Kafes sistemler, narin elemanların uç noktalarından birbirine mafsallı olarak bağlandığı yapısal sistemlerdir. Genellikle çelik ve ahşap yapı elemanlarından tasarlanırlar.

Aşağıdaki şekilde görüleceği üzere, kafes elemanları birbirlerine uç noktalarından bağlanır ve üzerindeki yükler birleşim noktalarına tekil yük olarak aktarılır.

📷 Resim 1. Basit kafes sistem (a) ve analiz modeli (b)

📌 Temel Kabul ve Çalışma Prensibi

Kafes sistemlerin tasarımında iki temel kabul yapılır:

  • 📍 Tüm yüklerin düğüm noktalarına etki ettiği varsayılır.
  • 🔗 Düğüm noktalarının bağlantısı mafsallı olarak kabul edilir.

Bu varsayımlar doğrultusunda her bir kafes elemanı yalnızca çekme (tensile) veya basınç (compressive) kuvveti taşır.


📷 Resim 2. Kafes eleman tipleri ve mafsal bağlantısı

📐 Üçgen Sistem ve Temel Yapılar

En basit kafes sistemi, üçgen şekilli kafes sistemidir. Elemanların üçgensel alan oluşturacak şekilde bağlanmasıyla farklı türlerde kafes sistemleri meydana gelir.

Kafes sistemlerin analizinde iki temel çözüm yöntemi kullanılır:

  • 📌 Düğüm Noktaları Yöntemi (The Method of Joints)
  • ✂️ Kesitler Yöntemi (The Method of Sections)

📷 Resim 3. Tipik Kafes Sistemler

🔍 Düğüm Noktaları Yöntemi

Bu yöntemdeki ana fikir: tüm yapı dengede ise, her bir düğüm noktası da dengededir.

  • 🎯 Her düğüm için serbest cisim diyagramı çizilir.
  • 📐 Denge denklemleri (∑Fx = 0 ve ∑Fy = 0) ile çözüm yapılır.
  • ➡️ Her elemanın çekmeye çalıştığı varsayılır; negatif çıkan sonuçlar basınç kuvvetidir.
  • 🧠 Çözüm, bilinmeyen sayısının en az olduğu düğümden başlatılmalıdır.

🧩 Zero-Force Members (Sıfır Kuvvetli Elemanlar)

Analiz öncesi üzerinde yük olmayan elemanlar tanımlanırsa çözüm çok daha kolaylaşır. Bu elemanlar çoğunlukla stabilite sağlamak ve farklı yük durumlarına karşı destek amacıyla kullanılır.

🔸 Durum 1:

Bir düğüm noktasında herhangi bir dış yük ya da mesnet reaksiyonu yoksa ve sadece iki eleman bağlıysa, o elemanların iç kuvveti sıfırdır.


📷 Resim 4. Zero Force Members (Durum 1)

🔸 Durum 2:

Bir düğüm noktasında üç eleman bağlıysa ve bunlardan ikisi aynı doğrultuda ise, üçüncü elemanın iç kuvveti sıfırdır.

📷 Resim 5. Zero Force Members (Durum 2)

✂️ Kesitler Yöntemi (The Method of Sections)

Bu yöntemde yapıdan herhangi bir kesit alınır ve denge denklemleri kullanılarak o bölgedeki iç kuvvetler hesaplanır:

  • ∑Fx = 0
  • ∑Fy = 0
  • ∑M = 0 (Moment denklemi)

Genellikle en fazla 3 eleman içeren kesitler tercih edilir. Analiz sırasında tüm elemanlar çekmeye çalışıyor varsayılır; negatif sonuç varsa eleman basınç taşıyordur.


📷 Resim 6. Kesitler Yöntemi Analizi

📘 Kafes sistemlerin detaylı analizi ve örnek çözüm videoları için kanalımızı takip etmeyi unutmayınız.
Deprem Araştırma ve Mühendislik Platformu