PowerPoint Sunusu

İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİNE GİRİŞ
Yrd. Doç. Dr. Merve Sağıroğlu
MEKANİK ANABİLİM DALI
Kaynaklar:
Yrd. Doç. Dr. Banu YAĞCI İnşaat Mühendisliğine Giriş Ders notları
KTÜ 2011-2012 Güz dönemi İnşaat Mühendisliğine Giriş Ders notları
MEKANİK
 Mekanik, fiziksel olayları incelediği için fiziksel bilimlerdendir.
 Endüstrideki hemen tüm alanlar için önemlidir.
 Mekanik mühendislik bilimlerinin temelidir.
 Mühendislik eğitiminde büyük öneme sahip olduğu için eğitim yılları içerisinde iyi
sindirilememesi durumunda, genç mühendislerin pratikte hep bir şeylerin eksikliğini
hissetmesine sebep olur.
 Mekanik, fiziksel olayları incelediği için fiziksel bilimlerdendir. Bununla birlikte
matematiğe veya mühendislik konularına bağlanabilir. Mühendislik bilimlerinin
temeli mekaniktir. Mekanikte amprik metodlar kullanılmaz, kesindir. Mekanik
uygulamalı bilimdir.
MEKANİK
 Kuvvetlerin etkisi altında cisimlerin denge ve hareket şartlarını anlatan ve inceleyen bir
bilim dalıdır. Amacı fiziksel olaylara açıklık getirmek, önceden tahmin etmek ve
mühendislik uygulamalarını aydınlatmaktır.
1. Şekil Değiştirmeyen (Rijit) Cisimler Mekaniği
a) Statik: Dengede bulunan sistemlerle ilgilenir.
b) Dinamik: Hareket halindeki sistemlerle ilgilenir.
- Kinematik: Hareketleri meydana getiren sebepleri hesaba katmaksızın yer değiştirme, hız,
ivme ve zaman arasındaki bağıntıyı kurar. Hareketin geometrisini inceler
- Kinetik: Hareketi doğuran sebeplerle hareketin kendisi arasında bir ilişki kuran bilim dalıdır.
Diğer tanımlama ile cisme etkiyen kuvvetlerle cismin kütlesi ve hareketi arasındaki bağıntıyı kurar.
2. Şekil Değiştiren Cisimler Mekaniği (MUKAVEMET)
3. Akışkanlar Mekaniği
a) Sıkıştırılabilen Akışkanlar Mekaniği (GAZLAR)
b) Sıkıştırılamayan Akışkanlar Mekaniği (SIVILAR)
 Mekanik derslerinde ana amaç, mühendislik öğrencisinde, verilen bir problemi basit ve
mantıklı bir biçimde analiz etme ve problemin çözümünde birkaç temel ve iyi anlaşılmış
ilkeyi uygulama yeteneğini geliştirmek olmalıdır.
 Bu derslerde temel kavramların anlaşılması ve temel ve orta düzeyde basitleştirilmiş
modellerin kullanılmasına dayanmaktadır. Bu yaklaşımlar, gerekli teori ve formüllerin
çıkarılması ve bunların gerçek mühendislik yapılarının analiz ve tasarımında güvenli bir
şekilde uygulanabileceği koşulların belirtilmesini mümkün kılar
 Genel hedef yük taşıyan yapıların analizi ve tasarımı için gerekli araçları sağlamaktır.
STATİK
Günlük hayatta sıkça gözlemlediğimiz pek çok fiziksel olaylara artık başka bir bakış açısıyla
yaklaşmanın ilk dersleri bu ders ile verilir
 Düzlemde kuvvetler, yükler
 Düzlemde bağlar, taşıyıcı sistemler
 Üç mafsallı sistemler
 Gerber kirişler, genel mafsallı sistemler
 Kafes sistemler
 Uzay kuvvetler ve yükler
 Uzayda bağlar
 Ağırlık merkezi
 Sürtünme
 Virtüel iş
KUVVET
Kuvvet: Hareketin nedeni olarak düşünülen fiziksel etkenin matematik modelidir.
Bir cismin diğerine etkisini gösterir. Kuvvet şu elemanlarla belirlenir. Şiddet, etki noktası
(uygulama noktası), yön ve doğrultu. Yön ve doğrultu vektör olduklarından kuvvet de bir
vektörel büyüklük olarak tanımlanır.
Etki tepki ilkesi
DENGE KAVRAMI
 Rijit cisimler ya da yapı sistemleri üzerinde etkili bilinmeyen kuvvetlerin ve momentlerin
belirlenmesinde denge kavramı kullanılır. Denge denkleminin uygulanabilmesi için
serbest cisim diyagramının çizilmesi gerekir.
 İki boyutlu bir cisim için xy eksen takımında denge denklemleri
SERBEST CİSİM DİYAGRAMI
 Mühendisin ele aldığı bir fizik oları gözünde kolayca canlandırabilmesi ve
çözebilmesi için önündeki kağıda aktardığı şekle serbest cisim diyagramı denir
 Gerçek bir fizik probleminde hesapta gerekmeyen bir çok gereksiz detay vardır
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.
MESNET TİPLERİ
 SABİT MESNET
 KAYICI MESNET
Mesnet detayı
Budapeşte’de çelik köprü
MUKAVEMET
Taşıyıcı sistemlerin hesabı ile uğraşan uygulamalı bir bilimdir.
 İç kuvvetler
 Atalet momenti
 Şekil değiştirme
 Basit eğilme
 Gerilme şekil değiştirme bağıntıları
 Kesmeli eğilme
 Şekil değiştirme enerjisi
 Bileşik Kirişler
 Mekanik özellikler
 Kayma merkezi
 Kırılma teorileri
 Elastik eğri
 Kesit teorileri
 Üç moment denklemi
 Kesit etkileri
 Eksantrik normal kuvvet
 Eksenel normal kuvvet
 Burulmalı eğilme
 Kesme kuvveti
 Enerji yöntemi
 Burulma
 Burkulma
Kuvvet tipleri
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
Yapısal elemanlardaki kuvvetler
Birim şekil değiştirmenin tanımı
Gerilme-şekil değiştirme davranışı
Yapısal elemanların mühendislik özellikleri
Rijitlik
Kayma
Basit eğilme
Burulma
MUKAVEMET-ŞEKİL DEĞİŞTİREBİLEN CİSMLER
 Rijit cisim mekaniğinde kullanılan bir çok temel kavram, denge koşulları bağ
kuvvetleri vb. aynı zamanda şekil değiştirebilen cisimler mekaniğinde de
kullanılır.
 Aralarındaki en belirgin farklılıklardan biri,
Problem ister statik olsun ister dinamik olsun, rijit cisim mekaniğinde cismin dış
kuvvetler etkisinde yeterli dayanıma sahip olup olmadığı araştırılmaz. Halbuki
şekil değiştirebilen cisimler mekaniğinde tamamen cismin dayanımı
(mukavemeti) incelenir.
DİNAMİK
Maddesel noktaların
 Kinetmatiği, bağıl, bağlı hareket, eğrisel hareket, dik bileşenler, teğetsel ve
normal, kutupsal ve silindirik koordinatlarda hız ve ivme bileşenleri
 Kinetiği, maddesel noktalar sistemi, merkezsel hareket, enerji yöntemleri,
konservatif kuvvetler, iş-enerji ilkesi, enerjinin korunumu, impuls-momentum
ilkesi, çarpışma, açısal momentum ilkesi, değişken kütle sistemler
 Rijit cisimlerin kinematiği, kinetiği, iş enerji ilkesi, impuls-momentum ilkesi,
mekanik tiresimler
YAPI STATİĞİ
 Yapıların sınıflandırılması
 Yapıların idealleştirilmesi ve modellemesi
 İzostatik sistemlerin analizi
 Tesir çizgileri ve hareketli yükler
 Hiperstatik sistemlerin analizi
 Kuvvet yöntemi
 Yer değiştirme yöntemi
 Açı yöntemi
 Moment dağıtma (Cross) Yöntemi
 Matris deplasman yöntemi
Mekanik
 İnsanların barınmak, çalışmak, eğlenmek kısacası yaşamak için çeşitli yapılara gereksinmesi
vardır. Bu yapıların amaca uygun güzel emniyetli ve ekonomik olması gerekir. Başka bir
tanımlama ile yapı hangi amaçla kullanılmak üzere tasarlanmış ise o amaçla kullanılabilmeli,
yapı yıkılmadan veya aşırı derecede eğilip bükülmeden yeterli bir emniyetle ayakta
durabilmeli, ancak emniyet sağlanırken yapının yeterince ekonomik olmasına da çalışılmalı,
bunlara ek olarak yapı göze hoş görülmelidir.
 Yapıyı ayakta tutan taşıyıcı sistemdir.
 İnşaat mühendisliğinin mekanik kolu inşaat mühendisliği yapılarının ayakta durması yani
taşıyıcı sistemlerinin çözümü ile uğraşır.
Taşıyıcı sistemde aranacak koşullar:
 Kendi ağırlığını taşıyabilmelidir.
 Kullanımı süresince gelecek yükleri taşıyabilmelidir.
 Üzerinde biriken kar ve yağmur yükünü taşıyabilmelidir.
 Rüzgar etkisine karşı dayanıklı olmalıdır
 Kullanımı sırasında ortaya çıkan darbeli veya titreşimli yüklere karşı dayanıklı olmalıdır
 Üzerine oturduğu zeminden gelen etkilere karşı dayanıklı olmalıdır
 Yangın sırasında insanların kaçmasına izin verecek bir süre ayakta kalmalıdır
Her tür yük türü her yapıya gelmez, burada söylenmeyen yük türleri de vardır.
Yapısal tasarımda öncelikle güvenli, ekonomik ve kullanım amacına en uygun
çözüm için çeşitli yapı taşıyıcı sistemleri göz önüne alınmalı ve belirli kriterler
açısından karşılaştırma yapılmalıdır. Tasarım aşamaları:
 fonksiyonel tasarım
 taşıyıcı sistem tasarımı
Mühendis olarak sadece güvenli tasarım yapmak yeterli değildir. Yapısal
elemanların tasarımı, belirlenen yükleri en kritik yükleme durumunda güvenle
taşıyabilecek en ekonomik kesitin seçimini gerektirir.
Ekonomik ve amacına en uygun tasarım için çeşitli yapı taşıyıcı sistemleri ve
yapı malzemeleri göz önüne alınmalı ve belirli kriterler açısından karşılaştırmalar
yapılmalıdır. Bir yapı için tipik kriterler :
 maliyet,
 ağırlık,
 inşaat süresi,
 işçilik
Bir çelik yapının tasarımında izlenen aşamalar genel olarak aşağıdaki gibi sıralanabilir:
 Yapı taşıyıcı sisteminin seçimi
 Yapı ömrü boyunca yapıya etkiyecek yüklerin belirlenmesi
 Bu etkiler altında kesit tesirlerinin bulunması
 Yapıyı oluşturan her bir elemanın boyutlandırılması (kesitler ve birleşim elemanları)
 Tasarımda öngörülen sisteme uygun olarak yapının yapımı
Yapının işletme ömrü boyunca kendinden beklenen tüm fonksiyonları belirli bir güvenlik ile
yerine getirebilecek dayanım ve rijitliğe sahip olması gerekir. Belirli bir güvenliğe gerek
duyulmasının en önemli sebebi tasarımda yapılan kabullerden dolayı ortaya çıkan
belirsizliklerdir.