Gökhan Güçlü

Strength-based optimization of cold-formed steel (CFS) sections is a common strategy to enhance material efficiency, but it often results in slender profiles where serviceability performance is a concern. This study investigates the deflection performance of three distinct CFS profiles—a lipped channel, an unlipped channel, and a built-up I-section—after they were sizing-optimized (via parametric scaling) for strength limit states according to AISI S100-16. The final optimized dimensions for both secondary beams and girders were evaluated against the serviceability criteria of the International Building Code. A numerical analysis based on the conjugate beam method was employed, which accurately accounts for the variable effective moment of inertia along the beams’ spans. The results demonstrate that all six optimized sections comfortably satisfy the deflection limits for both live load (L) and total load (D+L) conditions. A comparative analysis revealed that while the lipped channel section was the most materially efficient, it exhibited greater, though still acceptable, deflections compared to the heavier unlipped and I-sections. This study contributes by quantitatively demonstrating that CFS beams optimized solely for AISI S100-16 strength limits can inherently satisfy IBC serviceability criteria, confirming the viability of this optimization approach in practical floor design. The findings confirm that a well-executed strength optimization does not compromise serviceability and that the lipped channel section provides an optimal balance between material economy and structural performance for the floor system studied.

This study presents an analytical investigation into the free vibration behavior of perforated nanobeams resting on a Kerr-type elastic foundation within the framework of Eringen’s nonlocal elasticity theory. Specifically, Eringen’s nonlocal elasticity theory is employed to inherently capture small-scale effects, while the three-parameter Kerr model is utilized to provide a mathematically consistent representation of shear continuity and realistic surface interactions. In this context, the governing equations of motion for a perforated Euler–Bernoulli nanobeam are derived using Hamilton’s principle, incorporating both the nonlocal parameter and perforation geometric factors, namely, the filling ratio and the number of holes. The resulting equations are solved analytically via the Navier method for simply supported boundary conditions. The results indicate that the Kerr foundation model exhibits an intermediate behavior between the Winkler and Pasternak models, owing to the stiffness-reducing effect of its upper spring layer connected in series. A key finding is the “masking effect,” where high foundation stiffness significantly suppresses the frequency reduction caused by nonlocal small-scale effects. Furthermore, it is observed that in the absence of foundation support, the vibration behavior is governed by the competition between mass reduction and stiffness loss depending on the number of holes; however, foundation dominance stabilizes the system regardless of perforation geometry.

This study used analytical and numerical methods to investigate Euler-Bernoulli beams’ free axial vibration behavior with homogeneous and linearly elastic properties. The equations derived within the framework of Hamilton’s principle were simplified through a non-dimensionalization approach and the system parameters were consolidated into a single dimensionless stiffness ratio. The analytical solution enabled the computation of natural frequencies by determining the roots of a transcendental equation. The approximate solutions obtained via the Ritz method were compared with the analytical results to assess the method’s convergence properties. The results indicate that increasing the number of parameters significantly enhances the agreement of the approximate solutions derived from the Ritz method with the analytical results, thereby validating the method’s applicability and effectiveness in structural dynamics analyses.

1. Functionally graded materials are characterized by a continuous variation in composition and mechanical properties, allowing the stiffness distribution to be tailored without abrupt transitions ...

Yapı alanında en çok kullanılan iki malzemeden bir olan beton üç ana bileşenden oluşmaktadır. Bu ana bileşenler çimento, agrega ve sudur. Yapının ölü yükünü azaltma, dolayısıyla taşıyıcı elemanların boyutlarının küçülmesi ve yapı maliyetini azaltma gibi avantajları sebebiyle hafif betona olan ilgi artmaktadır. Hafif beton üretiminde katkı kullanımı (köpükleştirici ajan, Al tozu ve Zn tozu vb.) veya hafif agrega kullanımı tercih edilmektedir. Hafif agregalar doğal ve yapay hafif agrega olmak üzere ikiye ayrılmaktadır. Pomza, perlit, diatomit, skorya, volkanik tüf gibi agregalar hafif betonlarda ince ve/veya iri agrega olarak kullanılmaktadır. Genleştirilmiş polistiren taneleri, kauçuk atıkları gibi endüstriyel atıklar veya uçucu kül, yüksek fırın cürufu ve kil gibi malzemeler çeşitli işlemlere tabi tutularak agrega formu kazandırılıp hafif betonlarda yapay hafif agrega olarak kullanılabilmektedir. En yaygın olarak kullanılanlardan biri olan ve ticari ürün olarak dünyanın birçok bölgesinde temini mümkün olan genleştirilmiş kil agregası da bir yapay hafif agregadır. Yenilikçi yöntemlerden biri olan ve şu an bilim insanlarının da ilgisini çeken geopolimer hafif agregalar, endüstriyel atıkların çeşitli alkali çözeltilerle birlikte karıştırılıp elde edilen hamura agrega formunun kazandırılması ile üretilmektedir. Üretilen bu yapay hafif agregalar soğuk bağlama, sinterleme veya otoklav kür uygulamalarına tabi tutularak sertleştirilmektedir. Sinterleme işleminde agregalar daha düşük yoğunlukta üretilse de, sinterleme için gerekli olan enerji maliyeti dikkate alındığında bu yöntem diğer yöntemlere göre ekonomik açıdan dezavantajlıdır. Genel olarak doğal veya yapay hafif agrega kullanılarak üretilen hafif betonların düşük birim hacim ağırlık, yüksek ısı ve ses yalıtımı özelliklerine sahip olması sebebiyle yapılarda kullanımı cazip hale gelmektedir.

İnşaat mühendisliği, tarihsel süreç içerisinde toplumların gelişiminde belirleyici bir rol üstlenmiş; yapı güvenliği, altyapı sürekliliği ve yaşam alanlarının sürdürülebilirliği açısından stratejik bir konumda olmuştur. Günümüzde bu disiplin, yalnızca mühendislik hesapları ile sınırlı kalmayıp çevresel, ekonomik ve sosyal parametrelerin bütüncül bir biçimde değerlendirilmesini zorunlu kılan çok boyutlu bir yaklaşım gerektirmektedir. Bu kitap, “İnşaat Mühendisliği Alanında Güncel Yaklaşım ve Değerlendirmeler” başlığı altında, yapı, ulaştırma ve geoteknik mühendisliği bağlamında güncel gelişmeleri, bilimsel araştırma bulgularını ve uygulama pratiklerini bir araya getirmeyi amaçlamakta olup; araştırmacılar, akademisyenler, uygulayıcı mühendisler ve lisansüstü öğrenciler için güvenilir bir başvuru kaynağı sunmayı hedeflemektedir. Kitapta, yapı ve yapı malzemesi alanında petek kirişler ve kullanım alanları, soğukta şekil verilmiş çelik yapılar ve diğer yapı sistemleri ile mukayesesine ve hafif beton üretiminde hafif agrega kullanımı üzerine değerlendirmelere yer verilmiştir. Ulaştırma alanında, akıllı kentler ve akıllı ulaşım sistemleri ile menfez sistemlerinin ulaştırma altyapılarında kullanımı konuları bu kitapta bölüm olarak sunulmuştur. Geoteknik alanında ise derin kazılardaki iksa yöntemleri tartışılmış ve bir vaka analizi paylaşılmıştır. Bu kitabın İnşaat mühendisliği literatürüne ve uygulama alanına değerli katkılar sunmasını temenni eder, eseri okuyucuları ile buluşturma fırsatı sunan Özgür Yayınları’na teşekkür ederim. Doç.Dr.Evren SEYREK Editör

Ulaştırma sistemlerinin güvenilirliği ve sürekliliği, yalnızca yol üstyapısının kalitesine değil, aynı zamanda altyapıyı destekleyen hidrolik yapıların etkinliğine bağlıdır. Karayolu ve demiryolu sistemleri, yalnızca fiziksel bağlantıyı sağlamakla kalmayıp, ticaretin, ulaşım güvenliğinin ve yaşam kalitesinin sürdürülebilirliğini de doğrudan etkilemektedir. Bu altyapının uzun ömürlü ve güvenli olabilmesi için drenaj sistemlerinin işlevselliği büyük önem taşır. Bu noktada menfezler, ulaştırma mühendisliği açısından vazgeçilmez yapılar olarak öne çıkmaktadır. Menfezler; yüzeysel ve yeraltı sularının yol gövdesine zarar vermeden uzaklaştırılmasını, taşkın risklerinin azaltılmasını ve altyapının sürekliliğini sağlamaktadır. Yetersiz veya yanlış tasarlanmış menfezler, yol kaplamasında bozulmalara, göçmelere, erozyona ve ciddi güvenlik risklerine yol açabilmektedir. Menfezler; boru menfez, kutu menfez ve kemer menfez gibi farklı tiplerde, beton, çelik, taş veya tuğla malzemelerle inşa edilebilmektedir. Tasarım sürecinde yalnızca hidrolik kapasiteler değil, aynı zamanda geoteknik koşullar, iklimsel veriler, bakım kolaylığı, ekonomik sürdürülebilirlik ve çevresel etkiler de dikkate alınmalıdır. Son yıllarda iklim değişikliğinin yol açtığı ani yağışlar ve artan taşkın riski, menfezlerin daha dayanıklı ve esnek tasarım yaklaşımlarıyla ele alınmasını zorunlu kılmıştır. Bu kapsamda ileri hidrolik modelleme yöntemleri, yenilikçi yapı malzemeleri ve ekolojik odaklı mühendislik çözümleri önem kazanmaktadır. Bu kitap bölümünde, menfezlerin yapısal özellikleri, işlevleri, tasarım kriterleri, uygulama alanları ve çağdaş mühendislik yaklaşımları ayrıntılı olarak ele alınmaktadır. Türkiye ve dünya örnekleri üzerinden yapılan değerlendirmeler, menfezlerin yalnızca altyapı güvenliği için değil, aynı zamanda sürdürülebilir ulaşım sistemleri ve çevresel uyum açısından da kritik önemde olduğunu ortaya koymaktadır.

Mühendislik ve mimarlık alanında gelişen yeni fikirler ve teknolojiler, yapıların tasarım anlayışını sürekli değiştirmektedir. Ancak bazı yapı elemanlarının yıllar boyunca değişmeden kullanılması, tasarımcılar için güvenilir bir dayanak noktası oluşturmaktadır. Bu bağlamda, petek kirişler uzun süredir kullanılan ve günümüzde de önemini koruyan çelik yapı elemanlarıdır. Bu çalışmada, petek kirişlerin tarihsel gelişimi, üretim yöntemleri, kullanım alanları ve yapısal üstünlükleri literatür ışığında kapsamlı şekilde incelenmiştir. Altıgen ve dairesel açıklıklı tipler en yaygın imalat yöntemleri arasında yer almakta, her biri üretim süresi, maliyet ve tasarım esnekliği bakımından farklı üstünlükler sunmaktadır. Literatürde, petek kirişlerin uzun açıklıkları ekonomik biçimde geçebilme, tesisat sistemleriyle uyum, titreşim direnci ve estetik katkı gibi çok yönlü üstünlüklere sahip olduğu vurgulanmaktadır. Petek kirişlerin statik ve dinamik davranışlarının sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak ayrıntılı biçimde incelendiği çok sayıda çalışma bulunmaktadır. Daire, kare, beşgen, altıgen, elmas, sekizgen gibi farklı geometrilerdeki gövde boşluk tiplerine sahip petek kirişlerin statik ve dinamik davranışları sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak araştırılmış ve boşluk geometrisinin yer değiştirme, gerilme ve titreşim özellikleri üzerinde belirleyici etkileri olduğu ortaya konmuştur. Ayrıca, gövde birleşim bölgelerinde yapılan yapısal iyileştirmelerin kirişlerin dayanımını artırdığı gösterilmiştir. Çalışmada petek kirişlerin üretim süreci ayrıntılı olarak açıklanmış; altıgen ve dairesel açıklıklı imalat yöntemleri karşılaştırılmıştır. Bunun yanında, otopark yapıları, endüstriyel tesisler, ofis binaları ve enerji yapıları gibi bu kirişlerin modern yapılardaki başlıca kullanım alanları örneklerle ele alınmıştır. Sonuç olarak, petek kirişler modern yapılarda hem mühendislik hem de mimarlık açısından önemli avantajlar sağlayan yenilikçi ve verimli bir tasarım çözümü olarak öne çıkmaktadır.