Upload
buidan
View
249
Download
7
Embed Size (px)
Citation preview
İleri Yapı Statiği – Kiriş Teorisi
Transformasyonlar(İleri Yapı Statiği)
Doç. Dr. Özgür ÖzçelikDokuz Eylül Üniversitesi, Müh. Fak., İnşaat Müh. Böl.
İleri Yapı Statiği – Kiriş Teorisi
Sunum Ana Hattı
� Transformasyonlar
� Rijit uç bölgesi transformasyonu
� Global – Lokal eksen transformasyonu
� Temel sistem (basit mesnetli kiriş) ve rijit cisim modlarıtransformasyonu
� 2D kiriş durum (state) determinasyonu
� Rijitlik katsayılarının (matrislerinin) fiziksel yorumu
İleri Yapı Statiği – Kiriş Teorisi
TransformasyonlarGenel Gözlemler
: 1. genelleştirilmiş kuvvet ve deplasman vektörleri
: 2. genelleştirilmiş kuvvet ve deplasman vektörleri
: Bu iki durum arasındaki transformasyon matrisi aşağıdaki gibi verildiyse
Ve bu iki sistemin yaptıkları iş birbirine denkse (work equivalent – work conjugate pairs):
böylece
Böyle bir ilişki mevcutsa, yazılabiliyorsa!
İleri Yapı Statiği – Kiriş Teorisi
Bu sonuç geneldir ve birbirine işçe denk herhangi iki sistem için geçerlidir. Bir çok durumda dengeden
TransformasyonlarGenel Gözlemler
olduğunu göstermek, uygunluk şartlarından
olduğunu göstermekten daha kolay olmaktadır. Eğer aşağıdaki ilişkiler geçerliyse,
burada k1 ve k2 bu iki sistemin rijitlik matrisi ise, bu durumda aşağıdaki ilişkiyi yazmak mümkündür:
İleri Yapı Statiği – Kiriş Teorisi
TransformasyonlarRijit Uç Bölgeler - Rasyonelleştirme
Düğüm noktası
Deforme olan eleman
İleri Yapı Statiği – Kiriş Teorisi
TransformasyonlarRijit Uç Bölgeleri (Rigid End Zone - REZ) Dönüşümü
2D rijit uç bölgeli (REZ) kiriş-kolon elemanı
(Deforme olabilen eleman)
Düğüm noktası
Düğüm noktası
İleri Yapı Statiği – Kiriş Teorisi
TransformasyonlarRijit Uç Bölgeleri
Kiriş ve kolonlar için oluşturulmuş rijit uç bölgeleri.
İleri Yapı Statiği – Kiriş Teorisi
TransformasyonlarRijit Uç Bölgeleri Dönüşümü
Rijit uç bölgelerinde global serbestlik dereceleri ve karşı gelen eleman uç kuvvetleri
REZ Üstündeki Serbestlik Dereceleri
İleri Yapı Statiği – Kiriş Teorisi
TransformasyonlarRijit Uç Bölgeleri Dönüşümü
Deforme olan elemanda global serbestlik dereceleri vekarşı gelen eleman uç kuvvetleri
Deforme olabilen eleman üzerinde
İleri Yapı Statiği – Kiriş Teorisi
TransformasyonlarRijit Uç Bölgeleri Dönüşümü
arasındaki ilişkiyi bulmaya çalışıyoruz.
İş konjuge (work conjugate) çifti (yaptıkları iş birbirine denkse)
Bu çiftler arasındaki ilişkiye kontra-gradiyen transformasyonu denir. Burada
birinci düğümdeki yerdeğiştirmeleri rijit uç bölgelerinden eleman ucuna taşır, benzer şeyiçin de söylenebilir.
İleri Yapı Statiği – Kiriş Teorisi
TransformasyonlarRijit Uç Bölgeleri Dönüşümü
Rijit uç bölgesindeki birinci serbestlik derecesine bir birimlik yatay yerdeğiştirme verildi.
birinci kolonu
İleri Yapı Statiği – Kiriş Teorisi
TransformasyonlarRijit Uç Bölgeleri Dönüşümü
Rijit uç bölgesindeki ikinci serbestlik derecesine bir birimlik düşeyyerdeğiştirme verildi.
İkinci kolonu
İleri Yapı Statiği – Kiriş Teorisi
TransformasyonlarRijit Uç Bölgeleri Dönüşümü
Rijit uç bölgesindeki üçüncü serbestlik derecesine bir birimlik dönmeverildi.
Üçüncü kolonu
İleri Yapı Statiği – Kiriş Teorisi
TransformasyonlarRijit Uç Bölgeleri Dönüşümü
ve arasındaki ilişki rijit uç bölgelerinin dengesinde de bulunabilirdi.
Rijit uç bölgelerinin dengesinden.
1. Düğüm Noktasının Dengesi
İleri Yapı Statiği – Kiriş Teorisi
TransformasyonlarRijit Uç Bölgeleri Dönüşümü
Eğer ve
İleri Yapı Statiği – Kiriş Teorisi
TransformasyonlarGlobal ve Eleman Lokal Referans Sistemleri Dönüşümü
: İş konjuge (work conjugate) çifti ise bunlar arasındaki ilişki aşağıdaki gibi kurulur:
burada
Lokal Koordinatlar Doğrultusundaki Serbestlik Dereceleri
İleri Yapı Statiği – Kiriş Teorisi
TransformasyonlarGlobal ve Eleman Lokal Referans Sistemleri Dönüşümü
R’nin birinci kolonu
R’nin ikinci kolonu
R’nin üçüncü kolonu
ϕ
11∆ =
ϕ
ϕ
İleri Yapı Statiği – Kiriş Teorisi
ve arasındaki ilişki düğüm noktası dengesinde de bulunabilirdi:
TransformasyonlarGlobal ve Eleman Lokal Referans Sistemleri Dönüşümü
İleri Yapı Statiği – Kiriş Teorisi
TransformasyonlarGlobal ve Eleman Lokal Referans Sistemleri Dönüşümü
R rotasyonel matrisi ortogonaldir:
Eğer ve
İleri Yapı Statiği – Kiriş Teorisi
TransformasyonlarRijit Cisim Modları (Rigid Body Modes)
Temel sistem: basit mesnetli kiriş
Rijit cisimmodlarının olmadığı deformasyon durumu
Temel deformasyonlar
Temel kuvvetler
İleri Yapı Statiği – Kiriş Teorisi
: İş konjuge (work conjugate) çifti ise bunlar arasındaki ilişki aşağıdaki gibi kurulur:ve
TransformasyonlarRijit Cisim Modları (Rigid Body Modes)
: rijit cisim modlarını çıkaran (removes) transformasyon matrisidir.
İleri Yapı Statiği – Kiriş Teorisi
TransformasyonlarRijit Cisim Modları (Rigid Body Modes)
Geometriden ve küçük açılar ve yer değiştirmeler kabulünden (lineer/lineerleştirilmiş geometri – 1st order):
Lokal koordinatlar
Lokal koordinatlar
Uygunluk durumu dikkate alındı!
İleri Yapı Statiği – Kiriş Teorisi
TransformasyonlarRijit Cisim Modları (Rigid Body Modes)
Bu ilişki matris formda yazılırsa:
Deplasman transformasyon matrisi veya uygunluk matrisi
İleri Yapı Statiği – Kiriş Teorisi
TransformasyonlarRijit Cisim Modları (Rigid Body Modes)
ve : arasındaki ilişki eleman dengesinden de bulunabilirdi:
İleri Yapı Statiği – Kiriş Teorisi
TransformasyonlarRijit Cisim Modları (Rigid Body Modes)
Rijit modların olmadığı 2D kiriş-kolon elemanı ve serbestlik dereceleri
Rijit modların olduğu 2D kiriş-kolon elemanı ve serbestlik dereceleri
İleri Yapı Statiği – Kiriş Teorisi
TransformasyonlarÖzet
burada
ve iş konjuge çiftleri olduklarından:
veya
ÖNEMLİ!
ÖNEMLİ!
İleri Yapı Statiği – Kiriş Teorisi
TransformasyonlarÖzet
Lokal x’ ve y’ eksenlerinde rijit modların olmadığı eleman rijitlik matrisi
Global x ve y eksenlerinde rijit modların da olduğu eleman rijitlik matrisi
ÖNEMLİ!
İleri Yapı Statiği – Kiriş Teorisi
TransformasyonlarÖzet
Temel sistemden global referans sistemine kuvvetlerin ve şekil değiştirmelerin transformasyonu.
İleri Yapı Statiği – Kiriş Teorisi
TransformasyonlarRijit Cisim Modları (Rigid Body Modes)
:
:
:
:
′
′
Δ
Δ
Δ
Δ
Rijit uç bölgeleri – Global Eksenler
Deforme olabilen eleman – Global Eksenler
Deforme olabilen eleman – Lokal Eksenler
Temel sistem serbeslikleri
İleri Yapı Statiği – Kiriş Teorisi
TransformasyonlarÖzet – Örnek Rijitlik Matrisi (Euler-Bernoulli Kirişi)
burada
İleri Yapı Statiği – Kiriş Teorisi
Rijit uç bölgeli eleman
Rijit uç bölgesiz eleman
Rijit uç bölgesiz lokal koordinatlardaki sistem
Rijit cisim modsuz eleman
Yer değiştirmeler
(Girdi)
Rijitlik matrisi ve kuvvetler
(Çıktı)
İleri Yapı Statiği – Kiriş Teorisi
Matlab ÖdeviTransformasyon Uygulaması
d1x
d1y
d2x
d2y
1
2 E = 70 GPaA = 4570 mm2
I = 34.5x106 mm4
d1x = 20 cmd1y = 40 cmd2x = 15 cmd2y = 30 cmL = 4 m
Ø = 30o
4EI/L 2EI/L 0
2EI/L 4EI/L 0
0 0 EA/L
E, A, I, L
2 boyutlu Euler-Bernoulli kirişi için rijit uç bölgelerine karşılık gelen (1 ve 2 düğümlerindeki serbestlik dereceleri), global koordinatlardaki k rijitlik matrisini bulunuz.