Kiriş Hesaplaması Nedir?

Kiriş hesaplaması, belirli bir yük uygulandığında strüktürün ve yapısal kirişin sapmasının ölçümüdür. Bir çok faktör, bir kirişin kirişin, yükün ve desteklerin özellikleri gibi bükülmeye karşı koyma kapasitesine katkıda bulunur. Euler-Bernoulli kiriş denklemi kullanılarak tek bir kirişin yük yer değiştirmesinin hesaplanması basittir, ancak çoğu pratik uygulamada kiriş yazılımı kullanılır. Kiriş hesaplamaları, güvenliği sağlamak ve inşaat ve havacılık gibi çeşitli disiplinlerde fazla inşayı önlemek için kullanılır.

Güvenlik gerekliliklerini yerine getirirken ve yapının estetik kalitesini korurken en hafif ve en ucuz malzemelerle yapılar inşa etmek için kiriş yük kapasitesini hesaplamak gerekir. Yapısal mühendislik disiplininin tamamı, bu analiz ve tasarıma adanmıştır, bu da çatıların kar ağırlığında çökmemesini, yeraltı otoparklarının trafik yükleri yükseldiğinde güvenli olmasını ve fay hatları boyunca inşa edilen gökdelenlerin deprem güvenliği gerekliliklerini karşıladığını güvence altına almaktadır. Kiriş hesaplaması ayrıca, potansiyel olarak tehlikeli baskılar oluşturmadan önce bir uçağın kanadının dayanabileceği yük gibi makinenin her bir parçasının yük direncini test ederken, makine mühendisliği alanındaki uygulamalarına sahiptir. Son olarak, mimarlar direk ve kiriş konstrüksiyonlu evler inşa ederken ve yenilerken ve sarkan zeminlerin, çatıların ve balkonların görsel etkisini göz önüne alırken kiriş deformasyonunu düşünmelidir.

Bir kirişin yük taşıma kapasitesini hesaplarken en önemli faktörlerden biri malzeme seçimidir. Tipik olarak, kirişler ahşap, çelik, betonarme veya alüminyumdan yapılır. Her malzemenin elastik olarak deforme olma eğilimi vardır, elastiklik modülü denir, bu da malzemenin tekrar yerine yaylanma yeteneğini ifade eder. Verim noktasında, malzeme uygulanan kuvvet kaldırıldıktan sonra deformasyonu koruyarak plastik olarak deforme olacaktır.

Kirişin kesit şekli kiriş hesaplamasında dikkate alınan ikinci özelliktir. Kirişler dikdörtgen, yuvarlak veya oyuk olabilir, ayrıca I-kirişler, Z-kirişler veya T-kirişler gibi birçok tipte yanlara sahip olabilir. Her şekil farklı bir atalet momentine sahiptir, aksi halde bir kirişin sertliğini öngören ikinci alan momenti olarak bilinir.

Birim uzunluk başına kuvvet, ışın hesaplamasında kullanılan başka bir parametredir ve yük tipine bağlıdır. Ölü yükler basitçe yapının ağırlığıdır ve dayatılan veya canlı yükler yapının kar, trafik veya rüzgar gibi aralıklarla maruz kalacağı kuvvetlerdir. Yüklerin çoğu statiktir, ancak uzun süre tekrar tekrar kuvvet uygulayan dinamik yüklere, depremlere, dalgalara ve kasırgalara özellikle dikkat edilmelidir. Bir yük, kar yağışı veya bir kir yığını gibi, tipik olarak üniform veya asimetrik olarak dağıtılabilir. Aynı zamanda, merkezi veya çeşitli aralıklarla bir noktada konsantre olabilir.

Kiriş hesaplaması için sınır koşulları kiriş destek tipine bağlıdır. İki yük taşıma duvarı arasındaki döşeme kirişi gibi, her iki uçta da bir kiriş desteklenebilir. Balkon veya uçak kanadı gibi bir ucunda dirseklenebilir veya desteklenebilir. Sınır koşulları kirişin uzunluğu boyunca tüm noktalara uygulanır.

Bir ışının sapması ile statik bir yük arasındaki ilişki Euler-Bernoulli ışın denklemi ile tanımlanmaktadır. Bir başka denklem, Euler-Lagrange ışın denklemi, dinamik bir yük için bu ilişkiyi açıklar, ancak uygulamasının karmaşıklığı nedeniyle, tipik olarak statik yaklaşımlar kullanılır. Uygulanan bir yük verilen sapma, eğilme momentleri ve bir kirişin kesme kuvveti elde edilebilir. Pratik bir ortamda, yük çizelgeleri bu bilgiyi özetlemek için kullanılır ve bilinen bir yük için güvenlik gereksinimlerini karşılayan genel malzemeleri listeler. Daha karmaşık uygulamalar için, ışın hesaplayıcıları şirket web sitelerinde ve bilgisayar destekli tasarım (CAD) yazılımı için eklentiler halinde hazır.