Yapılar; basınç, gerilme, esneme, aşınma veya salınım kuvvetlerine maruz kalırlar. Bir yapının çalışabilmesi (işini yapabilmesi, görevini yerine getirebilmesi) için maruz kaldığı kuvvetlere direnç gösterebilmeli, bu kuvvetlere uyum sağlayabilmelidir.
Her yapı farklı kuvvetlere maruz kaldığı için yapının mühendisliği ve tasarımı da farklılaşır. Statik yapılar daha çok basınç ve aşınmaya maruz kalırken, dinamik yapılar esneme, salınım ve sürtünme kuvvetlerine maruz kalırlar. Bu kuvvetlerin ne derece olabileceğini ise göz kararı belirleyemeyiz. Bunun için mühendislik tecrübe ve hesaplamaları gerekir.
Mekanik; statik ve dinamik olarak 2’ye ayrılır.
Statik; basınç altında dengede duran cisimlerin durağan dengesini inceler.
Yukarıdaki apartmanın yere uyguladığı basınç;
Bina ağırlığı (kullanılan malzemelerin oluşturuğu ağırlık)
Dairelerde kullanılan eşyaların ağırlığı
İnsan ağırlığı ve hareket tarzı
Çatını uyguladığı ağırlık
Rüzgarın oluşturacağı kuvvet
Kış aylarında çatıda taşınan kar, su gibi doğal ağırlıklar toplamına eşittir.
Yapıların bu hareketsiz haldeki denge durumlarına statik hesabı denir. Eğer yapı doğru hesaplanmışsa inşa edildiğinde ve kullanıldığında ayakta kalabilir demektir.
Dinamik; dengede duran cisimlerin hareketlerini veya hareket halindeki cisimlerin dengelerini inceler.
Eğer bir yapı hareket içeren bir kuvvete maruz kalıyor ancak dengede durması gerekiyorsa bu yapı statik ve dinamik olarak incelenir.
Yukarıdaki köprü; rüzgar kuvveti altında ve akan trafiğin etkisi ile sallanmak isteyecektir. Eğer bu sallantı payı çok fazla (gevşek) bırakılırsa (salıncak örneği) köprünün dengesi bozulur. Eğer hiç sallantı yapı bırakılmaz ise bu sefer de köprüde gerilme artar, kopmalar, zorlanmalar ve çökmeler meydana gelir. Köprünün taşıyıcı kısımları da maruz kalınan basıncı taşımak zorundadır.
Üzerinde hareket gerçekleşen yapılarda gerilme ve esneme kaçınılmazdır. Bunu doğru hesaplamak için yapı dinamiği bilmek gerekir.
Ürünlerin Mekaniği
Durağan haldeki ürünler, denge hallerini korurlar. Durma eylemindeki bir ürün (masa, dolap, duvar, halı, masa üstündeki kalem, duran silgi vb) denge halini devam ettirir. Ancak dış koşullara bağlı olarak bu denge hali bozulur, hareket hali alabilir. Kuvvet uyguladığımız statik ürünler hareket etmeye başlarlar.
Örnek:Dolaba kuvvet uygulandığında dolap denge halini ağırlığı ile korumaya çalışır. Kuvvet arttıkça; dolabın ağırlığı sabit kalacağı için, dolap hareket etmeye (sürtünme ile) başlar. Bu statikten dinamiğe geçiştir.
Bazen de statik ürünler, dayanımlarını aşan kuvvetlere maruz kalarak iş görmez hale gelirler.
Örnek: Tahta Kalemi yavaş yavaş bükmeye çalışalım. Öncelikle kalem statiğini, dayanımı ile korumaya çalışacaktır. Malzemesinin dayanımı ne kadar yüksekte uygulanan kuvvete o kadar dayanır. Kuvvet arttıkça malzeme dayanamaz ve kırılma,kopma gerçekleşir. Burada uygulanan kuvvet gerilme sınırını aşabildiği için kalem kırılmıştır.
Önemli: Ürünlerin dayanımı; malzemesi, şekli, kullanım amacı, kimyasal yapısına bağlı olarak değişiklik gösterebilir. Dayanım, dayanıklılık hangi kuvvete karşı koyabildiğine bağlıdır.
Örnek: Bir pamuk bir tahtaya göre kuvvet altında kırılma göstermez? Ancak pamuk şeklini korusa da kuvveti iletir. Tahta ise kuvveti iletmemek için direnç gösterir. İletirse kırılmıştır, iletmezse sağlamdır. Pamuktan yapılan bir kutu içine telefonumuzu koyalım ve elimizle vuralım? Sonuç? Pamuk yapısını korurken telefonumuzu korumaz.
Dayanımı sorgular, sorgulatırken; basınç, esneme, gerilme, aşınma,sürtünme, sıcaklık-soğukluk gibi ölçütler ile değerlendirmek gerekir.
Şimdi gelelim iddiamıza!
80 dakikada yapısal ve mekanik özellikleri işleyebilmek için ilk 40 dakikada temiz ve net bir şekilde yapısal özellik ve mekanik özellik nedir, kimlerde nerelerde bulunur, bunu anlatmalıyız.
Basitçe; mimari tasarımda bahsettiğimiz yapılar; basınç, esneme, gerilme, aşınma gibi kuvvetlere maruz kaldığını, bu kuvvetleri görselleştirerek (yukarıdaki gibi) anlatıyoruz. Ardından çeşitli yapılar gösterip “bu yapılar ne gibi kuvvetlere maruz kalır?” sorusu ile cevapla, tahminler almaya çalışıyoruz. İlk 40 dakika böyle geçiyor.
Not: Öğretim programında bu ünitede deprem dayanımı kavramı geçiyor ancak deprem dayanımı yapının malzemesi, yapının tasarımı, depremin şiddeti ve tekrarı, çevresel faktörlere bağlıdır. Girildiğinde içinden çıkılamayacak olan bu kavramı yüzeysel geçmek en mantıklı. Bu konu ile ilgili daha sonra güzel bir çalışma yapacağız.
İkinci 40 dakikada; 5 farklı ürün seçip bu ürünlerin yapısal özelliklerini bulmaya çalışacağız.
Sorularımız:
1-Hangisi en esnek yapıya sahiptir? Neden?
Bu soruda birden fazla cevap gelebilir, dinliyoruz en sonunda “madem öyle şimdi sen esnek bir ürün örneği ver” diyerek hızlı düşünmeyi sağlıyoruz. Amaç doğru yanlış değil; mantık kurmak
2- Büyük bir kuvvet uygulandığında hangisi şeklini kaybeder? Neden?
Bu soru hileli; hangileri olmalı. Çünkü büyük kuvvet uygulandığında göre hepsi şeklini kaybeder.
3- Denge durumu en değişken ürün hangisidir?
Cevabı veren öğrenciye yuvarlak olmamak şartı ile yine denge durumu değişken olan bir ürün bulmasını söylüyoruz. (Beyin yanar 🙂 )
4- Hem statik hem de dinamik özellik gösteren ( hem durağan hem hareket özelliği) ürünler hangileridir?
Akıllı tahtanın kapak kısmının hareketli gövde kısmının durağan olduğu fark edilir.
5- Bu ürünlerden hangisini en çok kullanıyorsunuz? Kullanım ömrü için en uzun ömürlü hangisidir?
İşte burada tartışma başlayabilir. Biri der şu biri de bu. Olsun densin, amaç da bu zaten..
6- Aranızda kim “en gergin kişi benim” diyebilir?
7-Aranızda kim “en durağan kişi benim” diyebilir?
8-Aranızda kim “en hareketli kişi benim” diyebilir?
9-Aranızda kim “en çok ben esnerim” diyebilir? (derin nefes anlamında esnemek.)
“Bizler de ürün tasarlarken, üretmeden önce mutlaka bu kuvvetleri hesaplamaya çalışacağız” gibi sözlerle dersi kapatırsınız..
İşte ikinci 40 dakika böyle geçiyor.
Bu etkinlik 7. sınıf öğrencilerine gayet uygun. Hem akılda kalıcı hem de öğretici.
Daha ne yapalım 🙂
İyi çalışmalar.
