Evaluation of temperature associated stress distributions on structures subject to solar radiation
Başlık çevirisi mevcut değil.
- Tez No: 65484
- Danışmanlar: PROF. DR. BÜLENT BARADAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 1997
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Dokuz Eylül Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 192
Özet
ÖZET Önemli yapılar dışında, statik hesaplarında genel olarak dikkate alınmayan sıcaklık etkileri, ülkemizde inşaat mühendislerinden ziyade mimarların ilgi alanına giren yapı fiziği kapsamında incelenmektedir. Aslında, iç ve dış ortam sıcaklık farklılıkları ve buna ek olarak, gün boyu yapının değişik yüzeylerinde farklı şiddetlerde etkili olan güneş radyasyonun sebep olduğu ısı akımı, yapı elemanlarında önemli mertebelerde termal gerilmelere yol açabilmektedir. Bu çalışmada, güneş radyasyonu ve sıcaklık etkileri altında yapıların taşıyıcı sistemlerinde oluşacak gerilmelerin hesabı amaçlanmıştır. Disiplinlerarası bir çalışmayı gerektirmekte olan bu araştırmanın önemli bir bölümü inşaat mühendisliği alanının dışında kalmaktadır. Bu nedenle, konunun inşaat mühendislerine yönelik olduğu dikkate alınarak; güneş geometrisi, radyasyon hesaplan ve ısı transferi ile ilgili olarak ayrıntılı bilgi verilmiş olup, 3. Bölüm bu konuların tanıtımına ayrılmıştır. Isı transferi ve gerilme analizi hesaplan ikinci mertebeden diferansiyel denklemlerin çözümünü gerektirmektedir. Yapının tümü için böyle bir çözüm, analitik yollarla mümkün olmamakta ve yaklaşık yöntemlere gereksinim duyulmaktadır. Bu çalışmada, en uygun çözüm yolu olarak görülen sonlu elemanlar yöntemi kullanılmıştır. Hesaplamalar için üç adet bilgisayar programı geliştirilmiştir. Bunlardan birincisi, yatay düzlemde ölçülen radyasyon verilerinden faydalanarak, farklı konumdaki yüzeylere gelen radyasyonun şiddetini hesaplamaktadır, ikinci program, sonlu elemanlar yöntemi ile, çeşitli başlangıç ve sınır koşullan altında, ısı iletimi hesabı yaparak düğüm noktalarındaki sıcaklıktan bulmaktadır. Üçüncü program ise, bu sıcaklıkları yük olarak alıp, yapının taşıyıcı sisteminde oluşan iç kuvvet, gerilme ve şekil değişimlerini hesaplamaktadır. Çözümler bir, iki ve üç boyutlu olarak yapılabilmekte olup, program elastisite probleminin çözümü için; kafes, kiriş, çerçeve, plak tipi elemanların analizi, düzlem gerilme ve üç boyutlu analiz gibi değişik alternatif yaklaşımlar sunmaktadır.6. Bölümde sunulan İzmir ili için seçilen bir uygulamada, tipik bir yaz gününde betonarme bir yapıda oluşacak sıcaklıkların gün boyu değişimi incelenmiş ve taşıyıcı sistemde oluşacak termal gerilmeler hesaplanmıştır. Özellikle güneşi günün belirli saatlerinde doğrudan gören yapı elemanlarında, azımsanmayacak mertebelerde gerilmelerin oluşabileceği belirlenmiştir. İç ve dış ortam sıcaklık farklarının büyük olduğu durumlarda, iyi izolasyon gerektiği, bölgesel izolasyon hatalarının dahi önemli gerilmelere neden olabileceği de elde edilen sonuçlar ışığında söylenebilir.
Özet (Çeviri)
ABSTRACT The effect of temperature is normally neglected by civil engineers in the structural analysis of ordinary buildings. This notion is rather dealt in the area of“Structural Physics”and investigated mostly by architects. The temperature difference between the inner and outer media and the additional effect of insolation with varying intensities on the outer surfaces may cause thermal stresses at considerable levels in the structural components. A computation methodology has been developed for the evaluation of stresses due to solar radiation and ambient temperature changes in this study. This research requires an interdisciplinary investigation and a significant part of this study is out of the scope of civil engineering discipline. On account that the study is normally not familiar to civil engineer, the concepts of solar geometry, solar radiation and heat transfer are presented in a rather detailed summary in Chapter 3. The problems of heat transfer and stress analyses require the solutions of second order differential equations. An analytical exact solution for the complete structure is not practical and quite possible. Due to this reason it is necessary to resort to approximate methods. The preferred method for this study is the finite element method which is an ideal solution method for such problems. Three versatile computer programs have been developed for the calculations implemented in this study. The first one computes the intensities of radiation on any surface by utilising the data measured on horizontal plane. The second program solves the heat conduction problem under the initial and boundary conditions and yields the temperatures at nodes by the finite element method. And the third program computes the internal forces, stresses and deformations in the structural components. The programs make possible one, two and three dimensional analysis. The third program offers various alternative approachesm for the solution of elasticity problems. It is possible to solve the problems by truss, beam, frame and plate elements or by using plane stress or three-dimensional analysis approach. The methodology has been tried on a simple structure located in the region of Izmir. The temperature and associated stress distributions on a reinforced concrete structure have been calculated for a typical summer day. The results indicate that significant stresses may occur especially in the components that are exposed to the sun directly during the certain hours of the day. In case of large temperature differences between the inner and outer media, the structures should be well insulated according to the results obtained in the case study. Otherwise, high stresses may result in the poorly insulated regions of structural components.
Benzer Tezler
- 600 MWe gücünde PWR tipi bir nükleer reaktör kalp öndizayn analizi
Başlık çevirisi yok
FARZAD REZAEİ BASHARAT
- 7075 alüminyum alaşımında basamaklı yaşlandırma ile özelliklerini kontrol imkanları
Possibilities of controlling the properties of 7075 aluminium alloy with step aging process
EMİR ERDAL YÜKSEL
- Plastik ürün tasarım ilkeleri
Principles of plastic product design
M.ALPER ASLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SELMA AKKURT