İnce Cidarlı Kirişlerde Hasar Durumları (Failure Modes of Thin-walled Beams)

Havacılık ve uzay araçlarında çokca kullanılan ince cidarlı yapılar adından da anlaşılacağı üzere çok ince olmaları sebebiyle çok hafif ama bir o kadar da dayanımları yüksek olmak zorundadır. Ancak yapılar inceldikçe görülmektedir ki hasar durumları mukavemetten ziyade stabiliteye kaymaktadır ve bu durum elbette özenle analiz edilmeli ve kontrol altına alınmalıdır. Aşağıda verilen bu hata durumlarını tamamen anlayabilen kişiler sayısal metotlarla yapılan analizlerin sonuçlarını yorumlarken de çok zorluk yaşamayacaklardır.

Sadece sayısal metotlarla yapılan analizlerdeki hasar durumunu tespit etmek oldukça zordur. Çünkü stabilite probleminin lokal mı yoksa global mı olduğuna göre eleman boyutları çok değişkenlik gösterebilmektedir. Ayrıca tek bir modelde hem global hem de lokal stabilite durumları incelenmek istendiği takdirde problemin çözümü imkansıza doğru gitmektedir. Bir de bu modele malzemenin plastik bölgesini de dahil ettiğimizde sayısal metotlarla sonuca ulaşmak neredeyse imkansız hale gelmektedir. Aşağıda sunulan klasik metotlar büyük oranda malzemelerin hem elastik hem de plastik bölgelerini kapsamaktadır.

Kısaca söylenebilir ki bu oldukça uzun süre üzerinde düşünmeyi ve çalışmayı gerektiren bir konudur ki tamamiyle anlaşılabilsin ve uygulamaya geçirilebilsin.

Bundan sonraki yazılarımızda aşağıda listelemiş olduğumuz hasar durumlarını incelemeye çalışacağız.

İnce cidarlı kiriş örneği aşağıdaki gibidir:

Not: Burada listelenen hasar durumları metallerde oluşan hasar durumlarını belirtmektedir. Kompozit malzemeler için de birçoğu geçerlidir ancak kompozit malzemelere has bazı hasar durumları da görülmektedir ki bu hasar durumları bugünkü yazının konusu değildir.

Şekil – 1: Bir Longeron Kesidi ve Alt Elementler

Kirişlerde görülen hasar durumları:

Statik Mukavemet

• Çekme (Tension)
• Basma (Compression)/Ani Çökme (Crippling)
• Eğilme (Bending)/Kesme (Shear)

Stabilite (Stability)

• Lokal burkulmalar
  • Bağlayıcı elemanlar arasındaki plakaların burkulması (Inter-rivet buckling)
  • Euler-Johnson kolon (Kısa kiriş) burkulması (Euler-Johnson column buckling)
  • Plaka burkulması
    • Kiriş gövdesinin burkulması (Web buckling)
    • Sadece basma yükü altındaki burkulma (Compression buckling)
    • Sadece kayma/kesme yükü altındaki burkulma (Shear buckling)
    • Sadece eğilme yükü altındaki burkulma (Bending buckling)
    • Bileşik yükleme durumunda burkulma (Combined buckling)
  • Kiriş başlığının burkulması (Flange buckling)
    • Basma yükü altındaki burkulma (Compression buckling)
• Global burkulmalar (Global buckling)
  • Yanlamasına burkulma (Lateral buckling)
  • Euler kolon (Uzun kiriş) burkulması (Euler column buckling)
    • Eğilme burkulması (Flexural buckling)
    • Burulma burkulması (Torsional buckling)
    • Eğilme-Burulma burkulması (Flexural-Torsional buckling)
    • Çarpınma burkulması (Distortional buckling)
• Çapraz Çekmeli Durum (Diagonal Tension)