
 Elastisite-Plastisite
 Elastik stabilite
 Malzeme





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.
Download