Kren konstrüksiyonunda kullanılan dikdörtgen levhaların yayılı yük altındaki davranışının incelenmesi
Investigation on the behaviour of uniformly distributed load carrying rectangular plates within crane structures
Yazar: EREN KAYAOĞLU
Danışman: YRD. DOÇ. DR. İSMAİL GERDEMELİ
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Levha problemleri = Plate problems ; Levhalar = Plates ; Makine mühendisliği = Mechanical engineering ; Sac-metal = Sheet-metal ; Vinç = Crane

Özet:
Konstrüksiyonu ince levhalar ile teşkil edilmiş yapıların yeri ve kullanım alanı günümüzde gittikçe genişlemektedir. Levhalar ile oluşturulan konstrüksiyonlarda hafiflik ve güvenilirlik esastır. Tezin konusunu oluşturan dikdörtgen çelik sac levhalar, kutu kirişli kren (vinç) konstrüksiyonlarında kullanılmaktadır. Levhalar, ayrıca hava, uzay, deniz yapılarında, taşıtlarda, bina yapılarında, köprülerde ve daha pek çok alanda yapısal taşıyıcı ya da diğer amaçlarla kullanılmaktadır. Levhalarla ilgili literatürde pek çok sayısal çözüm mevcuttur. Ancak bu sayısal sonuçlarla karşılaştırılabilecek deneysel çalışmaların az olduğu görülmüştür. Bu tez çalışmasında İmrak ve Gerdemeli (2007); Timoshenko (1959); Wojtaszak ve Arbor (1936); çalışmalarına değinilmiş ve bu çalışmalardaki sonuçlar deney sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Bu tez ile söz konusu alandaki eksikliğin giderilmesine küçük de olsa bir katkıda bulunmaya çalışılmıştır.Mekanik ve yapısal tasarımda levha paneller gerek gövde gerekse taşıyıcı eleman gibi çeşitli amaçlar doğrultusunda kullanılmaktadırlar. Bu yapılar çok çeşitli yüklere maruz kalmaktadır. Bu çalışmada plak (plaka) olarak tanımlanan konstrüksiyon elemanının özel bir hali olan dikdörtgen levhaların, düzgün yayılı yük altında davranışı incelenmiştir. Plak tanımı ve buradan hareketle genel plak teorisi tanıtılmıştır. Düzgün yayılı yük altında, dört tarafından ankastre mesnetli dikdörtgen plakların geometrik merkez noktalarındaki çökme miktarı (sehim) belli numuneler için deneysel olarak tespit edilmiştir. Çeşitli kenar oranlarına ve çeşitli kalınlıklara sahip numuneler, çeşitli yüklere tâbi tutularak; konuyla ilgili literatürde daha önceden yer almış sayısal çözümler ile elde edilen deneysel veriler karşılaştırılmıştır.Deneysel çalışmalar için uygun bir deney düzeneğinin tasarımı, imâlâtı, kurulumu ve kullanımı da tez çalışmasının bir parçasıdır. Kurulan deney düzeneği ile sayısal çözümlerde belirtilen sınır koşulları oluşturulup, düzgün yayılı yük altında dikdörtgen plakların davranışı incelenmiştir. Böylece kutu kiriş konstrüksiyonlu krenlerin bünyesinde yer alan taşıyıcı sac levhaların nasıl deformasyona uğradığı irdelenmiştir. Bu deneysel çalışma ile gelecekte krenler, her çeşit kaldırma ve iletme makinesi (transport makineleri) ve diğer sabit veya hareketli yapılar üzerinden, sahada çalışma esnasında gerçek zamanlı veri elde etme yolunda bilgi ve tecrübe kazanılmıştır.Çökme (sehim) değerleri, levhaların yüzeyine yapıştırılan gerinim pulları (strain gauge) aracılığıyla tespit edilmiştir. Strain gage'ler (gerinim pulu) analog-dijital dönüştürücü özellikli veri toplama sistemine bağlanarak, alınan sinyaller bilgisayar ortamında işlenmiştir. Toplanan tüm deneysel veriler, konuyla ilgili literatürde yer alan sayısal-analitik çözümler ile karşılaştırılmıştır. İleriye dönük öneriler sunulmuştur.

Abstract:
Nowadays, forming, constructing and using structures with thin sheets (plate) is an expanding field. Reliability and lightness are essential in structures which are created by sheet shaped materials. Rectangular steel plates that forms the subject of the thesis are used in crane structures. Sheets are also take place in air, space, marine structures, motor vehicles, buildings, bridges and many other places for structural purposes or other scopes. In the literature many numerical and analitical solutions about plates are available. However, the experimental works that can be compared with these results are deemed to be less. In this thesis, the studies of Imrak and Gerdemeli (2007), Timoshenko (1959); Wojtaszak and Arbor (1936); are addressed and the results of these studies are compared with experimental results. With this thesis, a small contribution to the lack of this field was tried.In mechanical and structural design, sheet panels are used for various purposes such as body and load bearing elements. These structures are subjected to various loads. In this study a special case in structural elements; the behaviour of rectangular plates under uniformly distributed loads was examined. Plate definition and general theory of plates was introduced. The deflection of geometric center point of rectangular plates with clamped edges have been identified experimentally, under uniformly distributed loads for certain samples. Samples with various edge proportions and various thickness was subjected to various loads. The obtained experimental data is compared with solutions which took place in the literature previously.The design, manufacturing and installation of an experiment mechanism is also a part of this thesis study. With the installed mechanism, the boundary conditions that were denoted in numeric solutions can be established and behaviour of rectangular plates under uniformly distributed loads were investigated. Thus, the deformation of load carrying steel plates within the structure of cranes was scrutinized. By doing this experimental work, knowledge and experience has been gained to obtain real-time data from fixed or movable structures and all kinds of machines on the field, in the future.Deflection values were determined through strain gauges which were bonded to the surface of the sample steel plates. Strain gauges were connected to an analog-digital converter enabled, data collection system. The received signals were processed in computer environment. All collected experimental data were compared with numerical-analytical solutions in the literature about the subject. Future recommendations are also presented.