Hareketli yüklere maruz köprülü kren kirişlerinin dinamik analizi
Dynamic analysis of overhead crane beams subjected to moving loads
Yazar: CİHAN OYTUN BULUT
Danışman: YRD. DOÇ. DR. İSMAİL GERDEMELİ
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında, üzerinde hareketli yükler bulunan köprülü kren kirişlerinin dinamik davranışı incelenmiştir. Bu amaçla bir Berneuolli-Euler ince kirişi ele alınmıştır. Çalışmanın ikinci bölümünde kren çeşitleri genel olarak tanıtılmıştır. Üçüncü bölümde köprülü kren sisteminin matematik modeli oluşturulmuş ve hareket denklemi elde edilmiştir. Dördüncü bölümde ise sonlu elemanlar metodu ile ilgili kısa bilgi verilmiş ve SAP 2000 programı tanıtılmıştır. Çalışmanın beşinci bölümünde analizler gerçekleştirilmiştir. Bilgisayar analizi SAP 2000 programında gerçekleştirilmiştir. Dinamik analizlerde Newmark doğrudan zaman integrasyonu metodu ve oransal sönümleme tercih edilmiştir. Yükün hareket hızının ve kiriş kütlesine olan oranının farklı değerleri için kirişin dinamik davranışı diyagramlarla verilmiştir. Kren kirişlerinin dinamik davranışı, üzerindeki hareket eden yükün hızına ve kütlesine bağlı olarak değişmektedir. Hareket eden yük kiriş sisteminin tabii titreşim frekansını değiştirmektedir. Yük kirişin farklı noktalarında iken sistem farklı titreşim yapmaktadır. Yükün hızı arttıkça maksimum yerdeğiştirmenin oluştuğu yer, kiriş orta noktasından ileriye gitmektedir. Hız nekadar artarsa maksimum nokta da okadar ileriye gitmektedir. Bazı hız değerleri için maksimum yerdeğiştirme orta noktanın gerisinde de olabilmektedir.Kirişin hareketi dinamik olduğundan bazı durumlarda, yük statik olarak maksimum yer değiştirme oluşturacak orta noktada iken, kirişin hareketinin zıt yönde olabilmesiyle orta noktada maksimum yer değiştirme oluşmamaktadır. Kirişin kendi ağırlığı ve kaldırılan yükün statik etkisinden dolayı oluşan yer değiştirmelerin yanında araba ile kirişin etkileşiminden oluşan dinamik yer değiştirmeler de oluşacaktır. Toplam yer değiştirme sadece statik yükten dolayı oluşan yer değiştirmeden çok büyük olabilecektir. Ağır şartlarda hızlı çalışacak krenlerin hizmet ömrünün belirlenmesi için tasarım aşamasında kren kiriş sisteminin dinamik davranışının hassas olarak belirlenmesi zorunludur. Kaldırılacak yükün miktarı ve arabanın hızı, taşıyıcı kiriş sisteminin dinamik özellikleri dikkate alınarak yapılacak hesapların daha doğru olacağı gösterilmiştir. Bu çalışmanın en sonunda ise analitik yöntemle elde edilen sonuçlarla SAP2000 `de yapılan analiz sonuçları karşılaştırılmış, sonuçların doğruluğu araştırılmıştır.

Abstract:
In this thesis study, dynamic behaviour of overhead crane beams has been investigated. For this purpose, a Bernoulli-Euler thin beam has been studied. In second chapter, types of cranes are generally introduced. In third chapter, the mathematical model of overhead crane has been formed and equation of motion has been obtained. In fourth chapter, information regarding finite element method is briefly given and the program SAP 2000 has been introduced. In fifth chapter, analyses have been carried out. Computerized analyses have been carried out in SAP 2000. In dynamic analysis Newmarkdirect time integration method and proportional damping have been preferred. Dynamic response of the beam has been given depending on the mass ratio of the load to the mass of the beam and the velocity of the load. Dynamic response of crane beams depends on velocity and mass of moving load. Moving load changes the natural frequency of the system. The vibration of the system varies according to the position of the moving load.. Genarally, if the velocity of the load increases, the position of the maximum response on the beam occurs far from the midpoint. The higher the velocity increases the maximum point goes forward on the beam. For some values of the velocity, the maximum response may occur before the midpoint. In some cases, due to the dynamic motion of the beam, the maximum response does not occur if the motion of the beam in the opposite direction even when the load at midpoint. Besides own weight of beam and the static load, effects the interaction of the beams and carriage will create deflection too. Total deflectionmay be too higher than only static one. It is mandatory to determine dynamic behaviour of beam system of overhead cranes desired to use at heavy condition. It brings out results that are more accurate to take into account the mass and velocity of the moving load and properties of carrying system in dynamic analysis. In last chapter, the results obtained both analytically and by SAP 2000 have been compared and the accuracy of the results has been investigated.