Basit mesnetli kirişler için yük tipini seçin ve ön boyutlandırma analizi yapın.
Yapı statiği ve mukavemet biliminin en temel konularından biri olan basit kiriş analizi, mimarlar ve inşaat mühendisleri için bir yapının taşıyıcı sistemini anlamanın ve ön boyutlandırmanın ilk adımıdır. "Basit mesnetli kiriş", iki ucundan desteklenen ve bu destek noktaları arasında serbestçe dönebilen (moment aktarmayan) bir taşıyıcı elemanı ifade eder. Üzerine gelen yükler (insanlar, eşyalar, duvarlar, kendi ağırlığı vb.) altında bu kirişin nasıl davrandığını analiz etmek, yapının güvenliği ve kullanılabilirliği için hayati önem taşır. Bu analizde iki temel büyüklük incelenir: Eğilme Momenti ve Sehim (Çökme).
Bu hesaplama aracı, mimari veya mühendislik öğrencilerinin derslerinde karşılaştıkları problemleri çözmelerine, mimarların ise bir mühendisle koordinasyon öncesi taşıyıcı elemanların boyutları hakkında hızlı bir ön fikir edinmelerine yardımcı olmak amacıyla tasarlanmıştır. Analiz, en yaygın iki yükleme durumu olan "tekil yük" ve "düzgün yayılı yük" senaryolarını kapsamaktadır.
Kiriş analizinin sonuçlarını doğru yorumlayabilmek için hesaplamada kullanılan temel kavramları bilmek önemlidir. Bu kavramlar, malzemenin özelliklerinden kesitin geometrisine kadar geniş bir yelpazeyi kapsar.
Bu araç, iki temel yükleme durumu için statik formülleri kullanır. Bu formüller, mukavemet kitaplarında yer alan ve yaygın olarak kabul görmüş standart denklemlerdir.
En basit senaryolardan biridir. Kirişin tam ortasına tek bir 'P' yükü etki eder. Bu durumda maksimum moment ve sehim tam ortada meydana gelir.
Eğer yük ortada değil de, soldan 'a' mesafesinde (ve sağdan 'b' mesafesinde) ise, maksimum moment yükün altında oluşur ve formül $ M_{max} = (P \cdot a \cdot b) / L $ şeklinde değişir. Sehim hesabı ise daha karmaşık bir hal alır.
Bu senaryo, kirişin kendi ağırlığı, üzerindeki döşeme veya duvar yükü gibi kiriş boyunca homojen olarak dağılan yükleri temsil eder. Yük, birim uzunluk başına 'w' (örn. kN/m) olarak ifade edilir.
Görüldüğü gibi, sehim değeri kiriş açıklığının (L) dördüncü kuvvetiyle doğru orantılıdır. Bu demektir ki, kiriş açıklığını iki katına çıkarmak, sehim miktarını on altı ($2^4$) kat artırır. Bu nedenle uzun açıklıklarda sehim kontrolü kritik hale gelir.
Bu temel hesaplamalar, tasarım sürecinin erken aşamalarında mimarlara ve mühendislere önemli bilgiler sunar. Bir mimar, konsept projesinde 8 metrelik bir açıklığı geçmek istediğinde, bu araç sayesinde olası kiriş yükseklikleri hakkında bir ön fikir edinebilir. Örneğin, belirli bir sehim sınırını aşmamak için atalet momentinin (I) ne kadar olması gerektiğini tahmin edebilir ve bu da ona yaklaşık bir kiriş yüksekliği verir. Bu, estetik ve fonksiyonel kararların (örneğin, kat yüksekliği, asma tavan boşluğu) daha projenin başında doğru bir şekilde alınmasını sağlar.
Mühendislik öğrencileri için bu araç, teorik derslerde öğrendikleri formüllerin pratik sonuçlarını görmeleri için mükemmel bir fırsattır. Parametreleri (yük, açıklık, malzeme) değiştirerek moment ve sehim üzerindeki etkilerini anında gözlemleyebilir, bu da yapısal davranış sezgilerinin gelişmesine yardımcı olur. Örneğin, Elastisite Modülü'nü (E) çelikten betona çevirdiklerinde sehimin ne kadar arttığını veya Atalet Momenti'ni (I) artırmak için kiriş yüksekliğini büyüttüklerinde sehimin ne kadar azaldığını somut rakamlarla görebilirler.