DAYANIMA GÖRE TASARIM

Yazının başlığında bahsettiğimiz tasarım, taşıyıcı sistem tasarımı.

İnşaat mühendisleri, deprem kuvvetleri altındaki taşıyıcı sistemleri iki esastan birine göre tasarlarlar. Bazen her iki yöntemi de ayni anda kullanırlar. Tasarımda kullanılan bu iki esas yöntem nedir?

1…Dayanıma göre tasarım,
2…Şekil değiştirmeye göre tasarım.

Dayanıma göre tasarımda, esas olan kuvvetlerdir. Dönme ile uzama ile kısalma ile ilgilenilmez, hesaplanmaz. Dayanıma göre hesabın esasında, elemanın ya da sistemin sınır dayanımı bellidir, dış kuvvetler hesaplanır, sonra bu iki değer kıyaslanır, hesap tamamlanır. Örnek verelim: Bir kolon düşünelim. Hâlihazırda bu kolon 3 birimlik bir etkiyi karşılayabilecek durumda olsun. Dış etkileri hesaplarız, dış etkiler 3.1 birim çıkarsa 3.1 değeri 3’ten büyük deyip uygun değil deriz; dış etkiler 2.9 çıkarsa 2.9 değeri 3’ten küçük olduğundan uygun diyebiliriz. Yeri gelmişken şekil değiştirme esaslı dayanım hakkında da bilgi verelim. Bir kesitin dönme kapasitesi 2 birim radyan olsun(herhangi bir performans seviyesine göre).Dış etkilerden oluşan dönmede 1.9 birim radyan çıktı diyelim, 1.9 değeri 2 den küçük olduğundan uygun dersiniz. Dikkat edin, dayanım esaslı hesapta kuvvetleri kıyaslıyorsunuz, şekil değiştirme esaslı hesapta, dönmeyi, uzamayı, kısalmayı kıyaslıyorsunuz.

Dayanıma göre hesapta önemli olan husus elemanların karakteristik dayanımlarının bilinmesidir. Ancak bu şekilde, dış etkilerin doğurduğu tesirlerin eleman ya da sistem tarafından karşılanmadığını tayin edebilirsiniz. Dayanıma göre hesapta malzemelerin maximum karakteristik dayanımları gerilme-sekil değiştirme eğrisinin doğrusal olduğu bölgeden alınır. Doğrusal olmayan davranış biçimi hesaba direkt yansıtılmaz. Yani elemandaki şekil değiştirmeler kuvvet arttıkça artar, kuvvet kalktığında ise ilk hale geri döner. Bu bağlamda kalıcı şekil değiştirmelerin olmasına izin verilmez Bu yüzden dayanıma göre hesapta dönmeler, uzamalar, kısalmalar hesaplanmaz.

Dayanıma göre yaptığımız hesapta, malzemenin doğrusal ötesi davranışı da, bir katsayı ile hesaba dâhil edilir. Nedir bu katsayı? (R) dediğimiz katsayı işte bu katsayıdır. Bu katsayı ile malzemelerin doğrusal olmayan davranışları da hesaba yüzeysel olarak katılmaya çalışılır.

Anlaşılacağı üzere, dayanım esaslı hesapta hasarın nasıl ve nerede olacağını bilemezsiniz. Çünkü hasar demek ilgili kesitteki şekil değişikliği demektir. Şekil değişikliği nedir? Kesitteki dönmedir(eğrilik) tir, elemandaki uzamadır, elemandaki kısalmadır. Siz dayanım esaslı hesapta tek tek her elemanın ilgili yerindeki dönmeyi, kısalmayı, uzamayı hesaplamadığınızdan hasarın nerede, nasıl olduğunu bilemezsiniz. Yani dayanım esaslı hesapta net bir hasar kontrolü yoktur. Dayanım esaslı hesapta ancak çok genel tahminler yapabilirsiniz. Mesela binada hasar oluşacak ama yıkılmayacak gibi, ya da en son hasarlar kolonlarda oluşmaya başlayacak gibi. Yönetmeliklerin dayanım esaslı hesap içeren bölümleri de zaten bu tarz ifadeler ile doludur.

Dayanım esaslı hesapta şekil değiştirmeleri göremiyoruz diye, ya da şekil değiştirme esaslı hesaba göre nispeten daha kolay diye vazgeçmek güvenilmez demekte pek doğru değildir. Dayanım esaslı hesapta yerine göre güvenle kullanılır, şekil değiştirme esaslı hesapta güvenle kullanılır. Önemli olan ne zaman nerede kullanılacağının/kullanılabileceğinin kararını doğru verebilmektir. Bir hesabın karmaşık olması, daha çok veriye ihtiyaç duyması hesabın daha güvenli olduğu anlamı taşmaz…

Ahmet CELIKKOLLU
İnşaat Mühendisi
ESKISEHIR