prof. dr. ahmet celal apay İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİNE GİRİŞ BÖLÜM 2 yapı mekanİĞİ prof. dr. ahmet celal apay

_Mekanik, fiziksel olayları incelediği için fiziksel bilimlerdendir. _Dolayısıyla endüstrideki hemen hemen tüm alanlar için önemlidir. _Mekanik mühendislik bilimlerinin ise temelidir.

Mekaniğe Giriş Öğrencilerin mühendislik kavramıyla İlk tanışmalarını sağlayan Statik dersi ile başlar. Günlük hayatta sıkça gözlemlediğimiz pek çok fiziksel olaya artık bir başka bakış açısıyla yaklaşmanın ilk tohumları bu ders ile zihinlere aktarılmaya çalışılır. Devamında Dinamik ve Mukavemet dersleri vardır. Mekanik, mühendislik eğitiminde büyük öneme sahip kavramlar bütünüdür. O nedenle mekaniğin, herhangi bir nedenden dolayı eğitim yılları içerisinde iyi sindirilememesi durumunda, genç mühendislerin pratikte hep bir şeylerin eksikliğini hissetmeleri kaçınılmazdır.

Mekanik: Kuvvetlerin etkisi altında kalan cisimlerin denge ve hareket şartlarını anlatan ve inceleyen bilim dalıdır. Amacı fiziksel olaylara açıklık getirmek, önceden tahmin etmek ve mühendislik uygulamalarını aydınlatmaktır. Mekanikte incelenen cisimler; Rijit (şekil değiştirmeyen) cisimler ve şekil değiştirebilen cisimler diye ikiye ayrılır. Rijit cisimler mekaniğinde yapılan idealleştirme, dış etkiler ne olursa olsun, cismin geometrisinde bir değişiklik olmadığıdır.

KUVVET Hareketin nedeni olarak düşünülen fiziksel etkenin matematik modelidir. Bir kuvvet, etki noktası, şiddeti, doğrultusu ve yönü ile bir bütündür. Bu özellikleri ile kuvvet vektörel bir büyüklüktür. ETKİ TEPKİ İLKESİ

DENGE KAVRAMI: Rijit cisimler yada yapı sistemleri üzerinde etkili bilinmeyen kuvvetlerin ve momentlerin belirlenmesinde denge kavramı kullanılır. Denge denklemlerinin uygulanabilmesi için serbest cisim diyagramlarının çizilmesi gerekir.

SERBEST CİSİM DİYAGRAMI (SCD) Mühendisin ele aldığı bir fizik olayı gözünde kolayca canlandırabilmesi ve çözebilmesi için önündeki kağıda aktardığı şekle serbest cicim diyagramı denir. Gerçek bir fizik probleminde hesaplarda gerekmeyen bir çok gereksiz detay vardır. Aşağıdaki kren sisteminde ilk bakışta biraz karışık gibi duran olay bir maddesel noktanın dengesine indirgenebilir. O noktasına dikkatimizi yoğunlaştıralım. Eğer mevcut konumda O noktası dengede ise SCD (b) şıkkındaki gibi çizilir.

RİJİT CİSİM Kuvvetlerin etkisi altında ideal olarak şekil değiştirmeyen (deforme olmayan) cisimdir. AMA !!!!!!!!!!!!!!! Gerçekte tüm malzemeler deforme olur Ancak deformasyonların çok küçük olması durumunda cisimlerin rijit olduğu varsayılır. Rijit cisim ve denge kavramı statiğin ana felsefesini oluşturur.

BAĞ ÇEŞİTLERİ Eğer dış kuvvetlerin etkisi altında dengede duran bir cisimden bahsediliyorsa, cismin hareket edemeyeceği bir biçimde çeşitli bağlar yardımıyla çevresine tutturulmuş olması gerekir. Bu bağlar içinde; ötelenme serbestliği olanlarına genelde kayıcı ve dönme serbestliği olanların hepsine de mafsallı denir. Eğer bir bağda; öteleme serbestliği yoksa ona sabit, dönme serbestliği yoksa ankastre denir.

Birbiriyle bağlantılı iki cisimden biri sabitse, diğerinin ona bağlandığı yere MESNET adı da verilir. Anlam bakımından mesnet dayanılan yada tutturulan yer demektir.

MESNET TİPLERİ (ÇELİK YAPILAR)

MESNET TİPLERİ (KÖPRÜLER)

MESNET DETAYI

MUKAVEMET-ŞEKİL DEĞİŞTİREBİLEN CİSİMLER MEKANİĞİ Rijit cisim mekaniğinde kullanılan bir çok temel kavram, denge koşulları, bağ kuvvetleri vb.aynı zamanda şekil değiştirebilen cisimler mekaniğinde de kullanılır. Yalnız aralarında ki en belirgin farklılıklardan biri; Problem ister statik ister dinamik olsun,rijit cisim mekaniğin de cismin dış kuvvetler etkisinde yeterli dayanıma sahip olup olmadığı araştırılmaz.Halbuki şekil değiştirebilen cisimler mekaniğinde tamamen cismin dayanımı (mukavemeti) incelenir.

MALZEMELER Her ne kadar yükleme altında malzeme davranışları oldukça karmaşık ise de mukavemet hesaplarında bazı sadeleştirmelere gidilerek kuram daha basit bir hale sokulabilir. Burada önemli olan, yapılan varsayımların, cismin genel davranışını olabildiğince gerçeğe yakın bir biçimde ifade edebilmektir. Malzeme davranışını açıklarken iki ideal kavramdan bahsedilir; •Tam elastik cisim •Tam plastik cisim Gerçekte ise, malzeme davranışı bu iki ideal duruma yakın olabileceği gibi ikisi arasında bir yerde de olabilir. Yani yük kaldırılınca, şekil değiştirmelerin bir kısmı geri dönerken, bir kısmı kalıcı olabilir ve buna elasto-plastik cisim denir.

KUVVET TİPLERİ

GERİLMENİN TANIMI Dış etkiler altındaki bir elastik cisimde, onu oluşturan parçaların birbirleriyle olan bağlantıları çeşitli biçimlerde zorlanır ve bu sırada aralarında iç kuvvet adı verilen zorlanmalar oluşur. Tanım gereği birim alana etkiyen kuvvete gerilme denir.

YAPISAL ELEMANLARDAKİ KUVVETLER

BİRİM ŞEKİL DEĞİŞTİRMENİN TANIMI

GERİLME –ŞEKİL DEĞİŞTİRME DAVRANIŞI

YAPISAL ELEMANLARIN MÜHENDİSLİK ÖZELLİKLERİ

RİJİTLİK

KAYMA GERİLMESİ

BASİT EĞİLME 1-Basit Kiriş 2-Dış yükler altında deforme olmuş bir kiriş 3-Kiriş kesitindeki eğilme gerilmeleri Üst kesitteki basınç gerilmeleri Gerilmelerin sıfır olduğu tarafsız eksen Alt kesitteki çekme gerilmeleri

ÇELİK KİRİşLER

BETON KİRİŞLER

BURULMA ETKİSİ

KAFES KİRİŞ KAVRAMI (Çok Parçalı Taşıyıcı Sİstemler)

KAFES KİRİŞ ÇEŞİTLERİ 2- Howe Kafes Kirişi 3- X Kafes Kirişi 1- Pratt Kafes Kirişi 2- Howe Kafes Kirişi 3- X Kafes Kirişi 4- K Kafes Kirişi 5- Warren Kafes Kirişi 6- Warren Kafes Kirişi (düşey çubuklu) 7- Fink Kafes Kirişi 8- Belgian Kafes Kirişi 9- Scissor Kafes Kirişi 10- Bowstring Kafes Kirişi 11- Bowstring Kafes Kiriş (alternate) 12- Bowstring-K Kafes Kirişi

KAFES KİRİŞ ÖRNEĞİ

KAFES KİRİŞ ÖRNEĞİ

ÇELİK KAFES KİRİŞ BİRLEŞİMLERİ

KAFES KİRİŞ ELEMANLARINDAKİ KUVVETLER

YÜK TİPLERİ 1- Yayılı Yük ((Kar yükü gibi) 2- Üniform olarak yayılı yük 3- Noktasal (konsantre olmuş) yük

Yapının kendi ağırlığından ÖLÜ YÜKLER Yapının kendi ağırlığından kaynaklanan yükler (döşeme, kiriş, çatı yükü gibi)

(İnsan, eşya, ekipman yükü gibi) HAREKETLİ YÜKLER (İnsan, eşya, ekipman yükü gibi) Bu yüklerin yeri yada ağırlıkları değişebilir. Minumum tasarım yükleri yönetmeliklerde belirtilmektedir.

DİNAMİK YÜKLER -Hareket halindeki yükler (trafik gibi) -Ani yükler -Rüzgar yükleri -Titreşimli makine yükleri

OTURMADAN KAYNAKLANAN YÜKLER

DEPREM YÜKLERİ

DEPREM YÜKLERİNİN ETKİSİ

RÜZGAR YÜKLERİ

YÜK ÖRNEĞİ: BARAJLARDAKİ SU

YAPININ DAVRANIşI

KÖPRÜLERDEKİ YÜK DAĞILIMI

KEMERLERDEKİ YÜK DAĞILIMI

YAPISAL SİSTEMİN İDEALİZE EDİLMESİ

YAPISAL SİSTEMİN İDEALİZE EDİLMESİ