Not: “Elastisite Modülü(Young Modülü) ve Hooke Kanunu“, “Poisson Oranı, “Kesme Kuvveti – Kayma Gerilmesi” ve “Kayma Modülü(Rijitlik Modülü)” yazılarımız bir bütün olduğundan verilen sıralamayla okunmasını özellikle tavsiye ediyoruz.

Bir malzemenin (elemanın) kesitine paralel şekilde uygulanan kuvvete veya kuvvet bileşenine kesme kuvveti; uygulanan kesme kuvvetinin birim alana etkisine ise kayma gerilmesi (kesme gerilmesi de denir) denir. Kuvvet “F” ile Kayma Gerilmesi “τ” ile ifade edilir. Formülü –>τ=F/A

Kayma gerilmesi cismin yüzeyine uygulanan kuvvetlerden veya kuvvet vektörlerinden oluştuğu gibi ayrıca burulma(tork) işleminden dolayı da meydana gelen bir gerilmedir. Silindirik bir malzemeye iki ucundan ve ters yönlerde kuvvet uygularsanız, yani iki ucundan ters yönlerde çevirirseniz burulma ve burulma sonucunda kayma gerilmesi meydana gelir.

Kesme kuvveti, makaslama kuvveti veya teğetsel kuvvet olarak; kayma gerilmesi ise kesme gerilmesi veya teğetsel gerilme gibi çeşitli ifadeler şeklinde karşınıza çıkabilir.

Bir elemana kesme kuvveti uygulandığında, cismin iki zıt yüzeyinin, birbirlerine paralel ve zıt yönde kaymalarını sağlar; elemanda açısal bir şekil değişimi gözlenir.

Bir elemanın yüzeyine, dik olarak etki eden çekme veya basınç kuvvetlerine normal kuvvet(asal kuvvet), oluşturdukları gerilmeye ise çekme gerilmesi veya basınç gerilmesi adı verilir. Normal kuvvete dik yani yüzeye paralel olarak uygulanan kuvvetlere ise bahsettiğimiz gibi kesme kuvveti; bu kuvvetlerin oluşturduğu gerilmeye ise kayma gerilmesi adı verilir.

Uygulanan kuvvet elemanın yüzeyine(kesitine) dik ise; kesme kuvveti ve dolayısıyla kayma gerilmesi sıfırdır.

Uygulanan kuvvet elemanın yüzeyine paralel ise; asal gerilme sıfırdır.

Bir malzemeye eksenel çekme veya basınç kuvveti uygulandığında, malzemenin boyunda uzama veya kısalma; yanal kısımlarında ise daralma veya genişleme meydana gelir. Kesme kuvvetine maruz kalan malzeme ise açısal bir şekil değişimine uğrar. Bir malzemede kayma gerilmesi oluştuğunda, malzeme içerisinde birbirine dik eksenler olduğunu farz edersek, bu eksenler arasındaki dik açı bozulur. (Aşağıdaki örneklerde kitap sayfalarını birer eksen olarak düşünürsek, bu eksenlere dik eksenler de olduğunu farz edersek(kalem ile dik eksenleri çizebiliriz), kitaba yatay bir kuvvet uyguladığımızda bu dik açının değiştiğini görebiliriz.)

Kuvvet Çeşitleri, Gerilmeler ve Meydana Gelen Şekil Değişimleri

Kesme kuvvetleri, normal kuvvetlerin aksine elemanlarda farklı bir şekil değişimine neden olurlar. Farklı Şekil değişiminden kasıt; normal kuvvetlerde de şekil değişimi olur ancak şekil formu değişmez. Ancak kesme kuvvetlerinde şekil formu bozulur. Mesela kübik bir cismin, kübik formu kaybolur.

Kayma gerilmesi nedeniyle meydana gelen kayma birim şekil değişimiγ ” (radyan)  ile ifade edilir.

Kayma Gerilmesi ve Kayma Şekil Değişimi Görseller ve Formüller ile τ – γ Grafiği

Yukarıdaki resimde görüldüğü üzere; kitap yüzeyine paralel bir kuvvet oluşturmak, kağıdı makas(veya el ile) ile kesmek veya bir odun parçasını ortadan ikiye bölmek kesme kuvveti (makaslama) uygulayarak gerçekleştirdiğimiz işlemlere birer örnektir. Örnekteki gibi bir kitaba basınç veya çekme kuvveti uyguladığımızda çok küçük miktarlarda deformasyon sağlarız. Ancak parmağınızla hafifçe yatay bir kuvvet uyguladığınızda ise kolayca ve daha büyük deformasyonlar oluşturabilirsiniz. O yüzden bir yapı elemanının veya bir malzemenin çekme ve basınca karşı dirençli olması kadar kesme kuvvetine karşı da dirençli olması gerekebilir. Kesme kuvveti; inşaat mühendisliğinde bir yapı tasarlarken sık sık karşılaşılan ve dikkate alınan bir kuvvettir. Bu nedenle kirişlerin, kiriş – kolon birleşimlerinin, kolonların, bulonların vb. malzeme ve yapı elemanlarının kesme hesaplarını, testlerini vs. yapmak durumunda kalırız. Kesme kuvvetine; deprem sırasında oluşan yatay kuvvetler, rüzgarın oluşturduğu yatay kuvvetler, zemin itkisi gibi örnekler de verebiliriz. Kesme kuvveti; yeterli hesap, uygulama yapılmadığı sürece büyük ve ani hasarlar verebilir. Bu nedenle kesme güvenliğini sağlamamız gerekmektedir. Etriyeler, kesme kuvvetine dolayısıyla kayma gerilmesine karşı yapılan hesaplar sonucu uygulanan bir uygulamadır ve kayma gerilmesine karşı kullanılır. Bu nedenle etriyelere deprem donatısı veya kayma donatısı gibi isimler de verilmiştir.

Kesme kuvveti, biz inşaat mühendislerinin bir yapıyı tasarlarken en çok dikkat etmesi gereken konulardan biridir. Kesme kuvvetlerinden dolayı meydana gelen kesme kırılması, ani ve gevrek bir kırılma meydana getirir.Bu yüzden kirişlerin ve kolonların maruz kaldığı kesme kuvveti vb. durumlar bizlerin en çok dikkat etmesi gereken durumlardandır.

Bu yazımızda; kesme kuvvetinin normal kuvvetlerden farkının anlaşılması, kayma gerilmesi ve meydana getirdiği şekil değişimleri ile ilgili  temel bilgilerden bahsetmiş olduk ve daha çok malzemelerin mekanik özelliklerini ve çeşitli kuvvetler altında davranışlarını anlamanız için verilmiş temel bilgiler yer almaktadır.

Konuyla ilgili daha ayrıntılı bilgiler için aşağıdaki kaynakları inceleyebilirsiniz.

Kiriş, kolon gibi yapı elemanlarının kesme hesapları, bir yapının maruz kaldığı yükler veya kuvvetler, yapı davranışları yani kısacası daha mesleki konuları, kısım kısım ayırarak ve daha detaylı bir şekilde diğer yazılarımızda inceleyeceğiz.. Sitemizde arama yapmayı deneyiniz.

Bu konuyu çok güzel bir şekilde anlatan şu videoyu da incelemenizi (ingilizce) kesinlikle tavsiye ediyoruz..

Konuyla ilgili bazı kaynaklar:

Çok güzel örneklerle ve görsellerle oldukça açıklayıcı, basite indirgenmiş incelenmesinde kesinlikle fayda gördüğümüz oldukça faydalı bir kaynak.

M. Güven KUTAY tarafından hazırlanmış “Gerilmeler” konulu güzel konu anlatımı ve örneklerin bulunduğu kesinlikle incelenmesi gereken bir kaynak.

“Kesme Kuvveti” konulu oldukça faydalı, bağlantı elemanları, perçin ya da bulon yüzeylerinde meydana gelen gerilmeleri resimli şekilde anlatan incelenmesinin faydalı olacağını düşündüğümüz bir kaynak.

Bir cisme etkiyen iç kuvvetler, dış kuvvetler, gerilme çeşitleri ve oluşan şekil değişimleri ile ilgili resimlerle ve bazı örneklerle desteklenmiş faydalı bir kaynak.

Y. Doç. Dr. N.B. Teşneli tarafından hazırlanmış “Mekanik Özellikler” isimli oldukça faydalı ve güzel bir kaynak.

Prof. Dr. Mehmet Tunç Özcan’ın hazırlamış olduğu, konumuzla ilgili bölümlerin incelenmesi gereken, güzel örneklerin yer aldığı, örnekler ve çözümlü problemlerin de özellikle incelenmesi gereken oldukça faydalı bir kaynak.

Doç. Dr. Muhammet Cerit’in hazırlamış olduğu bir kaynak.

“Zeminlerde Kayma Mukavemeti” isimli kesinlikle incelenmesi gereken faydalı bir kaynak.

“Laboratuar Kayma Mukavemeti Deneyleri” isimli zemin özellikleri ve deneylerini içeren özellikle zemin konusunda inceleme yapmak isteyenler için güzel bir kaynak.

Başkent Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümü dokümanlarından “Burulma Deneyi” ile ilgili oldukça faydalı bir kaynak.

Vedat Temiz tarafından hazırlanmış “Makine Elemanlarının Mukavemeti” konulu bir kaynak.

Zahit Mecitoğlu’nun hazırlamış olduğu “Malzeme Özellikleri” isimli bir kaynak.

Humbarahane'li Ol

Bize katıl, yeni içeriklerden haberin olsun.