Taşıyıcı Sistem Modellemesi

Modelleme, basitçe gerçeğe benzer görüntüler yapmaktır. Ancak bir mimarın binayı modellemesi ile bir inşaat mühendisinin taşıyıcı sistemi modellemesi arasında büyük farklar mevcuttur.

Bu konuyu birazdan açacağım, öncelikle niye modelleme yaparız onu açıklayayım. Yapacağımız şeklin küçük bir kopyasını yapmak, deneysel yöntemler kullanarak birtakım veriler elde etmek hem zaman kaybıdır hem para kaybıdır. Bu yüzden de modelleme yapılarak zaman ve para kaybından kurtulmak amaçlanır.

Bir mimar bina için görsel bir modelleme yapar. Kısaca buna fiziksel modelleme diyebiliriz. Salonun büyüklüğü yeri, banyonun büyüklüğü yeri, cephe görünüşleri vb. İnşaat mühendislerinin yaptığı modellemenin ise(taşıyıcı sistem modellemesi), mimarin yaptığı modelleme tarzı ile ilgisi yoktur. Birçok inşaat mühendisi, kolon, kirişi mimari projedeki elemanların üzerine oturtarak/yerleştirerek modelleme yaptığını sanır ki bu büyük yanılgıdır. İnşaat mühendisinin yaptığı/yapacağı modelleme matematiksel modellemedir.

İnşaat mühendisi çözüme ulaşmak için elemanları matematiksel terimlerle ifade eder.

Bir örnek vereyim. Mimari bir model de 30cm×100cm ebatlarında bir betonarme kolon görünsün. İnşaat mühendisi bu kolonu modellerken katı cisim olarak modellemez/modellemeyebilir. 100cm ‘in boyutun tam ortasını bir çubuk tanımlar(50+50). Bu çubuğun özelliklerini atar(rijitlikler vb.). Daha sonra da bu çubuktan her iki tarafa 50 cm fiktif çok rijit eleman tanımlar ve diğer elemanları(kirişleri) bu fiktif elemanlara bağlar. Fiktif elemanlar görünür ama dizayn edilmez, sadece aktarım yapar. İşte bu bir matematiksel modeldir, mimaride konmuş 30cmx100cm lik elemanın matematiksel modele dönmüş halidir.

Bir başka örnek verelim. (U) perde düşünelim. Perdenin kollarına değişik kirişler gelsin. Mimari modelleme adeta ölçekli bir küçültmedir. Matematiksel modelleme ise biraz farklıdır, görsel olarak mimariye uymaz/uymayabilir. Bu perdeyi modelleyen bir inşaat mühendisi, (U) perdenin ağırlık merkezine bir silindirik eleman düşünebilir. Bu silindirin özelliklerine de (U) perde özelliklerini hesaplayıp atana yapar/yapabilir. Sonra perdeye bağlanan kiriş yerlerine göre bu sindirden fiktif elemanlar çıkıp kirişleri bağlayabilir. Bu sistem (U) perdenin matematik modelidir. İnşaat mühendisinin modellerken amacı, görsel olarak mimari kat planlarına benzetmek değil, matematik sonuçlarının(moment, kesme kuvveti vb.) gerçeğe yakın çıkmasını sağlamaktır. O halde inşaat mühendisinin gerçek amacı görselliği modellemek değil, davranışı modellemektir.

Davranışı bilmek matematiksel modellemenin esasıdır. Bahsettiğimiz davranış nedir?

Bahsettiğimiz davranış kolonun, kirişin düşey ve yatay yükler altında nasıl hareket ettiği/edeceğidir. Davranışı bilmeyen biri taşıyıcı sistem modelleyemez. Betonarme bir kolon nasıl davranır, çelik kiriş nasıl davranır, plastik mafsal nedir nerede oluşur, ne zaman oluşur, sistem sünekliği nasıl olur, eleman sünekliği nasıl olur gibi soruların cevabini davranışı bilen mühendis verir. Davranış=matematiksel model diyebiliriz.

Davranış bilmeyen mühendis matematiksel modeli kavrayamayan mühendis, ne doğru dürüst taşıyıcı sistem oluşturabilir, nede oluşturulan bir sistemi kontrol edebilir. Davranış bilmeyen bir kontrol mühendisi, kontrol ettiği bir temel projesinde 999 adet sonlu elemanda zemin gerilmesi düşük çıkmışken, sadece kösedeki bir sonlu elemanda gerilme aşılmış diye projeyi geri gönderir. Davranış bilmeyen bir denetçi mühendis, 100 ton taşıyan bir betonarme kolona ilave 100kg gelir diye projeyi geri gönderir.

İnşaat mühendisleri esas olarak matematiksel modeli doğru tasarlamalıdır.

Kontrol ediyorsa da matematiksel modelin doğru tasarlanıp tasarlanmadığını kontrol etmelidir. Bir inşaat mühendisi taşıyıcı sisteme baktığında, kolon, kiriş şekilleri görmez/görmemelidir. Bir mühendis taşıyıcı sisteme baktığında sayılar görür, 300.000, 200.000, 10tm, 20tm, 50tm, 3cm, 5cm, 10cm gibi değerler görür/görmelidir.

İnşaat mühendisleri matematiksel model yaptığını unutmamalıdır. Davranış bilmelidir. Davranış bilmeyen matematiksel model oluşturamaz, matematiksel model oluşturmayan taşıyıcı sistem oluşturamaz…

Ahmet ÇELİKKOLLU
İnşaat mühendisi
ESKİŞEHİR
05454019515