YAPI MÜHENDİSLİĞİNE GİRİŞ YAPISAL ÇÖZÜMLEME CİLT 1 – Faruk Karadoğan – Sumru Pala – Ercan Yüksel – Yavuz Durgun
ÖNSÖZ
Değerli meslektaşımız
Sayın Öğr. Gör. Burçin Şenol Şeker,
Öğrencinin başarısı büyük oranda ona sağlanacak olanaklarla ilgilidir. Bu bağlamda yer alan etkenlerden biri de öğrenciye sunulabilen, kendisini okuyarak geliştirebileceği kaynaklardır. Yaratıcı mühendisliğin temelinde bilginin özümsenmiş olması ve daha sonra etkin bir biçimde kullanılabilmesi yatar. Bu açıdan bakıldığında en kolay algılanabilen bir dille yazılmış kaynakların öğrencinin mesleki gelişimine olan katkısı yadsınamaz bir gerçektir.
Birinci cildi size ulaştırılmış bulunan; Yapı Mühendisliğine Giriş - Yapısal Çözümleme bu amaca yönelik olarak tasarlanmış, inşaat mühendisliği eğitimi vermekte olan kurumların lisans ve yüksek lisans programlarında içeriği Yapı Statiği olan derslerin kapsamı esas alınarak hazırlanmıştır.
Bu aşamada, ardışık sıralanan konuların birinden sonrakine kolayca ilerlenebilmesi amaçlanmış ve okuyucunun bildikleriyle yeni öğrendiklerinden yola çıkarak daha ileri konulara geçebilmesi önemsenmiştir.
Her adımda okuyucusunun ilgisini çekme, konulara farklı açılardan bakarak görüşünü genişletme, bütünler nitelikteki öğretilerle okuyucu arasındaki boşlukları doldurma ve böylelikle düşünce sınırlarını ötelere taşıma yönünde açıklamalı özgün örnek ve uygulamalara yer verilen bu eser, okuyucusuna verdiği önemi yansıtacak bir titizlik ve baskı kalitesi ile ortaya konmuştur.
Eser bu haliyle, yalnız Yapı Mühendisliği öğrencilerini değil, eğitim kurumlarının çerçeveleri önceden çizilmiş ders kitapları içine sıkıştırılan bir eğitimle yetinmeyen, kendi kendini geliştirmek isteyen Yapı Mühendislerini de yakından ilgilendirmektedir. Eğitim - öğretim döneminin yerini daha çok öğretim - öğrenime 'bırakmakta olduğu günümüzde yarıştan kopmamak isteyen Yapı Mühendisleri açısından bu olgu çok önemlidir.
Basıma hazırlık aşamasında olan ve birinci ciltle bir bütün oluşturan ikinci ciltte, yerdeğiştirme ve matris yerdeğiştirme yöntemleri ile bunlara yönelik mühendislik uygulamaları, Yapı Mühendisliğinde deneysel çalışmalar, edinilen bilgilerin bilgisayar programlarına dönüştürülmesi, malzeme ve geometri değişimi bakımından doğrusal olmayan hesaba yönelik geliştirilen özgün bir programın yazılımı ve uygulamaları ile ön boyutlama konuları yer almaktadır.
Büyük önem verdiğimiz görüş ve önerileriniz bizlere güç katacak ve ileri baskılarda değerlendirilecektir.
İncelemenize sunarız.
Saygılarımızla.
Prof. Dr. F. Karadoğan
Prof. Dr. S. Pala
Doç. Dr. E. Yüksel
Ar. Gör. Y. Durgun
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 araçlarım 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 gerçekleşebilecek ve yapı ortaya çıkartılacaktır.
Yapıyı öz ağırlığı gibi ömrü boyunca veya rüzgâr, deprem, sıcaklık değişimi vb. gibi zaman zaman zorlayacak dış etkilerin kaynak ve nedenleri, şiddetleri, birlikte etkime olasılıklarını bilmeden, yapı mühendisi boyutlamadaki ilk adımları atamaz. Aynı şekilde malzemenin doğrusal ve doğrusal olmayan davranışı konusunda olsun, yapı elemanlarının değişik dış etkiler karşısında sergileyebileceği farklı davranışlar konusunda olsun, laboratuvar çalışmalarının önemini kavramamış bir yapı mühendisinin başarılı olması günümüzde zorlaşmıştır. Benzer biçimde hızlı hesaplama yolları ve onlara dayanılarak geliştirilen bilgisayar programlan konusunda yeterli bilgi düzeyine gelememiş yapı mühendisinin artık günümüz koşullarında etkin mühendislik yapması beklenemez. Bilinmeyen sayısı çok yüksek olan bir sistemin dış yükler etkisindeki olası davranışım yaklaşık olarak belirlemek, hem ön boyutlandırma hem de bilgisayar çıktılarının olası sonuçlarım kestirebilmek açısından önemlidir. Yapı mühendisliğinde kaçınılmaz olan ardışık yaklaşımları uygun bir noktadan başlatabilmek için de yaklaşık yöntemler önem taşımakta bazen de çözüm için yeterli olabilmektedir.
“Yapı Mühendisliğine Giriş - Yapısal Çözümleme”, yapı mühendisinin amaca ulaşmasında ona kolaylık sağlamak için Yapı Statiği ağırlıklı olmak üzere, yukarıda sıralanmış ve çeşitli öğretiler içinde yer almakta olan konulardan seçilmiş tamamlayıcı bilgiyi derleyip bir arada sunmak üzere hazırlanmıştır. Birbirini bütünler nitelikte iki ciltten oluşan bu kitapta sekiz bölüm bulunmaktadır. Her bölüm o düzeye gelene dek edinilmiş bilgiden yola çıkıp, ilk konuları basitten başlayarak işledikten sonra, daha ileri düzeylere geçerek anlatımı sürdürmektedir. Giriş kapsamındaki iki bölümden sonra Dış Etkiler gözden geçirilmekte, bu bölümü eklerde yer alan bilgiler zenginleştirmektedir. İzostatik-tam bağlı- ye hiperstatik- fazla bağlı- sistemlerin ele alındığı Dördüncü ve Beşinci Bölümleri, uygulamadan seçilmekte olan ve kitap sonunda da yer alan çözümlü örnekler ve alıştırmalar tamamlamaktadır. Hiperstatik sistemlerin çözümünde Kuvvet Yöntemi ve Yerdeğiştirme Yöntemleri üzerinde durulmakla birlikte Moment Dağıtma Yöntemine de (Cross) Beşinci Bölümde ayrıca yer verilmektedir. Böylelikle amaca ulaşırken izlenebilecek farklı yöntemlerden uygun olanını seçmek üzerine örnekler oluşturmak mümkün olmaktadır. Matris Yerdeğiştirme Yöntemi de Beşinci Bölüm kapsamında yer almaktadır. Yapı Mühendisliğindeki deneysel çalışmalar konusunda özet bilginin yer aldığı Altıncı Bölümden sonra Yedinci Bölümde bilgisayar kullanımına giriş üzerinde durulmakta iki boyutlu çubuk sistemler için geliştirilen ve çeşitli uygulamalarda yararlı olacağı düşünülen iki program tanıtılmaktadır. Kullanıcı ikinci cilt ile verilen CD aracılığı ile çeşitli problemleri basit bir bilgisayar yazılımı aracılığı ile çözer duruma gelebilecektir. Kitabın son bölümü de ön boyutlandırma konusundaki ilk düşüncelere ayrılmış ve seçilen bazı projeler esas alınarak örnekleme yapılmıştır. Yol gösterici nitelikteki bu başlangıç bilgilerini okuyucu kolaylıkla geliştirebilecektir.
Yapı Mühendisliği öğretisi içinde önemli bir yer tutan Yapı Statiği Bilim Dalı, öncelikle kapsadığı konuların iyi bilinmesini, uzun sürecek hesaplara yoğunlaşabilmeyi ve sonunda elde edilen sonuçların beklentiler ile uyum içerisinde olup olmadığının kestirilebilmesini, bir anlamda hesabın doğrulanmasını gerektirmektedir. Buradan, konu ve hesapta izlenecek yolun çok iyi anlaşılmış olması gereği kadar hesabın bir düzen içinde, ara doğrulamalarla sürdürülmesi gereği de ortaya çıkmaktadır. Bu amaçla kullanılacak yöntemler ve izlenebilecek yolların çeşitliliği de göz önüne alınacak olursa, bir hazırlık aşamasının gereği ve çeşitli uygulamalarla ustalaşmanın da önemi daha iyi anlaşılacaktır.
Çağdaş mühendislik ortamında yer bulabilmek için hesaplamalarda kullanılmaya başlayan yeni araç ve gereçlerin yine o mühendislerce tasarlanıp geliştirilmiş olduğu düşünülecek
Yapı Mühendisliğine Giriş - Yapısal Çözümleme Cilt I xix
olursa, konunun çeşitli yönleriyle öğrenilerek, farklı uygulamalarla deneyim kazanılmasının başarı için kaçınılmaz olduğu anlaşılır. Sadece hızlı toplama - çıkarma yapabilmekte olan bilgisayarların programlanması ve çıktılarının kullanılabilirliğine karar verilmesi, ancak konusunu iyi öğrenmiş ve deneyim kazanmış, Yapı Statiğini öğrenirken bir düzen içinde çalışmayı benimsemiş, kuşkuculuğu içselleştirebilmiş, Yapı Mühendislerinin işi olacaktır.
Bilgisayarların gelişmesi, yapı mühendislerinin büyük denklem takımları ve büyük özel değer problemlerini hızlı çözmek istemeleri ile başlamıştır. Bu istekler karşılandıkça, daha büyük ve uzun problemlerin çözümünü bilgisayar yapışma uygun hale getirmek üzere de Yapı Statiği bilgileri matris kalıplara dökülmeye, böylelikle o zamana kadar üzerine kolayca gidilemeyen bazı problemler çözülür olmaya, yeni ve hızlı hesaplama yöntemleri geliştirilmeye ve Yapı Mühendisliğinin ufku genişlemeye başlamıştır. Bilgisayarlarla Yapı Mühendisliği arasındaki karşılıklı etkileşim, yeniliğe ve düşünmeye açık Yapı Mühendislerinin yaratıcılığı, yakın ve ilgili bilim dalları ile işbirliği ve çok önemli olan girişimcilikleri ile bugün de sürmektedir. İnsana özgü bu özelliklerin bir şekilde edinilmesini sağlamak gelecek kuşak Yapı Mühendislerinin eğitimi aşamasında çok önemlidir. Verilen ödevlerin öğrenci tarafından yapılıp vaktinde teslim edilmesi, öğretim aşamasında işbirliği yapılması, araştırıcı olunması, yaşamın geçtiği her ortamda dikkatli gözlemler yapılması ve bu yönde ortaya çıkan gezi, staj ve laboratuvar çalışması gibi fırsatların değerlendirilmesi gereklidir. Bunlar inşaat mühendisinin bilge kişi, becerikli kişi, birleştirici kişi olabilmesi için küçük, fakat o insan için önemli adımlardır. Konuya başlangıç yapmakta olan gençlerin sekiz - on sene sonrasına hazırlanabilmesi, ancak Yapı Mühendisliğinin yirmi - yirmi beş sene sonra bulunacağı konumun kestirilerek hareket edilmesine bu amaçla da bugüne dek kazanılmış olan deneyimlerden yararlanılmasına bağlıdır.
Dürüst, sözünün eri, güvenilir, meraklı, kendini işine vermiş, birlikte çalışabilmenin inceliklerini kavramış, kendini bilen ve kontrol edebilen, saygın, hoşgörülü, yaratıcı ve girişimci olarak yetişmek önemli ölçüde öğretici ile öğrenicinin iletişimine bağlıdır. Tartışabilmek, karar vermede etkili olabilmek ve böylelikle geleceğin şekillenmesinde yer alabilmek, edinilecek bilgi ve deneyime bağlıdır. Belirsizliklere karşı mühendisçe çözümler geliştirmek, tehlike olasılıklarının azaltılmasını bilimsel yollarla sağlamak, sürdürülebilir bir yaşam, sürdürülebilir bir ülke ve sürdürülebilir bir dünyanın yaratılmasına katkıda bulunmak, genç mühendis adaylarının kişisel kararlarına bağlıdır.
Depreme dayanabilen binalar, sellerin alıp götürmediği köprüler, ülkenin suyunu toprağını koruyan barajlar, bentler, limanlar, istinat yapıları, açık deniz platformları yapmak; malzemeyi en iyi değerlendiren, en ekonomik ve en güzel çözümleri üretebilen, akılcılık ve duygusallığı ustaca harmanlayabilen, yardımlaşma ve işbirliği içinde üreten Yapı Mühendislerinin mesleği sanata dönüştürdükleri kapsamlı süreçlerdir. Bu olguda en iyisini öğrenmek ve en iyisini yapmak amaçtır. Bunun ise ancak küçük bir bölümünün öğretilebildiği, gerisinin öğrenildiği unutulmamalıdır. 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.
Çok büyük sorumluluklar taşıyan yapı mühendislerinin, mevcut düzen ve uygulamalar içerisinde haklarım alabildiklerini söylemek de oldukça güçtür. Bu güçlüğün aşılması, yine yapı mühendislerine düşmektedir. Meslek ahlakının önemi bu noktada daha çok ortaya çıkmaktadır. Politikacıların, birlikte çalışılan meslek gruplarının ve işverenin baskısı altında
meslek gereklerinden ödün vermemek esastır. Tüm dış etkilere öngörülen düzeylerde karşı koyabilen yapılar ortaya çıkarabilmek ve kalıcı olabilmek ancak bu yolla olasıdır.
iletişim olanakları artmış bir dünyada, rekabetin alabildiğine acımasızlaştığı bir ortamda dayanıklılık için bilgiye ve onun üreteceği yeni bulguya güvenmekten başka çıkar yol yoktur. Bu en önde gidebilmenin vazgeçilmez koşuludur. Yapı Mühendislerinin sayısı sadece yurt içinde değil yurt dışında da önemli miktarda artmaktadır. Artış sadece sayısal değil aynı zamanda niteliksel olmaktadır. Lisans düzeyinde üç, lisansüstü düzeyde de iki yıllık kısaca üç artı iki yılık eğitim sistemine eğilim sergileyen Avrupa’da üç yıllık lisans eğitimini bitirenlerin yaklaşık %90’ı iki yıllık lisansüstü eğitimine kayıt olmakta ve sonuçta çoğunlukla beş yıl eğitim görmüş inşaat mühendisleri rekabet için piyasaya çıkmaktadır. Bu, ülkemizin ilk mühendis ocağı olan İTÜ’nün 1970 sonrası uygulamaya başladığı dört artı bir buçuk - iki yıllık eğitime geçmezden önceki seçkisidir ve bazı Avrupa ve Amerika ülkelerinde halen sürdürülmektedir. Dört artı bir buçuk-iki yıllık eğitimi benimseyen Amerika yüksek lisansı şiddetle önermektedir. Bütün bunların sonucu olarak beş buçuk, altı yıllık eğitimden geçmiş inşaat mühendisleri, yeni mühendis adaylarımızın olası rakipleri arasında yer alacaklardır. Daha iyisini öğrenmek, daha çok bilmek, araştırmayı her yönüyle yaşam biçimine dönüştürmek ve değerlendirebilmek zorunluluğu vardır. Bu okumayı, düşünmeyi ve üretmeyi gerektiren zorlu bir süreçtir. Bu zorluğu aşmak üzere donanmak gereklidir. Bu bağlamda olaylara ve konulara her zaman daha dikkatli gözlerle bakıp sorgulayıcı ve uygulayıcı olmak esastır.
Yeni malzemelerin mekanik özelliklerinin şaşırtıcı düzeylere ulaştığı, bilgi işlem hızları ve olanaklarının çok geliştiği bir çağda hızlı değişimlere ayak uydurmak için artık mevcut eğitim-öğretim anlayışıyla yetinilmesi yeterli olmamaktadır. Eğitim-öğretim dönemi artık yerini öğretim-öğrenim dönemine bırakmaktadır ki burada öğretenle öğrenen arasındaki karşılıklı etkileşim daha da önem kazanmakta ve eğitim sınıfların dışına taşmaktadır. Erişilmiş olan iletişim çağında bilgiye ulaşmanın kolaylığı ve yakın gelecekte daha da kolaylaşacağı göz önüne alınırsa öğretenin de öğrenenin de yeni koşullara uyum sağlaması zorunlu olacaktır. Bu bir ölçüde geç kalınmadan bilinçlenme anlamına gelir. Gelişmelere uyum sağlamak bilindiği gibi zekanın göstergesidir. Deneyimler, evrimsel gelişmelere uyum sağlayamayanların yok olduğunu göstermektedir. Yok olup gitmemek için erken bilinçlenme, erken bilinçlenme için de okuma, düşünme ve üretme esastır. Bilgi üretebilmek, çağın ulaştığı teknik gereçlerden yararlanarak, çağın gereksinimlerine en uygun çözümleri gözleyerek, dış gelişmelere uzak kalmayarak, üretmek demektir. Böyle bir amaca ulaşmak isteyen yapı mühendisi, kuramsal bilgilerle donanarak, bilgi işlemeyi bilerek, laboratuvarlarda deney yaparak, mevcut deney sonuçlarını değerlendirerek ve konusunda günceli izleyerek yönünü bulacak ve giderek ağırlaşan dış ve iç rekabet karşısında edinebildiği bilgi kadar güçlü olacaktır. Bilgisinin gücü, ona soru sorabilmeyi, yerinde evet ve yerinde hayır diyebilmeyi sağlayacaktır.
Bu düşüncelerle Yapı Mühendisliği derslerinin başlangıcı olan Yapı Statiği I dersinin verilmesinde öğrenci ile işbirliğini arttıran, öğrenmeyi dersliğin dışına taşıran yeni öğretim düzenlerinin denenmesi, eğitimin ülkenin değişen gereksinimlerini en iyi biçimde karşılamak üzere güncellenmesi gereklidir. Bu yönde başarılı olmak sadece öğretim üyesi ve yardımcılarının özverisine değil öğrencinin ya da öğrenicinin ilgisine ve ona sunulacak olanaklara da bağlıdır. Gerekliliği tartışılmaz olan bunlardan biri de öğreniciye okuyarak kendisini geliştirebileceği kaynakları sunmaktır. Bu kitap böyle bir amaca yönelik olarak tasarlanmıştır. Artık öğretim - öğrenim döneminin başladığı bir çağda başvuru kaynaklarının oluşturulması daha da önem kazanmıştır. Bu kaynakların insanın en kolay algılayabileceği kendi dilinde yazılmış olması da ayrıca önemlidir. Bu özellik bilginin özümsenmesi ve daha sonra etkin bir biçimde kullanılabilmesi açısından büyük önem taşımaktadır.
Öncekilerden önemli farkları bulunan yeni bir çağın başlangıcındaki 2010’lann Türkiye’sinde Yapı Mühendisliği eğitim sürecine katkıda bulunanların ulusal sorumlulukları bir kat daha artmıştır. Cumhuriyet döneminde becerisini göstermiş, başarısını yurt içi ve yurt dışında uygulamalı ve kuramsal alanlarda kanıtlamış olan İnşaat Mühendisliği eğitiminden geçmiş önceki mezunlar ülkenin yüzünü aydınlatmışlardır. Ekonominin lokomotifi olan bu kesim ülkenin geleceğini de yalandan ilgilendirmektedir. Bu alanda ileride görev alacakları yetiştirmekte olanlar, aydın sorumlulukları çerçevesinde, kimseden ve hiçbir kurumdan uyan beklemeksizin, mevcut öğretim sistemini, içinde bulunulan koşullara göre gözden geçime ve güncelleme yükümlülüğünü taşımaktadırlar. Öğrencilerin seçimlerindeki önceliğin İnşaat Mühendisliğinden başka alanlara kaymış olması, günün bazı eğilimleri etkisinde kalınarak değişik eğitim kuramlarının şu ya da bu nedenle daha çok seçilmekte oluşu, dönem dönem inşaat mühendislerinin iş bulmakta zorlanmaları ve benzeri tüm nedenler de göz önünde tutularak, durumun, her eğitim kurumu ve eğitimin her aşaması açısından ayrı ayrı değerlendirilmesi önemlidir. İşin başlangıcında amacın, en iyileri yetiştirmek olarak saptanmasından sonra geriye doğra dönülerek yapılması gerekenlerin gözden geçirilmesi yerinde olacaktır. Temel bilgi düzeylerindeki eksikliklere karşın, dış etkilerle öğrenme isteğinin azalmasına karşın, yabancı dilde eğitim gibi bir yola sapılarak yeni yapay güçlükler yaratılmış olmasına karşın, mutlaka önlem alınması, çözüm üretilmesi ve uygulanmaya konulması, bu konuda eğitim öğretim yapan öğretim üyelerinin sorumluluğundadır.
Eldeki olanakların en iyi biçimde değerlendirilmesi ve günümüzün doğra bir resmi çizilerek öğrencinin karşısına çıkılması zorunludur. Çin, Hindistan, Brezilya, Güneydoğu Asya ülkeleri gibi çok sayıda inşaat mühendisi yetiştirmekte olan ülkelerin küreselleşmekte olan dünyaya verdikleri bu eğitilmiş iş gücü ile yarışmak söz konusu olacağına göre, geleceğin etkin ve yetkin olması gereken inşaat mühendisleri yakın geleceğin olası gereksinimleri kestirilerek yetiştirilmek durumundadır Derslerde işlenmekte olan konuların anlaşılmasından öte özümsenmeleri sağlanmadan, yabancı dilin bilinmesi zorunluluğu öğrenci tarafından algılanmadan, okuyan, düşünen ve üreten inşaatçılar yetiştirmeden, yarışın başını çekerek yarışta söz sahibi olmak değil yarışta yer almak dahi söz konusu olamayacaktır. Özlenen sonuçlara ulaşılması en başta öğretim üyelerinin özverili çalışmalarına ve en iyileri yetiştirmek için her şeyi denemelerine ve konunun öğrenciye sevdirilmesine bağlıdır. Eğitimden ödün verme zorunluluğu bulunmayan devlet üniversiteleri bu konuda daha şanslı sayılabilir. Laboratuvarların, kütüphanelerin ve öğretim üyelerinin nitelik ve nicelik bakımından yeterli düzeyde olduğu devlet üniversitelerinde bu olanak vardır. Ancak bu olanaklar, bu üniversitelerin öğretim üyelerine ayrı bir sorumluluk da getirmiş olmaktadır. Öğretim üyelerinin uygulamalara yakın durarak üniversiteden sanayiye bilgi ve görgü aktarması, problem çözücü katkılar yapması, bu çabalardan edindiği deneyimle üniversitedeki eğitim ve araştırmalara ivme kazandırması, bu döngünün de dünyayı tanıyan girişimciler ve karar vericilerce ısrarla desteklenmesi zorunludur. Bilginin Altın Üçgeni olarak bilinen bu olgu aşağıdaki şekil üzerinde de özetlenmektedir.
Bu çalışmada izlenen genel öğretim yolu basitten ve bilinenden başlayarak küçük adımlarla başka konulara doğru geçmek ya da yeni ve daha karmaşık konulara örnekler üzerinden ilerlemektedir. Daha kolay, öğretici, öğrenciye güven verici ve düşünmeye zorlayan bu yol, bilgi birikiminin başladığı erken dönemlerde yeni bilgi üretimine yönlendirme ve içinde
bulunulan koşullar açısından önemlidir. Çünkü anlayan, anladığı için doğru düşünebilen, doğru düşünce üretebilen mühendislere gereksinim artmıştır. Onlar, teknik gelişmelere sağlayacakları öncelikle toplumsal pek çok sorunun da üstesinden geleceklerdir.
Metinde özgün bir anlatıma ulaşmak, bunun için de özgün örneklere başvurmak uygun bulunmuştur. Eğitim - Öğretim - Öğrenim - Araştırma ve Geliştirme süreci, birbirine eklemli, birbirini karşılıklı etkileyen ve geçmişten geleceğe doğru bütünlük sergileyerek uzanan bir büyük olgudur; gelişip sürmektedir. Ulaşılan her aşamada, adı bilinen bilinmeyen, öğrenen veya öğreten konumundaki pek çok paydaş kişinin, kurumun ve ürettikleri düşüncelerin ortaklaşa katkısı bulunmaktadır. Bu kültürel mirasın oluşmasına katkıda bulunanların emeklerine saygı herkesi kapsayan bir sorumluluktur. Bu yayının ortaya çıkmasına doğrudan ya da dolaylı katkıları nedeniyle başta Mustafa İnan ve Adnan Çakıroğlu hocalarımız olmak üzere, Turgan Sabis, İsmet Aka, Bekir Postacıoğlu, Rıfat Yarar, Yaşar Atan, Ferruh Kocataşkm, Müfit Yorulmaz, Yalman Odabaşı, Ender Özden, Enver Çetmeli, Kemal Özden, Mehmet Uyan, Kaşif Onaran, Günay Özmen, Fikret Keskinel, Erkan Özer, Sera İnce, Süheyl Akman, Şenol Utku, Nahit Kumbasar’la birlikte İstanbul Teknik Üniversitesini bu günlere taşıyan tüm bilim adamlarının emeklerine duyulan saygıyı burada bir kez daha yinelemek önemli bir görevdir.
Bu kitabın yazılması ve basılması aşamalarında desteklerini esirgemeyen değerli meslektaşlarımız Orhan Yavuz, Ayduk Koray, Ülkü ve Ersin Arıoğlu, Naci Endem, Orhan Kolaylıoğlu, İlhan Avcı, Mehmet Omurtag, Günkut Barka, Nurdan Apaydın ile özgün çizimlere emek veren Sedat Ödübek, Mutlu Yıldız ve Abdullah Koç’a teşekkürü borç biliriz.
Bu kitapta bir araya getirilen bütünler nitelikteki öğretilerden seçilmiş bazı bölümler ile bir ölçüdeki uygulama deneyimi; öğretim ve öğrenimi, düşündürmeyi esas alarak dersliklerin ötesine taşımayı amaçlamaktadır. Farklı konulara farklı açılardan bakan yeni yaklaşımlar ile yeni deneyimleri aktaran, daha yeni çalışmalara öncü olması dileğiyle ilginize sunarız.
KİTAP HAKKINDA
Yapı Mühendisliğinin sanat yönünü öne çıkaran çok sayıdaki meslek büyüğü eserlerinde bu olguyu sergilemektedirler. Araştırmaların gelişen kuramsal ve deneysel yöntemler ile sürüyor olmasına ve bilgisayar etkenliğinin inanılması güç düzeylere erişmesine karşın, mekanik özellikleri çok kesin olarak bilinmeyen yapı malzemelerini bir araya getirerek, çok da iyi kestirilemeyen dış etkilere karşı, yeterince güvenlik sağlayıp, hem ucuz hem de güzel görünümlü yapılar üreterek güncel sorunlara zamanında çözüm bulmak zordur. Bilgi, deneyim ve aynı zamanda sezgi gerektirir. Karşılaşılan güçlükleri ustaca aşmak ve gereksinimleri en uygun biçimde karşılamak Yapı Mühendisliğini sanata yaklaştırır. Bu öğretinin başlangıcında daha çok sezgilerle yola çıkılmış olduğu bilinmektedir. Gelinen aşamada ise artık sezgiler, daha çok tasarım esaslarına ve onun gerek duyduğu hesaplamalara dayandırılarak somutlaştırılmaktadır. Yapı Mühendisliğinin, çeşitli çözüm seçenekleri arasından en uygununu en kısa sürede seçen, deneme ve yanılmalarla en iyilemeyi amaçlayan, güçlükleri bilgi üreterek aşan dolayısıyla yeniliklere ve bulgulara açık, sürekli bir arayış içinde gelişen, akılcıl bir sanat olduğu söylenebilir. Bu sanat; sorgulayan, okuyan, düşünen, üreten, meslek yaşamına ve ahlakına saygılı mühendislerin ortaya çıkaracakları yapıtlarda göze çarpacaktır. Gözlemlerini ve bildiklerini sezgileriyle harmanlayarak günümüze ulaşan eserler ortaya koyanlar ile gelişen malzeme ve hesaplama yöntemlerinden yararlanarak sıra dışı yapılar gerçekleştiren günümüz mühendisleri bu nitelikte meslektaşlardır.
Yapı Mühendisliğine başlangıç nasıl olmalıdır?
(Çok sayıdaki farklı öğretiden oluşan Yapı Mühendisliğinde, birbirine yakın bütünler nitelikteki konuların bir arada olduğu, kolay okunan, düşündüren ve üretmeye yönlendiren bir kitabın, hem öğrenciler hem de mesleğe yeni atılmış mühendisler için önemli olabileceği düşüncesinden hareketle iki ciltten oluşan bu eser oluşturulmuştur. Yapı Mühendisliğine uygun bir başlangıcı amaçlayan bu kitabın; Birinci cildinde;
Yapı Sistemleri, Yapısal Elemanlar, Mesnetler, Birleşimler ve Mesnetlenmeler, Denge, Bünye ve Süreklilik Denklemleri, Statik ve Zamana Bağımlı Değişen Dinamik Dış Etkiler ile Birleşik Yükleme Durumları gibi ortak konulardan sonra İZOSTATİK SİSTEMLER’in Kesit Zorları ile Şekil değiştirme ve Yerdeğiştirme Hesapları üzerinde durulmakta, bu bilgilerden yararlanılarak başlangıç düzeyinde olmak üzere HİPERSTATİK SİSTEMLER’in Kuvvet Yöntemiyle Hesabına Giriş yapılmaktadır. Serbest Titreşim, Burkulma, Elastik Birleşim ve Elastik Mesnetlenmeler ile Yapı Sistemlerinin Malzeme Yönünden Doğrusal Olmayan Davranışa giriş yapılan bu ciltte başlangıç düzeyinde işlenen bu ve benzeri bazı konulara bütünler nitelikte olmak üzere ikinci ciltte yeniden dönülmektedir.
İkinci cildinde;
HİPERSTATİK SİSTEMLER’in Çözümünde Kuvvet Yönteminin Etkin Kullanımı üzerinde durulduktan sonra YERDEĞİŞTİRME YÖNTEMİ geniş bir kapsamda işlenmekte, Yapı Mühendisliği ve Deneysel Çalışmalar, Yapı Mühendisliğinde Bilgisayar Kullanımına Giriş ve Önboyutlandırma için de birer bölüme yer verilmektedir.
iKonularda basitten zora doğru gidilen ve öğrenilenler ile farklı konulara nasıl geçilebileceğini örneklemeye önem verilen bu kitaba, statik ve dinamik dış etkiler altındaki yapı sistemlerinin genel çözümüne yönelik olması dolayısıyla, Yapı Statiği, Yapı Dinamiği vb. yerine bunları kapsayan bir kavram olmak üzere Yapısal Çözümleme adının konulması daha uygun bulunmuştur. Çok sayıdaki Özgün Örnek ile Çözümlü Alıştırma ve Sorulara yer verilen eser, tamamlayıcı bilgilerin derlendiği Ek’ler ve küçük bir Türkçe - İngilizce sözlük de bulundurmaktadır.
İÇİNDEKİLER
GİRİŞ
Yapı Mühendisliği Kapsamında, Yapı Statiği ve İlgili Bilim Dalları
Yapı Sistemleri
Bina Türü Yapı Örnekleri Köprüler ve Diğer Bazı Yapı Sistemleri
Yapı Mühendisliğinin Amacı
Yapılarda Yeterli Güvenlik
Yapı Güvenliğinin Güvenlik Gerilmeleri Kavramı İle Belirlenmesi Yapı Güvenliğinin Taşıma Gücü Kavramı İle Belirlenmesi
Yapılarda Yeterli Rijitlik
TANIMLAR VE VARSAYIMLAR
Bina Türü Sistemlerin Yapısal Elemanları
Boyutlarına Göre Kümelendirme ve Bazı Yapısal Özellikler Elemanlarına Göre Kümelendirme ve Bazı Yapısal Özellikler İç Kuvvetlerine ve Taşıdıkları Dış Kuvvetlere Göre Kümelendirme
Yapısal Modellemeye Başlangıç
Varsayımlar
Mesnetler, Birleşimler ve Mesnetlenmeler
Mesnetler
Birleşimler
Mesnetlenmeler
Özel Mesnetlerime ve Yüklenme Durumları Kesit Zorları
Çözüm ve Sağlaması Gereken Koşullar
Denge Denklemleri Açıklamalı Uygulama Sayısal Uygulama Bünye Denklemleri Süreklilik Denklemleri
DIŞ ETKİLER Yükler
Tekil Yükler Yay ılı Yükler Düzgün Yayılı Yük Yamuk Biçiminde Yayılı Yük Üçgensel Yayılı Yük Parabolik Yayılı Yük Gelişigüzel Yayılı Yükler Sayısal Uygulama
Gelişigüzel Yayılı Yük Durumları ve Eşdeğer Tekil Yükler Sayısal Uygulama Sabit ve Hareketli Yükler Statik ve Dinamik Yükler Deprem Yükleri Rüzgar Yükleri Kar Yükleri
Buz, Buzlanma, Yağmur Nedenli Göllenmeler, Sel, Dalga Kren Yükleri
Diğer Dış Etkiler Sıcaklık Değişimi Sünme
Büzülme - Rötre Mesnet Çökmeleri - Sıvılaşma Zemin İtkileri Sayısal Uygulama
Tünel Kaplamalarına Aktarılan Yükler Birleşik Yükleme Durumları
İZOSTATİK SİSTEMLER Başlangıç
Tam Bağlı-İzostatik, Fazla Bağlı-Hiperstatik,
Eksik Bağlı-Oynak Sistemler
Basit İzostatik Sistemler
Karma İzostatik Sistemler ve Mesnet Tepkileri
Sayısal Uygulamalar
İç ve Dış Bağların Arttırılması-Azaltılması:
Hiperstatik Sistemler, Oynak Sistemler Özel Örnek ve Uygulamalar
Yaklaşık Hesap Yöntemlerine Geçişte İzostatik Sistemler Yatay Yükler Çerçeve Davranışı Düşey Yükler
Başka Yapı Sistemlerine Geçiş
Ara Mesnetli ve Ara Mafsallı Sürekli Kirişler; Gerber Kirişleri Üç Mafsallı Çerçevelerden Kafes Kirişlere Geçiş İzostatik Sistemlere Sıcaklık Değişmeleri, Mesnet Çökmesi ve Bazı Uygulamalar
Alıştırmalar
Kesit Zorlarının Bulunması - Kesit Zoru Diyagramlarının Çizimi
Sabit Yükler İçin Hesap
Sayısal Uygulamalar
Fonksiyonlar Yöntemi Sayısal Uygulama Açıklamalı Örnek
Kesit Zoru Diyagramlarının Daha Kolay Çizimi Bir kesitteki Bilinen Kesit Zorlarından, Diğer Bir Kesitteki Bilinmeyen Kesit Zorlarına Geçiş Açıklamalı Örnek
Kesit Zorlan Bilinen iki Kesit Arasındaki Kesit Zoru Diyagramlarının Çizilmesi Basit Kiriş Moment Diyagramları ve e> Sayılan Düzgün Yayılı Yük Üçgen Yayılı Yük Parabolik Yayılı Yükler Sayısal Uygulamalar Örnek Uygulamalar Gerber Kirişleri
Basit Kiriş Moment Diyagramları ve
Karşılaştırma Çizgileri İle Gerber Kirişlerinin Çözümü
Üç Mafsallı Kemer ve Çerçeveler
Sayısal Uygulama
Yüklerin Düşey Olması Özel Hali
Özel Uygulama
Sayısal Uygulama
Alıştırmalar
Düzlem Kafes Sistemler
Tanım ve Kullanım Alanları
izostatik Kafes Sistemler
Kafes Sistemlerin Sabit Yükler İçin Hesabı
Düğüm Noktası İzdüşüm Denge Denklemleriyle Çözüm
Sayısal Uygulama
Kesim Yöntemi İle Çözüm; Ritter Yöntemi Karma Yol Sayısal Uygulamalar Açıklamalı Ömek
Alıştırmalar
Hareketli Yükler İçin Hesap - Tesir Çizgileri Tesir Çizgileri Kavramına Giriş Basit Kiriş Tesir Çizgileri Konsol Kiriş Tesir Çizgileri Açıklamalı Ömek Açıklamalı Ömek Sayısal Uygulamalar
Dolaylı Yükleme Durumu ve Enleme Düzeltmeleri Tesir Çizgilerinin Kullanılması Mmmaks Değerinin Kolaylaştırılmış Bir Aramayla Bulunması Maksimum Değerinin Yeri ve Şiddeti Açıklamalı Ömek Ömek uygulamalar
Gerber Kirişlerinin Hareketli Yüklere Göre Hesabı
Sayısal Uygulamalar
Üç Mafsallı Kemer ve Çerçevelerin
Hareketli Yüklere Göre Hesabıı
Sayısal Uygulamalar
Düzlem Kafes Sistemlerin Hareketli Yüklere Göre Hesabı Sayısal Uygulamalar
Alıştırmalar
Şekildeğiştirmeler ve Yerdeğiştirmeler
Tanımlar
Dış Etkiler ve Şekildeğiştirmeler
Dış Yüklerden Kaynaklanan Kesit Zorları İle Şekildeğiştirmeler Arasındaki Bağıntılar Sıcaklık Değişimleri ile Şekildeğiştirmeler Arasındaki Bağıntılar Virtüel İş ve Betti Karşıtlık Teoremleri Mohr Yöntemi Yerdeğiştirmelerin Hesabı
