18.11.2015

1

ÇELİK KARKAS YAPILARIN PROJELENDİRİLMESİ

(ÇELİK YAPILARIN DİZAYNI)

Doç.Dr.Ahmet Necati YELGİN

Sakarya Üniversitesi Mühendislik Fakültesiİnşaat Mühendisliği Bölümü

Yapı Anabilim Dalı Ahşap ve Çelik Yapılar Bilim Dalı

Malzeme Olarak Çelik

• Bir yapının kullanım amaçları ve türü ne olursa olsun proje aşamasında taşıyıcısistem malzemesinin seçilmesi gerekmektedir.Bazen çeşitli malzemeler arasında uygunluk araştırması da yapılır.

• Malzeme Seçimindeki Faktörler:

Yapının fonksiyonu,Kullanılma süresi,Yapımı için harcanılacak para,İşletmeye açılması için düşünülen tarih,Bakım giderleri,Geçici yada kalıcı yapı olması,Yapı yerinin temel zemini,Yapının coğrafi bölgesi (İklim şartları, Ulaşım olanakları vs.),Yapı malzemesi fiyat hareketleri.

• Kullanılacak malzemelerin seçimi için malzemenin üstün ve sakıncalı taraflarınıniyi bilinmesi gerekmektedir.

Çeliğin Üstün Özellikleri ;

• Yapı çeliği homojen ve izotrop bir malzemedir. Çelik üretimi sıkı ve süreklidenetim altındadır. Bu yüzden güvenli bir malzemedir. Düşük güvenlikkatsayılarına sahiptir (< 2).

• Yüksek mukavemetli bir malzemedir. Öz ağırlığın taşınacak faydalı yüke oranıdüşüktür.

• Çeliğin çekme mukavemeti basınç mukavemetine eşittir.• Çeliğin elastiklik modülü diğer yapı malzemelerine oranla çok daha yüksektir

(E=2100000 kg/cm2). Bu nedenle Sehim, Titreşim ve Stabilite problemlerineuygunluk sağlar.

• Çelik Sünek (Düktil) bir malzemedir. Büyük şekil değiştirebilme yapma özelliğinesahiptir. Bu nedenle plastik hesap yapma olanağı vardır. Deprem ve zeminçökmelerine (oturmalara) uyabilme özelliğine sahiptir.

• Taşıyıcı elemanların üretimi büyük oranda atölyelerde ve fabrikalarda yapılır.Şantiyede sadece montaj işleri gerçekleştirilir. Bu nedenle hava koşullarındanönemli oranda bağımsızdır. Bu da yapım süresini kısaltır.

• Çelik yapı elemanlarında değişiklik ve güçlendirme yapılabilme olanağı vardır.

• Çelik yapı elemanları yerine monte edildiği anda tam yükle yüklenebilirler. Busebeple yapım süresi kısadır.

• Sökülüp yeniden kullanılabilme olanağı vardır.

• Uygun bir planlama ile az iskeleli inşaat yapma olanağı vardır.

Çeliğin Sakıncalı Özellikleri ;

• Yanıcı olmamakla birlikte, yüksek sıcaklık derecelerinde mukavemetinde hızlı bir

düşüş görülür.

100 200 300 400 500 600 t (0C) 100 200 300 400 500 600 t (0C)

σP1.106

EσF σK

2.106

σ (kg/mm2) E (kg/cm2)

10

20

30

40

• Isıyı iyi iletmesi nedeniyle olay hızla diğer katlara ve açıklıklara yayılır. Önlemalma gereği doğar. Bu da maliyetin ve bazen de ağırlığın artmasına neden olur.

• Paslanma (Korozyon) yapar. Sürekli bakım yapma veya betona gömme gerekliolabilir. Son zamanlarda korozyona dayanıklı özel alaşımlı çelikler yapılmaktadır.

Bu ise maliyet artışına neden olmaktadır.

• Ses ve ısıyı iyi ileten bir malzemedir. Bu da yalıtım sorunlarının ortaya çıkmasınaneden olur.

Çeliğin Yapıda Kullanılma Yerleri ;

• Büyük Açıklıkların Geçilmesinde : Hafif olması, yüksek dayanım, çekmedayanımının yüksek olması.

• Temel Zemininin Zayıf Olduğu Yapılarda : Hafif ve sünek bir malzemeolması.

• Çok Katlı Yüksek Yapılarda : Hafif olması, yüksek dayanım ve elastisitemodülünün yüksek olması, sünek bir malzeme olması.

• Sanayi Yapılarında : Yüksek Dayanım ve elastisite modülünün yüksek olması,sünek bir malzeme olması, güçlendirme olanaklarının yüksek olması, yapım hızı.

• Köprülerde : (Sanayi yapılarında belirtilen nedenlerle)• Geçici Yapılarda (Prefabrike Yapılarda) : Hafif olması, sökülebilme

olanağının bulunması.• Hız İsteyen Yapılarda :• Taşıyıcı Sistemi Özellik Gösteren Yapılarda : Büyük Açıklıklı Yapılar, Büyük

Çıkmalı Yapılar, Askı Kolonlu Yapılar ve Yüksek Katlı Binalar.

18.11.2015

2

Federal Reserve Bank (Minneapolis) Federal Reserve Bank (Minneapolis)

Öğrenci Yurdu (Paris) 1968Hotel Du Lac (Tunus) 1972

Öğrenci Yurdu (Paris) 1968 Öğrenci Yurdu (Paris) 1968

Hotel Alpha (Amsterdam) 1971

Hotel Alpha (Amsterdam) 1971

Malzeme Olarak Çelik ve Çelik Yapıların Hesabına Ait Genel Bilgiler ;

P P

L0

F0

Çekme Deneyi Numune Biçimi

(F0 : Yüklemeden Önceki Enkesit Alanı)

18.11.2015

3

Gerilme - Şekildeğiştirme Diyagramı

ε p ε e ε K

arctg E

ε = Δ L / L0

Elastik Bölge

Plastik BölgeKopma

B

σ = P / F0

σ B

σ A

σ E

σ P

Hesaplarda σP = 0,8.σA (Hooke Kanunu Üst Sınırı)

σ P : Orantılılık Sınırı

σ E : Elastiklik Sınırı

σ A : Akma Sınırı

σ B : Kopma Sınırı

ε K : Kopma Uzaması

ε e : Elastik Şekil Değiştirme

ε P : Plastik Şekil Değiştirme

E : Elastiklik Modülü

Çelik Türleri ;

Üretim yöntemi ve alaşımlarına bağlı olarak değişik türlerde yapı çelikleriüretilmektedir.Bu çelikler mekanik özellikleri yönünden, akma yada elastiklik sınırları ve kopmamukavemetleri ile adlandırılırlar.

Memleketimizde iki tür yapı çeliği üretilmektedir.

1- Ç. 37 (Fe 37) : Normal Yapı Çeliği (σB ≥ 37 kg/mm2)

2- Ç. 52 (Fe 52) : Yüksek Mukavemetli Çelik (σB ≥52 kg/mm2)

• Her iki tür çelik için de aynı olan değerler ;

E = 2100000 kg / cm2

G = 810000 kg / cm2

αt = 0,000012

• σ A Akma sınırları ise farklıdır ;

σ A = 2400 kg / cm2 [Ç. 37 (Fe 37) Çeliği]σ A = 3600 kg / cm2 [Ç. 52 (Fe 52) Çeliği]

Çelikte Haddeleme ve Hadde Ürünlerinin Biçimleri ;

Çeliğin sıcakta, düz yada özel biçimli silindir çiftleri arasından çekilerekşekillendirilmesine Haddeleme denir.Hadde ürünleri Profiller ve Yassı ürünler olarak ikiye ayrılır.

• Hadde Profilleri ;

I Profiller : Dar ve geniş başlıklı olarak ikiye ayrılır.[ Profiller :L Profiller : Eşit ve Farklı Kollu olarak ikiye ayrılır.

Korniyer veya Köşebent olarak isimlendirilir.T Profiller :Ray Profiller :Her bir tür hadde profili değişik boyutlarda üretilebilir (Profil Tabloları).

• Yassı Hadde Ürünleri;b

t

- Lamalar : Dikdörtgen kesitli çubuklardır.b = 10 ~ 1250 mm, t = 0,1 ~ 60 mm

- Levhalar : b = 530 ~ 3600 mm, t = 0,1 ~ 60 mm- Şekillendirilmiş Levhalar

• Daire Kesitli Hadde Ürünleri ;

• Boru ve Kutu Kesitler

Çelik Karkas YapılarÇağımızda gerek içerisinde kolon bulunmayan büyük açıklıklı az katlı yapılara vegerekse büyük şehirlerde belirli alanlarda toplanan yoğun insan kitlesini içindebarındıracak çok katlı yapılara olan gereksinim; bu yapıların taşıyıcı iskeletlerinde(Konstrüksiyonlarında) yüksek mukavemetli bir malzemenin kullanılmasını zorunlukılmaktadır.

Çağımızda yapımı çok büyük dikkat ve titizlik isteyen C60 kalitesinde betonkullanılması durumunda bile; gerek büyük açıklıklı ve gerekse çok katlı yapılardakikesit tesirlerinin büyüklüğü, çok büyük betonarme kesitlerin kullanılmasınıgerektirmektedir.

Yapılarda büyük kesitli kolon ve kirişler fazla yer kapladıkları, maliyet artışına yolaçtıkları ve yapı öz (zati) ağırlığının artmasından dolayı çeşitli temel problemleriçıkardıkları için mimarlar ve mühendisler tarafından istenmezler.

Bu nedenler, kullanılacak çelik ve betonun cinsine göre, betona kıyasla 5 ila 15 katdaha büyük dayanım özelliği olan çeliğin kullanılmasını zorunlu kılmaktadır.Böylece, hem içerisinde kolon bulunmayan büyük açıklıklı hacimler geçilmiş olacakve hem de çok katlı yapılar yapılarak yoğun nüfuslu iş ve yerleşim alanları eldeedilmiş olacaktır.

Büyük açıklıklı, az katlı, çelik karkas yapılar daha çok sanayi bölgelerindekullanılmaktadır.Çok katlı, küçük açıklıklı, çelik karkas yapılar ise iş merkezleri ve yerleşimbölgelerinde kullanılmaktadır.

Aşıklar

Çelik çatı sistemlerde, genel olarak yer alan taşıyıcı ilk eleman “Aşık” tır.

Örtü malzemesi öz ağırlığı ile dış etkilerin ana taşıyıcı sisteme aktarılmasınailişkin yüklendiği esas görevi yanında, aşıklar, ana taşıyıcının ilgili elemanlarınındüzlem dışına doğru olan burkulma boylarını da sınırlamaktır.

Çelik yapılarda bu iki önemli görevi üstlenen aşıklar, yapıdaki çelik malzemegideri üzerinde de oldukça etkilidir.

Çelik yapının 1 m2 ‘ ye düşen ağırlığının önemli bir kısmını aşıklar oluşturur.

Dolayısıyla ekonomik çözümün başlangıcı aşıklardır.

Çelik Karkas Yapılarda Elemanların Hesabı

18.11.2015

4

Aşıkların Çözümünü Etkileyen Faktörler ;

• Çatı Örtü Malzemesi Türü

• Çatı Eğimi

• Aşık Aralığı

• Aşık Açıklığı

• Öngörülen Statik Taşıyıcı Sistem

ilk üç faktörü birbirinden bağımsız düşünmek olanaksızdır.

Örtü malzemesinin türü, hem çatı eğimini, hem de aşık aralığını belirler.

Örtü malzemesinin elverdiği oranda eğimi düşük tutmak, buna karşılık aşık aralığınıarttırmak, örtü malzemesinin bindirmelerden kaynaklanan kayıplarını en altdüzeyde tuttuğu gibi, aşık kesitinin de en uygun seçimine yardımcı olur.

Örneğin, eternit örtü türünde, uygun aşık aralığının seçilmesiyle % 10 ’a varanörtü malzemesi ekonomisi sağlanabilmektedir.

Çatı eğiminin düşük olması, aşık kesitinin zayıf olduğu eksen etrafındaki momentinküçük çıkmasına, dolayısıyla kesitin küçülmesine yardımcı olur (Şekil 1).

Şekil 1) Aşık ve Üzerine Etkiyen Yükler

Şekil 2) Aşık ve Makas Üzerinde Düzenlemeler

Aşık aralığının seçilmesinin örtü malzemesinin türü ile doğrudan ilgilidir.

Ancak bu aralığın, aşığın yukarıda değinilen “Burkulma Boyunu Sınırlama”görevini de yerine getirebilmesini sağlamalıdır (Şekil 2).

Yukarıdaki şekilden de görülebileceği gibi, aşıkların bu sonuncu görevi yerinegetirebilmesi şartı, onların çatı düzlemi içinde tertiplenmesi zorunlu Stabilite(Kararlılık) kafes kirişinin düğüm noktalarına bağlanması ile gerçekleştirilebilir.

Özellikle mahya aşığının mahya düğüm noktasında (a’’) mesafesi kadar çekilmezorunluluğunun getireceği (A) nokta detayından kaçınmaya özen gösterip, buaçıklıkta kullanılabilecek en ideal profilin bulunması için uygulanması gerekenstatik sistemin seçimi çok önemlidir.

Aşık Kirişleri ,– Basit Kiriş : Gergili veya gergisiz– Sürekli Kiriş : Gergili veya gergisiz

– Gerber Kiriş : Gergili veya gergisiz

şeklinde düzenlenebilir.

Bunlardan “Basit Kiriş” sistemi, imalat ve montaj kolaylıkları yanında ekonomikolmaması nedeniyle, pek önerilmemektedir.

“Gerber Kiriş” sisteminde ise, daha ekonomik çözümlere ulaşılmasına karşın,imalat zorluğu fazladır.Gerber mafsalların teşkili için delik açma külfeti, ufak parça adedinin fazlalığınabağlı malzeme kayıplarının çokluğu, bu sistemin günümüzde uygulama alanınıoldukça azaltmaktadır.

“Sürekli Kiriş” uygulamasının, (2∼3) açıklıkta sürekli olanı, aşık kirişleri için enideal sistem olmaktadır.

Özellikle, (TS 648) yönetmeliğinin de izin verdiği taşıma gücü esasına göremoment değerlerinin kullanılması ile ekonomik kesitlerin ortaya çıkması, imalatzorluğunun bulunmaması, malzeme kayıplarının en az düzeye indirilebilmesi, busistemin avantajlarındandır.Buna karşın, zaman zaman ve bazı şantiyelerde, montaj zorlukları çekildiğibilinmektedir.

Bu nedenle de, sürekliliğin iki veya üç açıklıktan fazla olmamasını önermek yolunagidilmektedir.

Her şeye rağmen, özellikle eğimin fazla olduğu durumlarda, gergi de kullanarakçok ekonomik çözümler elde edilebilmektedir.

2 yada 3 açıklıklı, gergili yada gergisiz, sürekli aşıklar da, her iki eksen etrafındaalınması gereken moment değerleri aşağıdaki şekilde görülmektedir (Şekil 3).

Şekil 3) Sürekli Kiriş Olarak Düzenlenen Aşıklarda Moment Değerleri

Aşık açıklığının bazı değerleri için ve montaj imkanları elverdiğinde, aşık kirişininüçten fazla, örneğin beş veya altı açıklıkta sürekli yapmak,

Aşık kesiti M = (q.L2)/16 ’ ya göre hesaplamak,

kenar açıklık ve birinci iç mesnedi M = (q.L2)/11’ e göre tahkik ve takviye etmekyolu, ekonomiklik getirebilmektedir (Şekil 4).

Aşık kesitinin belirlenmesine ilişkin ekonomik çözümlerin elde edilmesi için, genelprensip önerileri, yukarıda özetle sunulmuştur.

Şekil 4) Sürekli Kiriş Olarak Düzenlenen Aşıklarda Takviye Bölgeleri

18.11.2015

5

Gergi Çubukları (Çatı Düzlemine Paralel Yükleri Aktarılması) :

Gergiler yuvarlak demirden seçilir. Gergiler profillere bulonlarla bağlanırlar.Bu sebeple gergi çubuklarının uçlarına diş açılır.Bu çubukların kontrolu diş dibi enkesit alanı dikkate alınarak hesaplanır (Şekil 5).Gergilerde bulunan Zmax çekme kuvveti;

Tek Gergili Sistemlerde :

Çift Gergili Sistemlerde :

Seçilen Gergi Çubuğunda Çap :

Seçilen Gergi Çubuğunda Gerilme Kontrolu :

(Gergilere Gelen Zmax Çekme Kuvveti)

(Gergi Bağlantı Detayları)

(Gergi ve Mahya Aşığı Bağlantı Detayları)

Şekil 5) Aşık ve Gergi Bağlantı Detayları

Şekil 6) Aşık ve Gergi Bağlantı Detayları

Aşık kesitinin belirlenmesine ilişkin ekonomik çözümlerin elde edilmesi için,genel prensip önerileri, yukarıda özetle sunulmuştur.

Ancak, aşık hesabında göz önünde tutulması gereken ve önemli olan başkaayrıntılar da vardır.

a) Sehim Sorunu : Aşığın statikçe belirlenen kesiti için muhakkak sehim hesabıda yapılmalıdır.

Sehim hesaplarında (fx , fy) değerleri bulunurken, aşık kirişinin statik sistemigöz önünde tutulmalıdır.

Örneğin, sürekli kiriş esasına göre hesaplanan kesitte sehim, gergili olarakyapılması durumunda, (f ≅ fx) bağıntısının kullanılması, yani (fy) değerininihmal edilmesi, gerçeğe çok yakın değerler vereceği için rahatlıkla önerilebilir.

b) Ek Sorunu : Aşıkların imalat resimleri ile beraber, muhakkak bir ek detayı daverilmelidir.

Zira, özellikle ülkemizde, standart boyda profil bulma sıkıntısı vardır vemalzemeyi en az kayıpla kullanabilmek için ek yapma zorunluluğu ortayaçıkmaktadır.

Örneğin, 5 m açıklıklı ve iki açıklıkta sürekli bir aşığın imalat boyu 10 mcivarındadır.

Profil standart boyları da 12 m dolayında olduğu için ek yapılmasına gerekyoktur demek, her boy profilden yaklaşık 2 m’ lik kısmının hurdaya çıkmasınaneden olmaktadır.

Bu da ekonomik çözüm çabalarının kağıt üstünde kalması anlamınagelmektedir.

Ancak, ek detayı verilirken, bu ekin örtü malzemesi için engel teşkiletmemesine özen gösterilmeli, ek bölgeleri ve belli boydaki bir aşıkta en fazlakaç ek yapılabileceği belirtilmelidir.

AŞIK HESAPLARI (ÖRNEK)Çelik Çatı Sistemlerinde Kullanılan Örtü Malzemeleri;

• Dalgalı (Oluklu) Eternit• Trapezoidal Alüminyum Levha yada Galvanizli Saç Levhalar• Hafif Gaz Beton Plaklar (Çift Taraflı Donatılı)(Ytong vs.)

Söz konusu bu örtü malzemeleri direk aşık üzerine oturtulurlar.

Bu çatı örtüsü malzemelerinin özelliklerine bağlı olarak aşık aralıkları (Aşıkoturma mesafeleri) aşağıdaki şekilde alınır.

Oluklu Eternit : 1400 mm

Trapezoidal Alüminyum Levha : Levha kalınlıklarına bağlı olarak aşıkoturma mesafeleri değişiklik gösterir.

t = 0,70 mm için 2000 mm

t = 0,90 mm için 2250 mm

Gaz Beton Çatı Plakları : Plak kalınlıklarına bağlı olarak aşık oturmamesafeleri değişiklik gösterir.

t = 100 mm için 2750 mm

t = 125 mm için 2500 mm

olarak alınması tavsiye edilir.

18.11.2015

6

Aşıkların Üst Başlık düğüm noktalarına oturtulmaları gerekir. Şayet oturtulamazise, ilave gerilmeler ve üst başlık çubuklarında momentler meydana gelir (Araaşıklı sistem).Mahya aşıkları, tepe noktasından yaklaşık 150 – 200 mm içeride düzenlenir.Aşık aralıklarını eşit tutulması gerekmektedir.Sadece mahya aşıklarında bu durum farklılık gösterir.

Yani olarak alınacaktır.

Stabilite (Kararlılık) Bağları ;

• Çatı Düzlemi Stabilite (Kararlılık) Bağları : Bu kararlılık bağları üst başlıkdüzlemi içinde oluşturulurlar.Bu kararlılık bağları ilk ve son açıklıklarda birer adet, 3 yada 5 açıklıkta birolmaz üzere tekrarlanır.

• Düşey Stabilite (Kararlılık) Bağları : Bunlar çatı makaslarının dikmeleri arasındadüşey konumlu olarak yerleştirirler.Çatı makasının kolon üzerine montajı esnasında makasın ayakta durabilirliğinisağlarlar (montaj bağlantıları olarak kullanılır).Yada makas alt başlık çubuklarının üzerindeki yüklerden dolayı işaretdeğiştirmesi durumunda alt başlık çubuklarının burkulma boylarınınküçültülmesi gibi görevleri yerine getirirler.

Düşey kararlılık bağları çatı makasının açıklığının 20 metreden büyük olmasıdurumunda kullanılması önerilir.

Çelik Çatı Sistemlerinde Göz Önüne Alınacak Yükler ;

Çelik çatı elemanlarının hesaplanmasında kullanılacak yükler olarak Zati (Öz)Ağırlık, Kar Yükü ve Rüzgar Yükleri alınacaktır.

• Çatı Örtü Malzemesi Yükleri :

• Eternit : 20 kg/m2 (YD)

• Trapezoidal Alüminyum Levha yada Galvanizli Saç Levhalar : 5 kg/m2 (YD)

• Hafif Gaz Beton Plaklar (Çift Taraflı Donatılı)(Ytong vs.)

100 mm için 85 kg/m2 (YD)

125 mm için 105 kg/m2 (YD)

150 mm için 125 kg/m2 (YD)

olarak alınabilir.

• Aşık Zati (Öz) Ağırlıkları : 10 kg/m2 (YD)

• Çatı Makası Zati Ağırlıkları : 15 kg/m2 (YD)

Söz konusu yukarıda verilen yüklerin dikkate alınması durumunda çatı sistemiiçinde bulunan taşıyıcı elemanların hesaplanmasında dikkate alınacak YükAnalizi şeması :

Çelik çatı elemanlarının hesaplanmasında kullanılacak yükler olarak Zati Ağırlık,Kar, Rüzgar Yükleri alınacaktır.

• Çatı Örtü Malzemesi Zati Ağırlığı …………… kg/m2 (YD)• Aşık Zati Ağırlığı ………….. kg/m2 (YD)

+_______________

g1 = kg/m2 (YD)

• Çatı Makası Zati Ağırlığı …………… kg/m2 (YD)+_______________

g2 = kg/m2 (YD)

• Kar Yükü ( m.p0) …………… pk = kg/m2 (YD)

• Rüzgar Yükleri(E) Düzleminde (1,2sinα - 0,4)gr. …………… prE= kg/m2 (ÇD) (F) Düzleminde (-0,4)gr …………… prF= kg/m2 (ÇD)

Aşık Hesabında Kullanılacak Taşıyıcı Sistemler ;

• Basit Kiriş Sistemleri• Sürekli (Mütemadi) Kiriş Sistemleri• Gerber Kiriş Sistemleri

• Basit Kiriş Sistemleri : İmalat ve montaj açısından en kolay uygulanabilensistemlerdir.Dezavantajı ise açıklık moment değerlerini büyük verdiği için kesitin ekonomikçıkmaması ve profillerin fazla kesilmesi nedeniyle malzeme zayiatı çokolmaktadır.Basit kiriş sistemlerinde aşık kesiti hesabında kullanılacak moment değeri,

bağıntısı ile hesaplanır.

• Sürekli (Mütemadi) Kiriş Sistemleri : Basit kiriş sistemlerine göre momentdeğeri bu sistemlerde daha küçük çıkacağından aşık kesitleri daha küçükolacaktır.Sürekli kiriş sisteminde hesaplanan aşıkların moment değerleri,

Kenar Açıklıklarda ve 1. Mesnette

İç Açıklıklarda ve İç Mesnetlerdebağıntıları hesaplanır.

• Gerber Kiriş Sistemleri : Aşıkların bu sistemde çözülmesi günümüzdeyapılmamaktadır.Ekonomik kesit seçimi ve montajı kolaylığı gibi avantajları bulunmaktadır.Malzeme kaybı sürekli kiriş sistemlerine göre daha fazladır.Çok daha fazla detaylı çözüm gerektirdiği için çok sıklıkla kullanılmaz.Buna rağmen taşıyıcı sistemin oturduğu zemin kötü ise izostatik bir sistemolduğu için bu gibi zeminlerde tercih edilmelidir.

Gerber kiriş hesabında aşağıdaki moment değerleri kullanılır.

Kesit M2 değerine göre seçilir. M1 değerine göre de kenar açıklıklarda takviye edilir.

AŞIK HESABI (ÖRNEK)

Soru) Yandaki şekilde görülen çelik çatı sistemi;Çatı örtüsü çift kat poliüretan alüminyum levha,Yapının bulunduğu yörede denizden yükseklik(≤300 m),Kar Bölgesi numarası (III) ve malzeme Ç 37 çeliğidir.

• Yük analizi şemasını hazırlayınız.• Aşıkları en ekonomik biçimde boyutlandırınız.

a = 2 m, L = 7 m, H = Çatı Yüksekliği = 3,5 m,Yapının Toplam Yüksekliği H’ = 15 m,Makas Açıklığı L’ = 16 m olarak verilmektedir.

Yük Analizi:

Çatı Örtüsü : 15 kg/m2 (YD)Yöre Özelliğine Göre Kar Yükü: P0 = 75 kg/m2 (YD)Yapının Toplam Yüksekliği: H’ = 15 m(gr = 80 kg/m2)Çatı Eğimi : tgα = 3,5 / 8 = 0,4375 α = 23,60

α ≤ 300 olduğundan m = 1,0 olarak alınacaktır.

a a a a a a a a

LL

LL

18.11.2015

7

Yük Analizi Şeması :

Çelik çatı elemanlarının hesaplanmasında kullanılacak yükler olarak Zati Ağırlık,Kar, Rüzgar Yükleri alınacaktır.

• Çatı Örtü Malzemesi Zati Ağırlığı 15 kg/m2 (YD)• Aşık Zati Ağırlığı 10 kg/m2 (YD)

+_____________________

g1 = 25 kg/m2 (YD)

• Çatı Makası Zati Ağırlığı 15 kg/m2 (YD)+____________________

g2 = 40 kg/m2 (YD)

• Kar Yükü ( m.p0) pk = 75 kg/m2 (YD)

• Rüzğar Yükleri(E) Düzleminde (1,2sinα - 0,4)gr prE= 6,4 kg/m2 (ÇD) (F) Düzleminde (-0,4)gr prF= -32 kg/m2 (ÇD)

Aşıkların aralıkları e = 2 m, Aşık Açıklıkları L = 7 m dir.Çatı sisteminde α = 230,60 (sinα = 0,400 ; cosα = 0,916) dir.q = (g1 + pk).e = ( 25 + 75).2 = 200 kg/m(YD)qx = 200.cosα = 200.0,916 = 183,2 kg/mqy = 200.sinα = 200.0,400 = 80 kg/mAşıklar 3 açıklıklı Sürekli Kiriş ve gergisiz olarak çözülecektir.

Seçilen Kesit : I 180 → Ix = 1450 cm4 , Iy = 81,3 cm4

Wx = 161 cm3 , Wy = 19,8 cm3

Görüldüğü gibi gerilme sağlamamaktadır.Bu nedenle aynı kesit Tek Gergili olarak denenecektir.

Seçilen Kesit : I 180 → Ix = 1450 cm4 , Iy = 81,3 cm4

Wx = 161 cm3 , Wy = 19,8 cm3

Görüldüğü gibi gerilme sağlamaktadır.

Şimdi sehim kontrolu yapılacaktır.

Acaba profil numarasını düşürmek mümkün olabilir mi, şimdi o denenecektir.

Seçilen Yeni Kesit : I 160 → Ix = 935 cm4 , Iy = 54,7 cm4 ,Wx = 117 cm3 , Wy = 14,8 cm3

Görüldüğü gibi gerilme sağlamaktadır.

Şimdi sehim kontrolu yapılacaktır.

Bu durumda aşık kesiti olarak I 160 Profili alınacaktır.

GERGİ HESABI (ÖRNEK)Aşık Gergilerinin Enkesiti ;

Tek gergi durumunda gergide oluşan maksimum Zmax çekme kuvveti :

n = Çatı makası üzerinde bulunan toplam aşık sayısı = 2 x 5 = 10 adet

Gergi Enkesit Alanı Hesabı :

Mahya Aşığında Gergisiz Kontrol ;

q = (g1 + pk)(e / 2) = (25 + 75)(2 / 2) = 100 kg/mqx = q . cosα = 100 . 0,916 = 91,6 kg/mqy = q . sinα = 100 . 0,400 = 40 kg/m

Seçilen Yeni Kesit : I 160 → Ix = 935 cm4 , Iy = 54,7 cm4 ,Wx = 117 cm3 , Wy = 14,8 cm3

Mahya aşığında gerilme aşıldığı için takviye edilmesi gerekmektedir.Söz konusu takviye I 160 profilinin gövdesinin her iki tarafına 2 adet U 120profili kaynak yada bulonlar yardımıyla birleştirilerek yapılacaktır.Bu şekilde mahya aşığının hem gerilmesi sağlanmış hem de sekim şartısağlanmış olacaktır.

18.11.2015

8

Takviyeli Mahya Aşığı Hesabı :

Seçilen Kesit : I 160 ve 2 adet U 120 Profilindenmeydana gelmektedir.Ix = 1663 cm4 , Iy = 265,78 cm4

Wx = 208 cm3 , Wy = 56,18 cm3

Hadde Profillerinden Eğilme Çubuklarında Ekler :

Eğilme çubuklarında boy uzatmak amacıyla ek yapılması gerekebilir.

- Ek, olanaklar ölçüsünde kesit fazlalığı olan yerlerde, örnek olarak sürekli kirişlerdemoment – sıfır noktaları civarı gibi yerlerde yapılmalıdır.

- Ek yerinde çubuğun taşıdığı gerçek moment değeri gerçekte ne olursa olsun(hatta M = 0 için), ek hesaplarında belli değerlerde bir momentin altına inilemez.

(Ek yerindeki gerçek moment değeri)

(Kiriş Kesitinin Momenti : Mem )

A) Eğilme Çubuklarında Bulonlu Ekler :

Eğilme çubuklarında ek bindirme levhalarıyla gerçekleştirilir.

Bu tür eklerde Kaba Bulon kullanılamaz.

� Bindirme (Ekleme) Levhaları Boyutları :

- Bindirme levhalarının x – x eksenine göre toplam atalet momenti en az eklenençubuğun atalet momentinin yarısı kadar olmalıdır.

- Ek gövde bindirme levhalarının her birinin tgL kalınlıkları eklenen çubuğungövde kalınlığının 0,80 katı alınırsa bu levhalarda, birleşim elemanı hesabıdışında, ayrıca bir kontrol gerekmez.

- Başlık bindirme elemanlarının (tbL.bbL) enkesit alanı, eklenen çubuğun (tb.b)başlık enkesit alanına eşit alınırsa, bu levhalarda da, birleşim elemanı hesabıdışında, ayrı bir kontrol gerekmez.

• Ek hesapları :

Ekteki Mx Eğilme Momenti ile N Normal Kuvvetinin hem gövde ve hem debaşlıklarca, Ty Kesme Kuvvetinin ise yalnız gövde tarafından aktarıldığı kabuledilir.

Fb : Başlık Bindirme Levhalarının toplam alanı

Fg : Gövde Bindirme Levhalarının toplam alanı

Ib : Başlık Bindirme Levhalarının x - x eksenine göre toplam atalet momenti

18.11.2015

9

Ig : Gövde Bindirme Levhalarının x-x eksenine göre toplam atalet momenti

olmak üzere, ek yapılan kesite ait N ve MHesap değerleri Gövde ve BaşlıkBindirme elamanlarına :

� Başlık Bindirme (Ekleme) Levhalarında Hesap (Boyutlama TürüHesaplarda) ;

Bir başlık bindirme levhasına gelen en büyük kuvvetin hesabı:

Bir başlıkta ve etkin bir tarafında gerekli, tek tesirli birleşim elemanı sayısı(Çap uygun seçildiğine göre)

(Çift sayıya yuvarlatılır)

Uygun e Bulon Aralıkları seçilerek LbL Başlık Bindirme Levhası boyu belirlenir.

e Bulon Aralıkları uygun alınmamış ise, Başlık Bindirme Levhası da kontroledilmelidir.

� Gövde Bindirme (Ekleme) Levhalarında Hesap (GerilmeKontrolu Türü Hesaplarda) :

x

y

Gri

i

xi

yi

Yada yatay ve düşey bileşenlerine ayrılmış olarak ;

(Kesme Kuvvetinden)

(Normal Kuvvetten)

Şayet tutmaz ise değiştirilip hesap tekrarlanır.

B) Eğilme Çubuklarında Kaynaklı Ekler :

Başlıca 4 türde kaynaklı ek yapmak mümkündür.

B.1 ) Dört Bindirme Levhalı Ek

Statik karakterli olmak şartı ile büyük kesit tesirlerini aktarmaya uygun birbirleşimdir.

Sadece köşe kaynaklı bir birleşim olduğundan dinamik karakterli kesit tesirlerinitaşımak için uygun değildir.

hglh

tbL

tbL

LgL

LbL bbL

(≥b + 5ab)

ag

ab

ab

c

tgL

18.11.2015

10

Hesap şekli, bulonlu bindirmeli eklerde olduğuna benzer şekilde yapılır.

Ib , Ig , Fb , Fg kesit değerleri, Mb , Mg , Nb , Ng bindirme levhaları kesittesirleri ve Pb başlık bindirme levhası kuvveti aynı bağıntılarla bulunur.

- Başlık Bindirme Levhasıyla İlgili Hesaplar ;

ab Kaynak kalınlığı uygun olarak seçildikten sonra,

- Gövde Bindirme Levhasıyla İlgili Hesaplar ;

ag Kaynak kalınlığı uygun olarak seçildikten sonra,

(Şayet köşeler dönülüyor ise Lg alınacaktır)

(Ç 37 çeliği için herhangi biri0,75 t/cm2 değerini aşıyorsakıyaslama gerilmesi tahkikiyapılacaktır)

B.2 ) Çekme Başlığı Bindirme Levhalı Ek

Gövde ve basınç başlığı küt kaynak dikişiyle, çekme başlığı ve başlık bindirmelevhası ise köşe kaynak dikişiyle birleştirilmiştir.

Lg’ ≤ hg=h1 h

tbL

LbL bbL

ab

M M

- Küt Kaynaklı Basınç Başlığında Kontrol (M = MHesap)

Burada Wx ve F kesit ile ilgili değerlerdir.

N Eksenel kuvveti çekme değerine göre işaretlenmiştir.

σk,em ihmal edilen kraterlerden dolayı sınırda kullanılmaması tavsiye edilir.

- Çekme Başlığı Bindirme Levhası İle İlgili Hesaplar :

(Profilin Başlık Alanı)

(N Çekmeye Göreİşaretlenmiştir)

Gövde Küt Kaynak Dikişleri ile İlgili Hesaplar ;

Burada; Ix ve F profilin kesitiyle ilgili değerlerdir.

18.11.2015

11

B.3 ) Enleme Levhalı Ek

Bu tür ekte, eklenecek çubuk parçaları arasına, eksenlerine dik düzlemde birlevha sokulur ve kesit tesirleri köşe kaynak dikişleriyle aktarılır.

Lg’ ≤ hg h

≥b+5ab

ab

ab

abab

ag ag

Lg =

Lg

’-2a

g

tb

tb

b

≥2,5ab

≥2,5abtL

tL ≥ tmax , a ≅ amax ve Lg’ ≤ hg alınmalıdır.

� Kesit çift simetri eksenli değil ise, kaynak ve çubuk ağırlık merkezlerinin üstüste düşmesine çalışılır.

� Hesaba, kaynak dikişlerinin x – x eksenine göre atalet momenti bulunarakbaşlanır.

Eksen kaydırma bağıntısında yi kuvvet kollarına dikkat edilmelidir.

Ç 37 çeliği için σk ve τk dan herhangi biri 0,75 t/cm2 ‘ yi aşıyor ise σvkıyaslama gerilmesi tahkiki yapılmalıdır.

Hesap yaklaşık yolla da yapılabilir (Özellikle N = 0 için).

Bu durumda T Kesme Kuvveti yalnız gövde kaynak dikişlerince, manivela kolunabölünerek bir kuvvet çiftine dönüştürülen M Eğilme Momenti de yalnız başlıkdikişlerince aktarılır kabulü yapılır.

B.4 ) Tam Küt Ek

Birleştirilecek çubuk elemanları uç uca getirilerek küt kaynakla birleştirilir.

Dinamik yüklere dayanması iyi olmakla birlikte düşük çekme emniyet gerilmesinedeniyle az kesit tesiri aktarılır.

Kriterler ve gövde dikişinin boyunun gerçekte küçük olması ihmal edilerekprofilin kesit değerleri ile hesap yapılır.

Lg’

Örnek 1)

P=5 t q = 2,75 t/m

+

+ +

-

M(tm)

T(t)

10,75 t

6,625 t

2,50 t

2,50 t10,75 t

13,03 tm 19,875 tm

A BM C

1,5 m6 m

Şekilde Yük ve ÖlçüleriVerilen Basit Kirişte;

a) Gerekli KontrollarıYapınız.

b) M noktasında YapılmasıDüşünülen Bir Ek İçinDeğişik ÇözümleriAraştırınız.

Not : Yükler YD2(EIY)’ deVerilmiştir.

Malzeme Ç37 Çeliğidir.

Kiriş Kesiti Olarak I 380Profili Kullanılmaktadır.

a) Kirişte Gerekli Kontrolların Yapılması ;

18.11.2015

12

Kirişin ¼ Noktasında σV Kontrolu Yapılır (Yönetmelik gereği zorunlu değildir).

b) M Noktasında Ek İçin Farklı Çözümler ;

b1) Tam Küt Kaynaklı Ek

Bu birleşim küt kaynaklı olarak yapılamaz.

b2) Enleme Levhalı Kaynaklı Ek

ag ag Lkg’

b = Lkb’

ab

Lkbiç’

430.220.20

I 380 I 380

Bu tür ekte, kesin hesaplamada, Momentin ve Normal kuvvetin bütün kaynakdikişleri tarafından, Kesme kuvvetinin ise yalnız gövde kaynak dikişleri tarafındanaktarıldığı kabul edilecektir.

Başlık Kaynak Dikişlerinde ;

Gövde Kaynak Dikişlerinde ;

Kaynak Dikişlerinde Kontrollar ;

18.11.2015

13

Başlık Kaynak Dikişlerinde Gerilme Kontrolu ;

Gövde Kaynak Dikişlerinde Gerilme Kontrolu ;

Kaynaklarda Kıyaslama Gerilmesi Kontrolu Yapılmaz.

b3) Çekme Başlığı Ek Levhalı Kaynaklı Ek

ag

M MI 380

Lkb’

LbL

bbL

I 380

ab ab ab

220.14 - LbL

Basınç Başlığı Küt Kaynak Dikişlerinde Gerilme Kontrolu ;

Çekme Başlığı Köşe Kaynak Dikişlerinde Gerilme Kontrolu;

Gövde Küt Kaynak Dikişlerinde Gerilme Kontrolu;

Çekme Başlığı Ek Levhalı Kaynaklı Ek Yeterlidir.

b4) Gövde ve Başlık Bindirme Levhalı Bulonlu Ek ;

LgL

LbL

tgL

tbL

tbL

hgL

bbL

I 380

18.11.2015

14

Hem başlık ve hem de gövdede kullanabilecek ortak bulonçapının belirlenmesi :

Seçilen Uygun Bulon Çapı → M=22 ‘lik uygun bulon

tbL.bL > tb.b olduğundan başlık bindirme levhasında ayrıca kontrol gerekmez.

Başlığın birleşimde kullanılan bulonlar tek tesirlidir ve aktardıkları kuvvet :

Gövde bindirme levhalarında kontrol (Burada bulonlar çift tesirliolarak çalışmaktadır) :

G

x

y

50 70 70

C = 105

50

100

100

50

r1

50 70 70 70 70 50

50 70 70 35 35 70 70 50

tgL

tbL

tbL

70 80 70

I 380

50

100

100

50

Yandan Görünüş

Üstten Görünüş

70

80

70

Bulon delikleri dolayısıyla zayıflamış kesitte gerekli kontrollar:

18.11.2015

15

b5) Başlık ve Gövde Bindirme Levhalı Kaynaklı Ek

hgL=300ag

ab ab

abab

agL’kg ag ag

ab

ab

L’kb

LbL

tbL

tbL

h

220.14 - LbL

100.300.12

Başlık (220.14) ve gövde (300.12) bindirme levhaları enkesitleri perçinli ektekigibi seçilmiştir.

Ib ve Ig atalet momentleri de aynı olup Mb = 1062,9 tcm ve Mg = 240,1 tcmolarak elde edilmişlerdir.

Başlıklar da ;

Gövde de ;

Çatı Makasları ve Dizaynı (Teşkili)

Aşıklara mesnet teşkil eden ve çelik çatı sistemlerinin ana taşıyıcısı olarak,çoğunlukla yer alan elemanlar çatı makaslarıdır.

Bu elemanların da, yapı üzerindeki çelik gideri oldukça etkendir.

Bu bakımdan ekonomik çözümlerine ilişkin açılayıcı öneriler vermek çok yararlıolacaktır.

a) En fazla 20∼22 m açıklıklı basit sistemli yapılarda kullanılan çatı makası tipi“Üçgen“ veya “Trapez“ makas türüdür.

“Şed Yapıları” gibi daha karmaşık sistemlerde, ayrıca “Paralel Başlıklı”kafes kirişlerden de yararlanılmaktadır.Sanayi yapılarının projelendirilmeleri için bu seminer çerçevesinde çok yaygınve basit sistemler ele alındığından, paralel başlıklı olanlar bir tarafa bırakılırsa,üçgen veya trapez tiplerden hangisinin seçilmesinin uygun olacağına değinmekgerekir.

Bilindiği gibi, çelik yapılarda kullanılan örtü malzemesi özelliği nedeniyle çatıeğimi % 10∼20 arasında, yani yatıktır.

Üçgen makaslarda bu husus, düğüm noktalarının, özellikle mesnede yakınolanlarının teşkilinde sorunlar çıkarmakta, düğüm nokta levhalarınıngereğinden fazla büyümesine neden olmaktadır.

Trapez makas uygulamasında ise bu sakıncalar kendiliğinden ortadankalkmaktadır (Şekil 7).

Şekilden de izleneceği gibi, üçgen sistemde, özellikle (1 ve 2) düğümnoktalarında, çubukların eksenleri arasındaki açılar çok küçük olduğundan,düğüm nokta levhaları çok büyümekte, o kadar ki, (V1) dikmesi (2 ve 3) noludüğüm nokta levhaları arasında kaybolmaktadır.

Buna karşılık, trapez makasta, 1 nolu düğüm noktasını, h1 (en az 500 mm)kadar alt başlık doğrultusundan yukarıya çekmek suretiyle, yukarıda değinilentüm sorunlar ortadan kaldırılabilir.

Teşkil zorlukları yanında, bunlardan kaynaklanan düğüm nokta levhalarınınbüyümeleri ve ağırlıklarının artması, trapez makas ağırlığının üçgen makasınağırlığının yanında daha ekonomik yapmaktadır.

Çeşitli örtü malzemeleri için hesaplanan bir dizi çatı makasından elde edilensonuçlara göre, trapez makas ağırlığı, %25∼30 dolayında daha hafifçıkmaktadır (Şekil 7).

Şekil 7) Çatı Makası Uygulamaları

b) Çatı makaslarının ekonomik olmasında rol oynayan bir diğer etken “KafesKiriş Örgü Sistemi” dir.

Diyagonal ve dikme çubuklarının en uygun çözümü verecek, mümkün mertebeçok sayıda örgü çubuğunu çekme kuvvetleri alacak biçimde oluşturmakgerekir.

Ayrıca, çatı makası olarak kullanılacak kafes kirişte, düğüm noktası sayısı en azdüzeyde olmalıdır.

Üst başlık düğüm noktası sayısı, (Çatı Örtü Malzemesi - Aşık Aralığı) ilişkisi ilebağımlıdır,

Böylelikle, alt başlık düğüm noktası sayısında oynama imkanı vardır, bunun içinde en uygun çözüm için yaygın bir örnek (Şekil 8) ’ de verilmiştir.

Şekil 8) Trapez Çatı Makası Görünüşü

18.11.2015

16

Bu trapez makas, (Şekil 7)’ de verilen trapez makas ile karşılaştırılırsa, düğümnokta sayısının 2 adet az olduğu görülür.

Örneğin, 20 m açıklığında, Eternit Örtülü bir çatı sistemindeki çatı makasında,bu iki tip arasında, düğüm noktası adedi açısından fark 7 taneyi bulmaktadır.

Ayrıca, örgü çubuğu adedi ise, doğal olarak aynı adette azalmaktadır.

Böylece hem malzeme, hem de işçilik ekonomisi sağlanmaktadır.

Yapılan hesaplar bu ekonominin %18∼20 dolaylarında bulunduğunu ortayaçıkarmaktadır.

Yukarıda üst başlık düğüm nokta aralığının aşık aralığı ile bağımlı olduğubelirtilmiştir.

Çoğu kez tartışılan bir diğer konu da, düğüm nokta aralarına bir, hatta iki aşıkkoyma yöntemidir (Şekil 9).

Şekil 9) Ara Aşıksız ve Ara Aşıklı Çatı Makası Görünüşleri

(Şekil 9 A)’ da, aşıkların her biri düğüm noktalarına isabet ettirilmiştir.

Buna karşılık (Şekil 9 B)’ de, iki düğüm noktası arasına bir, (Şekil 9 C)’ de ise,iki aşık oturtulmuştur.

İki düğüm noktası arasına aşık yerleştirme, üst başlığa, eksenel kuvvet dışında,bir de eğilme etkisi vermek demektir.

Bu da, üst başlık kesitini büyütecek, buna karşılık, üst başlıkta düğüm noktaadedini ve doğaldır ki örgü çubuğu sayısını azaltacaktır.

Şu halde üst başlık ağırlığı artarken düğüm nokta levhası ağırlığı ve örgüçubuğu ağırlığı bir miktar düşecektir.

Deneyimler ve hesaplar ara aşıklı kafes kiriş sisteminin ekonomik olmadığınaişaret etmektedir.

Elde edilen sonuçlar, eternit ve daha ağır çatı örtülerinde, ara aşıklı sisteminara aşıksız sisteme göre % 40 daha ağır olduğunu ortaya koymaktadır.

c) Bir çatı makasının ağırlığı, sadece çubukların ağırlığından oluşmaz.

Pratikte, çoğu kez yapılan bir hatadır.

Çubuk enkesitleri belirlenir, bu enkesitlerin birim boy ağırlıkları eksenelboylarıyla çarpılıp toplanarak makas ağırlığı bulunur.

Bu ağırlık (Makas Açıklığı x Makas Aralığı) alanına bölünerek çatımakasının, yapının metrekaresine getirdiği çelik ağırlığı bulunur.

Oysa, ihmal edilmiş gibi görülen düğüm nokta ve bağ levhaları ağırlıkları,makas ağırlığı üzerinde oldukça etkendir.

Örneğin, makasın tüm çubuklarının enkesit tipi, çift köşebentle oluşturuluyorise,

� Düğüm Nokta Levhaları Ağırlığı : 1,50 ∼ 1,80 kg/m2

� Bağ Levhaları Ağırlığı : 0,35 ∼ 0,45 kg/m2

dolaylarında, yani çatı makasının toplam ağırlığının yaklaşık % 25∼30 ’umertebesindedir.

Şu halde bu ağırlıkları azaltma yollarını aramak gerekir.

Bu durumda bu ağırlıkları azaltma yollarını aramak gerekir. Akla gelen en etkintedbir, çubuk kesitlerini kaynaklı modern konstrüksiyon yöntemine uygunseçmektir (Şekil 10).

Şekil 10) Kafes Çatı Makası Başlık ve Örgü Çubukları Enkesit Örnekleri

Böylece, tek parçalı enkesitlere gitmekle bağ levhaları kullanılması zorunluluğuortadan kalkar, üst ve alt başlıklarda “T” şekilli enkesitlerin uygulanmasıyla,düğüm nokta levhası ihtiyacı büyük ölçüde azalmış olur.

Özetle, yukarıda verilen düğüm nokta ve bağ levhaları ağırlıklarının etkinliklerien alt düzeye indirilebilir.

Yapılan araştırmalar, (Şekil 10)’ da verilen enkesit türlerinin uygulanmasıyla,özellikle hafif çatı örtüleri durumunda (Eternit, Alüminyum Sac) %20∼25,ağır çatı örtüleri olması durumunda (Ytong) ise, %5∼7 oranında bir ekonomisağlandığını göstermektedir.

ÇEKME ÇUBUKLARI

Kesit tesiri olarak yalnız eksenleri doğrultusunda, çekme türü normal kuvvet(+N) alan çubuklara çekme çubukları denir.Kafes gövdeli sistemlerin çekme çubukları, gergiler, askı çubukları, asma kolonlar,vs.

• Çekme çubuklarının kesitleri tek veya çok parçalı olarak tertiplenebilir.Kesitlerin en az bir simetri ekseni olmasına ve kafes gövdeli taşıyıcı sistemlerdesimetri ekseninin kafes düzleminde bulunmasına itina gösterilmelidir.Bağlantı özelliği olan elemanlarda bu kuralın dışına çıkılabilir.

• Çekme çubuklarına ait çeşitli hesaplarda, birleşimlerinde kullanılan birleşimaracının türü önemli rol oynar.

Çekme Çubuğu Hesapları

• Çekme çubuklarıyla ilgili hesapların önemli bir bölümünde çubuğun Fn net yadayararlı alanı kullanılır.

Fn = F – ΔF olarak hesaplanır.

Burada; ΔF delik, kesim ve benzeri sebeplerle kesitte meydana gelen zayıflamayıgöstermektedir.

Fn yada ΔF değerlerinin hesaplanmasında kopma çizgisinin konumu önem arzetmektedir.

Bu nedenle kopma çizgisi araştırması yapılmalıdır.

Kopma Çizgisinin Araştırılması ;

Kopma çizgisi üzerindeki toplam alandan, aynı çizgi üzerindeki delik kayıplarıtoplanarak çıkartılmalıdır.

III II I

III II I

P P

b

a) Gerilme Kontrolu Türü Problem ;

1) Birleşim Elemanı Olağan Bulon İse;

* Çubuk ve delik eksenleri çakışmıyor ise ; σemn* = 0,8.σemn alınacaktır.

18.11.2015

17

2) Birleşim Elemanı Kaynak İse ;

(Kesim kaybı olmaması durumunda)

(Kesim dolayısıyla kesit kaybı olmasıdurumunda)

12 3

L’g yerine Lg = L’g – 2a kullanıldığı da olur.

3) Birleşim Elemanı Öngermeli Bulon İse;

* Çubuk ve Bulon eksenleri çakışmıyor ise;

σ*emn = 0,8.σemn alınacaktır.

b) Boyutlama Türü Problemler ;

1) Birleşim Aracı Olağan Bulon ve Kesit Kayıplı Kaynak İse;

gerekli

Daha sonra gerekli F = gerekli Fn + tahmini ΔF hesaplanır.

Profil tablosundan F seçilir. Seçilen F ≥ gerekli F

ise gerçek ΔF hesaplanır.

Fn = seçilen F - ΔF ≥ gerekli Fn olmalıdır.

hesaplanır.

2) Birleşim Elemanı Kesit Kaybı Olmayan Kaynaklı BirleşimOlması Durumunda İse;

gerekli hesaplanır.

Profil tablosundan kesit seçimi yapılır.

Seçilen F ≥ gerekli F olmalıdır.

3) Birleşim Elemanı Öngerimeli Bulon Olması Durumunda İse;

Gerekli hesaplanır.

Profil tablosundan kesit seçimi yapılır.

Seçilen F ≥ gerekli F0 olmalıdır.

Daha sonra gerilme kontrolu hesabına geçilir.

c) Emniyetle Taşınabilen Kuvvetin Hesabı:

Emniyetle taşınabilecek kuvvet 3 etkene bağlıdır.

1) Çubuk açısından emniyetle taşınabilen kuvvet.

2) Uç birleşimlerde birleşim araçları yönünden emniyetle taşınabilen kuvvet.

3) Şayet var ise, çubuk eki yönünden emniyetle taşınabilen kuvvet.

Birleşim araçları yönünden yapılacak hesap daha evvel gösterilmiş idi.

Çubuk açısından taşınabilen kuvvet :

Kesit kaybı yoksa Fn yerine F alınacaktır.Dışmerkez bulonlu birleşimlerde σemn yerine 0,8.σemn alınacaktır.

Öngermeli bulonlarla bağlanan çekme çubuklarında;

18.11.2015

18

Çekme Çubuğu Ekleri

Çekme çubuklarında üç farklı türde ek yapmak mümkündür.Yapılabilecek ekler önem sırasına göre sıralanır ise;

1) Bindirme elemanlı ekler (Bulon ve Kaynak kullanılarak yapılabilen ekler)2) Enleme levhalı ekler (Kaynak kullanılarak yapılabilen ekler)3) Küt ekler (Kaynak kullanılarak yapılabilen ekler)

1) Bindirme Elemanlı Ekler (Bulon ve Kaynak) ;

(Bulonlu Çözüm)

P P

(Kaynaklı Çözüm)

≥(2∼3)a

P P ≥(2∼3)a

• Bindirme Elemanlı Ekler ve Hesap Kuralları ;

� Bindirme elemanların (ekleme parçaları) net (*) enkesit alanları toplamı,eklenen çubuğun net enkesit alanından küçük olmamalıdır (* : Kaynaklardabrüt olmalıdır).

� Bindirme elemanlarının toplam brüt alanlarının ağırlık merkezi, olanaklarölçüsünde eklenen çubuğun ağırlık merkezi ile üst üste düşmelidir (tolerans :birkaç milimetre olabilir).

� Her bir bindirme elemanını çubuğa bağlayan birleşim aracı, söz konusu

bindirme elemanına alanıyla orantılı dağıtılan kuvveti aktarabilmelidir.

(i : Bindirme elemanı numarası)

Not: Ek, çubuğun taşıdığı N kuvvetine göre değil, çubuğuntaşıyabileceği max N kuvvetine göre hesap yapılmalıdır.

2) Enleme Levhalı Ekler (Kaynak) ;

t l ≥t çubuk,max ≥3a2a2

≥3a2

P P

a1

≥3a1

Not : Aktarılan kuvvet köşe kaynak dikişlerinin aktarabileceği kuvveti aşmamalıdır.

3) Küt Ekler (Kaynak):

P P

Not: Bu tür ekten olanaklar ölçüsünde kaçınılmalıdır.TS 3357: Sıfır yada buna yakın kuvvet taşıyan çubuklarda yapılabileceğinemüsaade eder.

Konstrüktif Kurallar ;

• Çok parçalı çekme çubukları, statik açıdan gerekli olmamakla birlikte, uzunluklarıboyunca minimum iki ara noktada (Çok uzun çubuklarda 1∼2 metrede bir)birbirlerine bağlanmalıdır. Köprülerde emax aralıkları uygulanır.

≥40 mm≥10 mm

3 mm

3d Pul

18.11.2015

19

Çubuk aralıkları fazla ise arada bağ levhaları kullanılmalıdır.

Bağ Levhasının Bulonlu Birleşimi ;

(3∼6)d1

Bağ Levhası

Bağ Levhasının Kaynaklı Birleşimi ;

40∼100 mm

≥ 10 mm

Bağ Levhası

min 3 mm

Örnek 1:

Şekilde verilen çekme çubuğu ekinde gerekli kontrolları yapınız ve birleşimin güvenleaktarabileceği kuvveti belirleyiniz. Malzeme Ç.37 çeliğidir. Kuvvet YD1(EY)’ debulunacaktır.

45 60 60 45 45 60 60 45

12 20 12III II I

N N

3565

6535

III II I

Birleşimde M20’ lik uygun bulonlar kullanılmaktadır.

Verilen M20‘ likbulon uygundur.

• Çekme Çubuğunun Emniyetle Aktarabileceği Kuvvet ;

En elverişsiz kopma çizgisinin bulunması ;

• Bindirme Elemanlarının (Levhaların) Emniyetle AktarabileceğiKuvvet ;

Bindirme elemanlarında da en elverişsiz kopma çizgisinin I – I olacağı açıktır.

Dolayısıyla bindirme elemanlarında Nemn > Nemn,çubuk olduğu için değerininbelirlenmesi gerek yoktur.

• Birleşim Elemanlarının Emniyetle Aktarabileceği Kuvvet ;

Birleşim (ek) tek tip bindirme elemanıyla gerçekleştirilmiş olduğundan(yani levha ile), birleşim elemanları için hesap bir defada yapılabilir.Uygun bulon, m = 2 (çift tesirli)

18.11.2015

20

Birleşim araçları;

Birleşim bu değerden küçük veya eşit olan her N kuvvetini emniyetle taşır.

Örnek 2:

Şekilde verilen bindirme elemanlı kaynaklı çekme çubuğu ekinde gerekli kontrollarıyapınız.Malzeme Ç. 37 (Fe 37) çeliğidir. Kuvvet YD1 (EY)’ de hesaplanacaktır.

½ I 300

110 mm

x x

15

6

ex 90

N N x x

45

8 195 180.12.390

½ I 300 ’ lük Çekme Çubuğunda ;

Ek çubuğun taşıyabileceği Nemn = max N kuvvetine göre kontrol edilecektir.

• Bindirme Elemanlarının (Ekleme Lamaları) Enkesiti Eklenen ÇubuğunEnkesit Alanından Büyük Olmalıdır ;

• Bindirme Elemanlarının Ağırlık Merkezi, Eklenen ÇubuğunAğırlık Merkezi İle Üst Üste Düşmelidir:

Çubukta (1/2 I 300) ; Fçubuk . ex = Sx

Ekleme lamalarının x – x eksenine göre ağırlık merkezi ;

Yeterli yaklaşım elde edilmektedir.

• Kaynak Dikişlerinde Yapılacak Kontrollar ;

1) Gövde Ekleme Levhaları Kaynak Dikişleri

e2 b e2

e’1

hg L

e1

18.11.2015

21

2) Başlık Ekleme Levhası Kaynak Dikişleri ;

Örnek 3:

Şekilde verilen enleme levhalı kaynaklı çekme çubuğu ekinin güvenle aktarabileceğikuvveti belirleyiniz.Malzeme Ç. 37 (Fe 37) çeliğidir. Kuvvet YD1 (EY)’ de hesaplanacaktır.

½ I 300 25

7 120≤hg

N N 27,5

30

11 35

17 45 45

75 35 75

Enleme levha kalınlığı (17 mm), çekme çubuğu kalınlığına uygun (tmax=16,2 mm)ve boyutları profil kenarından (2,5 - 3)a taşacak şekilde seçilmiştir.

Kaynak Dikişlerinde Kontrollar:

1) Gövde Kaynak Dikişi;

2) Başlık Kaynak Dikişleri ;

Dışta :

İçte :

3) Kaynak Dikişleri Ağırlık Merkezi ;

eçubuk = 11,03 cm olarak Örnek 2’ de bulunmuştur.

Δe = 11,03 – 10,68 = 0,35 cm = 3,5 mm

Dışmerkezlik aşırı olmayıp ihmal edilebilir.Ancak ihmal edilmeyerek kesin hesap yapılacaktır.

• Birleşimin Güvenle Aktarabileceği N Çekme Kuvveti ;

Birleşimin emniyetle aktarabildiği kuvvet (Nemn = 35,21 t).

Kaynak kalınlıkları mümkün en büyük değerler alındığı durumda (a ≅ 0,7tmin),çekme kuvveti alan çubuğun emniyetle taşıyacağı (N = 49,752 t) kuvvettenküçüktür.

Örnek 4:

½ I 300 enkesitli çekme çubuğunun, kaynaklı küt ekinin emniyetle aktarabileceğiNemn kuvvetini bulunuz.

Malzeme Ç 37 (Fe 37)çeliğidir. Kuvvet YD1 (EY)’ de hesaplanacaktır.

Not: Hadde profillerinden yapılan çekme çubuklarında bu tür eklerden olanaklarölçüsünde kaçınılması tavsiye edilir.

120<hg ½ I 300

N N

18.11.2015

22

Çelik Yapıda Kolonlar ve Dizaynı (Tertibi) :

Endüstri yapılarının projelendirilmesinde çok sık kullanılan sistemlerden birtanesi de, ankastre çelik kolonlara oturan çelik çatı sistemleridir.

Bu sistemde, çatı elemanlarının dışındaki ana taşıyıcı, ankastre kolonlardır.

Ankastre kolonlar, çatı makası düzlemi içinde (Basınç ve Eğilme)’ ye, bunadik düzlem içinde ise (Basınç) etkilerine maruzdur.

Statik etkilerin hesabında öngörülen sistem ve yükler dikkatli bir biçimdebelirlenmelidir.

Çatı düşey yükü, rüzgar etkisi dışında, düşey ve yatay kren yükü de, kolonlarınstatik değerlerinin hesabında, işin içine girebilir.

Bunlara göre, kenar ve orta aks kolonlarındaki etkiler, “YD1 yada EY“ ve“YD2 yada EIY“ yükleme durumlarına göre, ayrı ayrı bulunmalıdır.

Gerekirse, özellikle orta aks kolonları için “Deprem” li konum da göz önündetutulmalıdır.

Elde edilen sonuçlara göre, kolon kesitlerinin, kenar ve orta akslarda aynı vedeğişik olmak üzere, olabildiğince “Profil” lerden seçilmesi yapım kolaylığıaçısından tercih edilmektedir.

Çelik inşaatın genel prensipleri çerçevesinde, bu tutum doğrudur ve doğaldır.

Ancak konuya, ülkemiz şartları açısından yaklaşıldığında, durum biraz dahadeğişiktir.

Ülkemizde profil çeşitleri çok kısıtlıdır, belli bir tür profil serisinin de hernumarası mevcut değildir, bulunan profillerin piyasadan elde edilme şansı,hatta günden güne olmak üzere değişmektedir.

Yeterli profil numarasının bulunmayışı sonucu belli bir profil yüksekliğindensonra, “Yapma Kesitler“ ile “Birleşik Kesitler“, yani kısaca “BileşikKesitler“ den yararlanma imkanlarının araştırılması zorunluluğu kaçınılmazolmaktadır.

Konumuz olan ankastre kolonlarda birleşik kesitler (Şekil 11 A) ekonomik sonuçdoğurmaz.

Şekil 11) Çelik Karkas Yapıda Kolon Enkesit Örnekleri

Moment düzlemi içinde, kesiti oluşturacak profilleri birbirinden uzaklaştırmakgerekecek (a ≥ 2b), moment, malzemesiz eksen etrafında bulunduğu için,profilleri birbirine, sürekli bir eleman ile veya kafes tarzında bağlamak zorunluolacaktır (Şekil 11 B ve C).

Levhalarla “I“ kesitinin teşkili biçiminde tanımlanan “Yapma Kesit“ ler,enkesit yükseklikleri 500 mm civarında kaldığı sürece, (Şekil 11)’ de birerörneği görülen (Sürekli Levhalı) veya (Kafes Bağlantılı) “Birleşik kesit“ ‘lerden daha ekonomik oldukları açıktır.

Yaygın bir biçimde rastlanan endüstri yapıları, çok ağır yüklere, büyük kaldırmakapasiteli krenlere maruz değildir, kolon kesitleri yüksekliği de 500 mm

dolaylarında kalmaktadır.

Bu durumda, ekonomiklik kıyaslaması, “Profil Kesit” ile “Yapma Kesit”arasında oluşturulmaktadır.

Bu kıyaslama, ülkemiz için (I 300) profilinin yetersiz kalıp (I 380) profilinegeçilmesi durumunda başlatılmalıdır.

(I 380) ve daha yukarı profillere eşdeğer mukavemet değerli yapma kesitlerinbirim boy ağırlığında, profillere göre yaklaşık % 20∼25 dolayında azalma olur.

Dolayısıyla, çelik malzeme açısından yapma kesitle bir hayli ekonomi eldeedileceği izlenimi doğar.

Oysa, gerçekte (Kesimden kaynaklanan kayıplar), (Yapım için gerekli elektrod,elektrik vs. giderleri), (Yapım zorluğundan kaynaklanan işçilik gideri artışı) gibietkenler, yukarıda belirtilen ve kağıt üzerinde elde edilen ekonomi oranını birhayli düşürmektedir.

Çeşitli atölyelerde, şantiyelerde yapılan araştırmalar, bu tür yapma kesitlielemanların imalatında (Kesit yüksekliği ≤ 500 mm olmak şartıyla), beher“Metre Boy” için, ortalama yaklaşık 6 kg ’ lık bir çelik malzeme giderineeşdeğer munzam işçilik gideri olduğu gerçeği vurgulamaktadır.

Bu demektir ki, yapma kesitlerde gerçek birim boy ağırlığını %7∼10 oranındaarttırmak gerekir, bir başka deyişle, yapma kesitte profil kesite nazaran oluşanmalzeme ekonomisi %20∼25 değil, %10∼15 arasındadır.

Tabii ki bu malzeme ekonomisi yanında bir de zaman kaybının söz konusuolduğu gözardı edilmemelidir.

Basınç Çubukları

Kesit tesiri olarak, eksenleri doğrultusunda basınç türü normal kuvvet taşıyançubuklara basınç çubukları adı verilir.

Bu tür çubuklarla kafes sistemlerde ve bina kolonlarında çok sık karşılaşılır.

Çelik yapılarda yapılan bütün basınç elemanları burkulmaya göre hesaplanırlar(T.S. 648; DIN 4114).

Mukavemet dersinden de bilindiği üzere, prizmatik enkesite sahip bir basınççubuğun, orantılılık bölgesi sınırları içinde, burkulmadan emniyetle taşıyabileceğieksenel basınç kuvveti (Euler Kritik Yükü),

Euler burkulma bağıntısıyla belirlenir.

18.11.2015

23

Kritik burkulma gerilmesi,

olarak hesaplanır (Euler Kritik Burkulma Gerilmesi).

Bu değerler yukarıdaki bağıntıda yerine konur ise, kritik burkulma gerilmesi;

olur.

Gerilme – Narinlik Diyagramı

20 λp=114,8 λ

σk,emn

σpEuler Hiperbolü

Taşıma Yükü Yöntemine Göre σk

σ

Basınç Çubuklarında Genel Hesap Yöntemi (T.S. 648)

(Plastik Narinlik Sınırı)

olmak üzere,

• Söz konusu bu bağıntılar çelik cinsi ne olursa olsun geçerlidir.

• T.S. 648, ω yöntemine göre hesabı da kabul etmektedir.

• Elastik bölgesi içinde yapılan Euler Tipi Burkulma durumunda basınç emniyetgerilmesi;

olarak hesaplanacaktır.

Tek Parçalı Basınç Çubukları

Tek parçalı basınç çubukları ifadesi içinde bileşik kesitler de sayılabilir (Tek parçalısayılabilmesi için parçalar birbirlerine e ≤ emax aralıklı bulonlarla veya süreklikaynak dikişiyle bağlı olmalıdır).

� Tek Parçalı Basınç Çubukları Enkesitlerine ait Örnekler ;

en azbirsimetrieksenivar

simetriekseniyok

• Burkulma Boyları ( sk ) : sk = β.L (L = Çubuk Boyu)

1) Uçlarda Mesnetlenme Şeklinin Etkisi:

2,02,11.01,20,80,65Hesap β

2,02,01,01,00,70,5Teorik β

UçlarınMesnetŞekilleri

18.11.2015

24

2) Ara Bağlantıların Etkisi ;

Ara bağlantıların bulunması : Bir kafes kirişin üst (basınç) başlığını bağlayanaşıklar, duvarlarda kuşaklar, vb.

Basınç çubuğu değişik doğrultularda değişik burkulma boylarına sahip olabilir.Yani skx ≠ sky olabilir.

x ve y eksenlerine dik doğrultuda Çubuk Burkulması

• Gerilme Kontrolu Türü Problemler ;

x ve y asal eksenler olmak üzere;

(Tek hadde profilleri için tablodan alınır)

(Tek hadde profilleri için tablodan alınır)

x ve y asal eksenler değillerse (korniyerlerdeki gibi) benzer işlemler asaleksenler için yapılır.

• Boyutlama Türü Problem:

Bir denklem ve iki bilinmeyen vardır.

1) Genel Yöntem :

ω0 = 1 alınarak

F = (1,5 ~2)F0 hesaplanır. Profil seçilir.Gerilme kontrolu türü problemdeki adımlar burada da tekrarlanır.

2) Domke Yöntemi : Bu yöntemde profil türü önceden bellidir.

hesaplanır. Tablodan profil seçimi yapılır.(F0 , i0) bulunur ve λ0 = sk / i0 hesaplanır.

F ve F0 ‘ın benzer alanlar olmalarından dolayı,

Kesit seçimi yapılır.Gerilme kontrolu türü problemdeki adımlar aynentekrar edilir.

3) Güvenle Taşınabilen Kuvvetin Hesabı:

Gerilme kontrolu türü probleme benzer durum burada da söz konusudur.

λmax ve ω bulunduktan sonra ;

belirlenir.

Çubuğa gelen N basınç kuvveti N ≤ Nemn olmalıdır.

Örnek 1:

Enkesiti [ 300 olan bir basınç çubuğunun sistem şeması görülmektedir.Çubuğun emniyetle aktarabileceği basınç kuvvetini bulunuz.Kuvvet YD1 (EY)‘de hesaplanacaktır. Malzeme Ç. 37 (Fe 37) çeliğidir.

y x

4,5 mx y y

9 m

x x4,5 m

y

N

18.11.2015

25

x – x Eksenine Dik Burkulma ;

y – y Eksenine Dik Burkulma ;

Örnek 2:

2 [ 160 ‘dan bileşik olarak yapılmış bir basınç çubuğunun yükü ve taşıyıcı sistemşeması verilmiştir.Gerekli kontrolları yapınız.Kuvvet YD1 (EY)‘ de verilmektedir. Malzeme Ç. 37 (Fe 37) çeliğidir.

x y

y x

x x

4 m

y

N = 20 t

y x

x y

x – x Eksenine Dik Burkulma;

y – y Eksenine Dik Burkulma ;

Örnek 3:

N = 13 t’ luk yük taşıyacak çelik (Ç.37) (Fe 37) bir basınç çubuğunda burkulmaboyları sk=skx=sky=2,20 m olup tek köşebent olarak boyutlayınız.Kuvvet YD2 (EIY)’ de verilmektedir

Tek hadde profilinden yapılmış basınç çubuklarında,özellikle skx = sky ise Domke yöntemi hızlı boyutlamaolanağı sağlar.

(ξ, η asal eksenler)

ξ y η

η

yξ

x y

Örnek 4:

Şekilde bileşik enkesiti ve taşıyıcı sistem şeması verilen basınç çubuğunda gereklikontrolları yapınız.

Kuvvet YD2 (EIY)’ de verilmektedir. Malzeme Ç. 52 (Fe 52) çeliğidir.

[220xG1

yG1

G1

GG2

x1

x2x

[180

y1 y y2

sk = skx = sky = 325 cm

N = 105 t

N = 105 t

e

x x

y

y

3,25 m

F(cm2

)e

(cm)Ix (cm4) Iy (cm4)

[ 180 28 1,92 1350 114

[ 220 37,4 2,14 2690 197

• Ağırlık Merkezinin (x1 , y1) Eksenlerine Göre Yeri ;

18.11.2015

26

Çok Parçalı Basınç Çubukları

Çok parçalı ve tek parçalı basınç çubukları arasında fark ;

N N N N

Ara Bağlantısız →Tek Parçalı Ara Bağlantılı → Çok Parçalı

� Ekonomik yada konstrüktif nedenlerle düzenlenirler.

� İki değişik türde ara bağlantı (Enine bağlantı) yapılır.

- Çerçeve Bağlantı : Moment Alabilen Bağlantı

- Kafes Bağlantı : Moment Alamayan Bağlantı

Her iki tür bağlantıda da birleşim aracı Bulon veya Kaynak olabilmektedir.

Çerçeve Ara Bağlantılı Çubuk Kafes Ara Bağlantılı Çubuk

x x

ey

y

s1

ey

y

s1

d

α

x x

• Çok parçalı basınç çubukları, kaymadan meydana gelen şekil değiştirmeleride dikkate alan itibari narinlik dereceleri yardımıyla hesaplanırlar.

• Standardlar, çok parçalı basınç çubuklarının hesap şekillerini, bunlarınenkesit şekillerine göre belirlenen, üç ana gruba ayırırlar :

a) I. Grup Çok Parçalı Basınç Çubukları

b) II. Grup Çok Parçalı Basınç Çubukları

c) III. Grup Çok Parçalı Basınç Çubukları

I. Grup Çok Parçalı Basınç Çubukları

I. Grup Çok Parçalı Basınç Çubuklarında, bütün enkesitin asaleksenlerinden biri (örneğin : x – x ekseni ), bütün çubukların ağırlıkmerkezlerinden geçer ve her birinin kenarlarına paralel x veya y eksenlerindenbiriyle çakışır (Bu çakışan eksene Malzeme Ekseni denir).

Enkesit Örnekleri

x x

x x

x x(*)

• Hesap Adımları:

x – x Malzeme Eksenine Dik Burkulma : Tek parçalı basınç çubuğunburkulması gibi hesaplanır.

ix farklı enkesitli çubuklar durumu (*) dışında direk profil tablolarından alınabilir.

Farklı enkesitli çubuklardan oluşması durumunda, önce

belirlenir. Buradan hesaplanır.

Daha sonra bulunur.

18.11.2015

27

y – y Malzemesiz Eksene Dik Burkulma : Kayma şekil değiştirmesinidikkate alan λyi itibari narinlik derecesi ile hesaplanır.Önce tüm kesitin Iy atalet momenti değeri hesaplanır.

(Kayma şekil değiştirmeleri sebebiyleyalnız başına kullanılması uygun değildir)

(Çerçeve ara bağlantı olması durumunda)

(Kafes ara bağlantı olması durumunda)

λ1 değerinin alabileceği üst sınır değerleri:

(m: I. Grup Basınç Çubuklarında Parça Sayısı)

(Gerilme Kontrolu Türü Problemlerde)

(Emniyetle Taşınabilen Kuvvet Problemlerinde)

Kesit seçimi yapılır.Seçilen kesitte Gerilme Kontrolu yapılır(Boyutlama Türü Problemde)

Not : skx = sky ve burkulmanın x – x eksenine dik düzlemde oluşacağıbelli ise Domke Yöntemi kullanılabilir.

• Özel Durumlar :

1) I. Grup 2 Parçalı Basınç Çubuklarında, iki profilin arası, bağlantı levhasıkalınlığına eşit ise (şekilde birinci satırda), ayrıca bu profillerin aralarına,enleme ara bağlantılara ek olarak, aralıkları ≤15i1 olan ilave tali bağlantıelemanları konuluyor ise : λyi = λy alınabilir (Tek parçalı basınç çubuklarındaolduğu gibi)

≤15i1 ≤15i1 ≤15i1s1

2) Eşit kollu köşebentler, yüksek gövdeli “ T “ profiller ve farklı kolluköşebentlerin kısa kollarının yan yana gelmeleri özel durumunda, profillerinaralığı bağlantı levhası aralığını aşmıyor ise ve skx = sky ise, hesap yalnızλx narinliğine göre yapılabilir (λy> λyi daima).

x x

λx→ ω Pratikte bu tür çubuklarla çok sık karşılaşıldığından (Özellikle KafesGövdeli Sistemlerde) hesaplanmalarında büyük ölçüde bir kolaylık getirir.

II. Grup Çok Parçalı Basınç Çubukları

II. Grup Çok Parçalı Basınç Çubuklarında, bütün parçaların ağırlıkmerkezlerinden geçen bir asal eksen (malzeme ekseni) bu tür çubuklarda dabulunur.Ancak bu grupta malzeme ekseni, çubukların kenarlarına paralel kendi x ve yeksenlerinden biriyle çakışmazlar.

( a ) ( b ) ( c )

x x x

x x 0 x

Enkesit eşit yada farklı kollu 2 köşebentten oluşabilir.(a) ve (b) durumlarında ara bağlantı elemanlarının doğrultuları şaşırtmalı konur.Çatı makaslarında ara örgü çubukları var ise, skx = 0,75L alınmalıdır.

(c) enkesit şekli yalnız eşit kollu köşebentlerle yapılabilir.

• Hesap Adımları :

II. Grup Basınç Çubuklarında, genellikle tek bir sk söz konusu olduğundan,toplam kesitin x – x eksenine göre hesap yapılması yeterlidir (λx > λyi).

Burada sorun ix olarak hangi değerin alınacağıdır.(a) ve (c) türü enkesitler de, ix olarak tek parçanın iξ atalet yarıçapı değerikullanılmalıdır.

y

yξ = x η

x x

η ξ = x

(b) türü enkesitte, toplam kesitin x – x asal ekseni, parçaların birbirinin asaleksenleri ile çakışmaz.

Bu durumda farklı kollu köşebentlerin enkesit özelliklerinden yararlanılır.

Önce, farklı kollu köşebendin uzun koluna paralel 0 – 0 eksenine göre I0 AtaletMomenti hesaplanır.

t ey

0 y1 x

y1

x

0

Her durumda :

Tek bir sk söz konusu olduğundan, (a) ve (c) türü enkesitlerde boyutlama içinDomke Yöntemi uygundur. Genel yöntem de kullanılır.Gerilmenin tutması dışında, bağlantı aralıkları bakımından λ = (s1/i1) ≤ 50olmalıdır ( i1 = iη ).II. Grup Basınç Çubukları yalnız Çerçeve Bağlantılıdır.

18.11.2015

28

III. Grup Çok Parçalı Basınç Çubukları

Malzeme ekseni olmayan çok parçalı basınç çubukları bu gruba girer.

• Hesap Adımları:

Her iki asal eksene göre burkulma hesabı, I. Grup Çok Parçalı Basınççubuklarının y – y eksenine göre hesabı gibi, itibari λyi , λxi narinlikderecelerine göre yürütülür.

(Emniyetle Taşınabilen Kuvvet)

Boyutlamada genel hesap yöntemi kullanılır.

• Bağlantı Aralıkları Üst Sınırları ;

olmalıdır.

i1 değeri, köşebentler için her iki doğrultuda i1 = iη alınır.

Farklı türden parçalarda ( [ ve T gibi ) i1 her iki doğrultuda değişiktir.

Bununla birlikte, güvenlik tarafında kalan bir yaklaşımla i1 = i1min alınabilir.

Konstrüktif bakımdan, enkesit biçimleri (d-e-f-g) türünden olan III. Grup ÇokParçalı Basınç Çubuklarında, enkesitin dikdörtgen biçimini koruyabilmesi için arabağlantı levhaları dışında, her kat hizasına ya kat levhası yada çubuk ekseninedik köşegen konulur.

Ara Bağlantı Elemanlarının Hesabı

Ara bağlantı elemanlarının hesabı itibari bir Ti kesme kuvvetine göre yapılır.

Çerçeve türü ara bağlantılı çubuklarda, e > 20i1 ise Ti itibari kesme kuvveti,

kadar arttırılır.

• Kafes Ara Bağlantılı Basınç Çubukları ;

(a) (b) (c)

α s1 α α s1

s1

s1 s1

18.11.2015

29

Köşegen ara bağlantılı çok parçalı basınç çubuklarında Ti itibari kesme kuvvetiköşegenlere,

(nD : aynı bir kesitteki köşegen ara bağlantı sayısı)

değerinde bir çekme ve basınç kuvveti olarak yüklenir.

Gerek köşegen ve gerekse uçlardaki birleşim araçları bu kuvvete göre hesaplanır.

Ara bağlantılar tali taşıyıcı elemanlar olduklarından, eksenleri düğüm noktalarındaaynı bir noktada kesişmeyebilir ve bulonla bağlanabilirler (n≥2 koşulusağlanmayabilir).

Çubuk eksenine dik konumlu örgü çubukları (a) türünde herhangi bir kuvvettaşımayıp yalnız s1 boyunu kısaltırlar.

(c) türü kafes örgüde ise Nv = ND . sinα < ND değerinde kuvvet taşırlar.

Dikmeler ve birleşimleri hesaplanmaz. Köşegenlere eş kesitte alınır, birleşimleride aynen köşegenlerinki gibi yapılır.

Gerek köşegen ve gerekse dikmeler ya lama, yada köşebent enkesitli alınırlar.

nD > 1 ise, köşegenler paralel konulmalıdır.

Çapraz düzenleme basınç çubuğunda burulma yaratır.

� Çerçeve Ara Bağlantılı Basınç Çubukları:

Çerçeve ara bağlantılı çok parçalı basınç çubuklarında, her ara bağlantı ya tek birbağ levhasıyla (I. Grup örnekler birinci satır, II. Grup örnekleri birinci satır), yadabirden çok sayıda bağ levhasıyla düzenlenir.

� Ti Kesme Kuvvetinin Ara Bağlantılara Etkisi ;

e/2 e/2

N T Ti/2 Ti/2

T’T T s1/2

T’ m = 2T’

T’ T s1/2

T

N T Ti/2 Ti/2

2e/3 e/3 e/3 2e/3 5e/6 e/6 e/2 e/2 e/6 5e/6

Ti/3 Ti/3 Ti/3 Ti/4 Ti/4 Ti/4 Ti/4

T T T’’ T’ T’’

T T s1/2 T’’ T’ T’’

m = 3 m = 4

Ti/3 Ti/3 Ti/3 Ti/4 Ti/4 Ti/4 Ti/4

Aynı bir enkesitteki bağ levhası sayısı > 1 ise T kesme kuvveti bunlara(Bağ Levhalarına) dağıtılır.

Aralarında yalnız bir levhanın girebileceği kadar aralık bulunan 2 parçalı I. GrupÇok Parçalı Basınç Çubuklarında (Enkesit örnekleri, birinci satır), bağlantılevhası daha çok bir besleme levhası niteliğinde olup ayrıca kontrolu gerekmez.

Bu tür çubuklarda bağlantı hesabı birleşim aracı hesabından ibarettir.

Birleşim Aracı (Bulon, Kaynak)

değerindeki kuvveti aktarabilmelidir.

Bazı III. Grup Çok Parçalı Basınç Çubukları da (Enkesit örnekleri, birinci satır),x – x eksenine göre burkulmada, yukarıda bazı I. Grup Çok Parçalı BasınçÇubukları için açıklanan biçimde ara bağlantı hesabı içerirler.

Diğer bütün durumlarda aşağıda açıklanan ara bağlantı hesabı yapılır.

� Birleşim Aracı Bulon İse ;

e s1

e1

eb

T g d1 ee1

c t

s1

h

(nL : Bağ levhası sayısı Örnekte 2 adettir.

e ve e1 aralıklarına dikkat

Bağ levhasında kontrol:

Bazı ülkelerin şartnameleri τL kontrolü de öngörür.

Bulon kontrolları:

V

V

V

H

H

T1 M1 b

18.11.2015

30

f Katsayıları Tablosu

0,5330,4000,8005

0,6430,4500,9004

0,8000,5001,0003

1,0000,5001,0002

İki SıralıBir Sıralıİlk Sıradaki

Perçin (bulon) Sayısı

(Şekillerde 3)

� Birleşim Aracı Kaynak İse:a) Kaynak Dikişi Çubuk Eksenine Paralel (Köşeler a Kadar Dönülüyor):

h

s1

s1

e

a aT

T

c

g

t

(nL : Bağlantı levhası sayısı,örnekte: 2, ayrıca c değerinin büyütülmemesi yararlıdır.Levhada kontrol gereksizdir.

Ayrı ayrı < 0,75 t/cm2 (Ç.37) değiller ise,

b) Kaynak Dikişi Üç Kenarda ;

c/2

2

2

1l’2

a

a

a T g

Kaynak dikişlerinde basitleştirilmişHesap yöntemi kullanılır.

Bazı ülkelerin yönetmelikleri bu durumda levhada da gerilme kontroluyapılmasını öngörürler.

c) Küt Kaynak Dikişi Durumu:

v T1 g

c

t

Levhada kontrolgereksizdir.

d) Profil Parçasıyla Ara Bağlantı Kaynakları:

c

1

1

1

2

22

2

hb

e b

h2

Genellikle artan profil parçalarıkullanılır.h = hb olmalıdır.Bağlantı profilinde kontrolgereksizdir.Kaynak dikişlerinde kontrolbasitleştirilmiş yöntemle yapılır.

Köşeler a2 kadar dönülmüş,l2 = b

18.11.2015

31

Ç. 37 (Fe 37) Çeliği İçin ω Burkulma Katsayılarıλ 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

10 - - - - - - - - - -

20 1,02 1,03 1,03 1,04 1,05 1,06 1,06 1,07 1,08 1,08

30 1,09 1,10 1,11 1,11 1,12 1,13 1,14 1,15 1,15 1,16

40 1,17 1,18 1,19 1,20 1,20 1,21 1,22 1,23 1,24 1,25

50 1,26 1,27 1,28 1,29 1,30 1,31 1,32 1,33 1,34 1,35

60 1,36 1,37 1,38 1,39 1,40 1,41 1,43 1,44 1,45 1,46

70 1,47 1,49 1,50 1,51 1,53 1,54 1,55 1,57 1,58 1,59

80 1,60 1,62 1,64 1,65 1,67 1,69 1,70 1,72 1,74 1,75

90 1,77 1,79 1,81 1,82 1,84 1,86 1,88 1,90 1,92 1,94

100 1,96 1,99 2,01 2,03 2,05 2,08 2,10 2,13 2,15 2,18

110 2,20 2,23 2,26 2,29 2,32 2,35 2,38 2,41 2,45 2,48

120 2,51 2,55 2,59 2,63 2,66 2,71 2,75 2,79 2,84 2,88

130 2,93 2,98 3,03 3,07 3,12 3,17 3,21 3,26 3,31 3,36

140 3,40 3,45 3,50 3,55 3,60 3,65 3,70 3,75 3,80 3,86

150 3,91 3,96 4,01 4,07 4,12 4,17 4,23 4,28 4,34 4,39

160 4,45 4,50 4,56 4,61 4,67 4,73 4,79 4,84 4,90 4,96

170 5,02 5,08 5,14 5,20 5,26 5,32 5,38 5,44 5,50 5,57

180 5,63 5,69 5,75 5,82 5,88 5,94 6,01 6,07 6,14 6,20

190 6,27 6,34 6,40 6,47 6,54 6,60 6,67 6,74 6,81 6,88

200 6,95 7,02 7,09 7,16 7,23 7,30 7,37 7,44 7,51 7,59

210 7,66 7,73 7,81 7,88 7,95 8,03 8,10 8,18 8,25 8,33

220 8,41 8,48 8,56 8,64 8,72 8,79 8,87 8,95 9,03 9,11

230 9,19 9,27 9,35 9,43 9,51 9,67 9,67 9,76 9,84 9,92

240 10,00 10,09 10,17 10,26 10,34 10,43 10,51 10,60 10,68 10,77

250 10,86 - - - - - - - - -

Ç. 52 (Fe 52) Çeliği İçin ω Burkulma Katsayılarıλ 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

10 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,01 1,02 1,03 1,03 1,04

20 1,05 1,06 1,07 1,08 1,09 1,10 1,11 1,11 1,12 1,13

30 1,14 1,15 1,16 1,17 1,18 1,19 1,20 1,22 1,23 1,24

40 1,25 1,26 1,27 1,28 1,30 1,31 1,32 1,33 1,35 1,36

50 1,37 1,39 1,40 1,41 1,43 1,44 1,46 1,47 1,49 1,50

60 1,52 1,54 1,55 1,57 1,59 1,60 1,62 1,64 1,66 1,68

70 1,70 1,72 1,74 1,76 1,78 1,80 1,83 1,85 1,87 1,90

80 1,92 1,95 1,97 2,00 2,03 2,06 2,08 2,11 2,15 2,18

90 2,21 2,24 2,28 2,32 2,35 2,39 2,43 2,47 2,52 2,56

100 2,61 2,65 2,70 2,75 2,81 2,86 2,92 2,98 3,04 3,10

110 3,15 3,21 3,27 3,33 3,39 3,45 3,51 3,57 3,63 3,69

120 3,75 3,81 3,88 3,94 4,01 4,07 4,14 4,20 4,27 4,34

130 4,40 4,47 4,54 4,61 4,68 4,75 4,82 4,89 4,96 5,03

140 5,11 5,18 5,25 5,33 5,40 5,48 5,55 5,63 5,71 5,78

150 5,86 5,94 6,02 6,10 6,18 6,26 6,34 6,42 6,50 6,59

160 6,67 6,75 6,84 6,92 7,01 7,09 7,18 7,27 7,35 7,44

170 7,53 7,62 7,71 7,80 7,89 7,98 8,07 8,16 8,25 8,35

180 8,44 8,54 8,63 8,73 8,82 8,92 9.01 9,11 9,21 9,31

190 9,41 9,50 9,60 9,70 9,81 9,91 10,01 10,11 10,21 10,32

200 10,42 10,53 10,63 10,74 10,84 10,95 11,06 11,16 11,27 11,38

210 11,49 11,60 11,71 11,82 11,93 12,04 12,16 12,27 12,38 12,50

220 12,61 12,73 12,84 12,96 13,07 13,19 13,31 13,43 13,54 13,66

230 13,78 13,90 14,02 14,14 14,27 14,39 14,51 14,63 14,76 14,88

240 15,01 15,13 15,26 15,38 15,51 15,64 15,77 15,90 16,02 16,15

250 16,28 - - - - - - - - -

Ç. 37 (Fe 37) Çeliği İçin Değerleriλ 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 λ

10 - - - - - - - - - - 10

20 20,4 21,4 22,4 23,6 24,6 25,7 26,8 27,9 29,0 30,1 20

30 31,2 32,4 33,4 34,6 35,7 36,9 37,9 39,2 40,4 41,5 30

40 42,7 43,8 45,0 46,3 47,4 48,7 50,0 51,3 52,4 53,7 40

50 55,0 56,3 57,7 58,8 60,1 61,5 62,9 64,2 65,6 67,0 50

60 68,4 69,8 71,2 72,7 74,1 75,5 77,0 78,4 80,2 81,6 60

70 83,1 84,6 86,4 87,9 89,4 91,2 92,8 94,3 96,2 97,7 70

80 99,6 101 103 105 107 108 110 112 114 116 80

90 118 120 121 123 125 127 130 132 134 136 90

100 138 140 142 144 146 148 151 153 155 158 100

110 160 162 165 167 169 172 175 179 181 184 110

120 187 190 193 196 200 203 206 209 213 216 120

130 219 223 226 230 233 237 240 241 248 251 130

140 255 258 262 266 269 273 277 281 285 289 140

150 292 296 300 304 308 312 316 320 325 329 150

160 333 337 341 345 349 354 358 362 367 371 160

170 376 380 385 389 393 398 402 407 422 416 170

180 421 426 430 435 440 445 449 455 459 464 180

190 469 474 479 484 489 494 499 504 509 515 190

200 520 525 534 536 541 546 552 557 562 568 200

210 573 579 584 590 595 601 606 612 618 623 210

220 629 635 640 646 652 658 664 670 676 682 220

230 687 693 699 706 712 718 724 730 736 742 230

240 749 755 761 767 773 780 786 793 769 806 240

250 812 - - - - - - - - - 250

Ç. 52 (Fe 52) Çeliği İçin Değerleriλ 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 λ

10 - - - - - - - - - - 10

20 20,6 21,6 22,8 23,8 24,9 26,0 27,1 28,2 29,4 30,6 20

30 31,6 32,8 33,9 35,1 36,3 37,5 38,6 39,9 41,1 42,4 30

40 43,6 44,7 46,0 47,3 48,6 49,9 51,2 52,5 53,9 55,2 40

50 56,6 58,1 59,5 60,9 62,3 63,9 65,2 66,7 68,4 69,8 50

60 71,2 72,9 74,4 76,1 77,9 79,3 81,1 82,9 84,4 86,2 60

70 88,0 89,8 91,6 93,5 95,3 97,2 99,1 101 103 105 70

80 107 109 111 113 115 117 119 121 124 126 80

90 129 132 135 138 141 147 147 150 153 156 90

100 159 162 166 169 172 175 179 182 185 189 100

110 192 196 200 203 207 210 214 218 222 225 110

120 229 233 237 241 245 249 253 257 261 265 120

130 269 273 277 282 286 290 295 299 303 307 130

140 312 317 321 325 330 335 339 344 349 353 140

150 358 363 368 373 378 383 387 392 397 402 150

160 407 413 418 423 428 433 439 444 449 454 160

170 460 465 471 476 482 487 493 499 504 510 170

180 516 521 527 533 539 545 551 557 562 569 180

190 574 581 587 593 590 605 611 618 624 630 190

200 637 643 650 656 662 669 675 682 689 695 200

210 702 709 715 722 729 736 743 750 756 763 210

220 770 777 784 792 799 806 813 820 827 834 220

230 842 849 857 864 871 879 886 894 902 909 230

240 917 924 932 940 947 955 963 971 979 987 240

250 990 - - - - - - - - - 250

Örnek 1:

[260

240e e1

1 y 1

tb

x x

1 y 1

Şekilde enkesiti verilen, çerçeve türü ara bağlantılıbasınç çubuğunda (Ç. 37)(Fe 37), N = 45 t (YD1)(EY),sk = skx = sky = 7 m olduğuna göre,

a) Gerekli irdelemeyi yapınız.

b) Ara bağlantı levhalarını Uygun Bulonlu veKaynaklı olarak hesaplayınız ve düzenleyiniz.

Profil Tablosundan, [ 260 için:

x – x Eksenine Dik Burkulma:

y – y Eksenine Dik Burkulma:

Çerçeve türü ara bağlantıda, bağ levhalarının çubuk ekseni doğrultusunda s1 aramesafelerinin belirlenmesi:

18.11.2015

32

İtibari narinlik derecesi :

b-1) Bağ Levhalarının Uygun Bulonlu Olarak Hesap veDüzenlenmesi:

hx x

y

y240

c 8 mms1

s1 w

b g

40606040

g = (0,8 – 1,0).h = 0,8.260 = 208 mmg = 200 mm ve t = 8 mm seçilmiştir.Seçilen M16 Uygun Bulon

Bağ Levhasında Gerilme Kontrolu :

e = 19,28 cm < 20.i1= 20.2,56 = 51,2 cm

Bulonların Kontrolu :

Hmax

Hmax

b = 120

V1

V1

V1

T1 M1

Bir Bulona Gelen Kuvvetler :

b-2) Bağ Levhalarının Kaynaklı Olarak Hesap ve Düzenlenmesi:

c=200

g = 200

5.200

a = 5 mm < 0,7.8 = 5,6 mm

M1 = T1.(c / 2) = 4,51.(20 / 2) = 45,1 tcm

Kaynak köşelerde döndüğünden

Lk = Lk’ = g olarak alınır.

Kıyaslama gerilmesinin tutmayacağı kesindir. Bu sebeple 2 önlem alınır.

Önlem 1) Kaynaklar Bağ Levhalarının Eksene Dik KenarlarındaDevam Ettirilir:

1 1

2 2 200

5

c=200

TS 3357 uyarınca, 1 dikişlerinin bir kuvvet çiftinedönüşen momenti, 2 dikişinin kesme kuvvetiniaktardığı kabul edilir.

1 Dikişlerinin her birinde :

2 Dikişlerinde:

18.11.2015

33

Önlem 2) Bağ Levhasının c Boyutu Azaltılır (20 mm > 3a)Bindirme Payı İle: c = 100 mm Alınır.

100 5

200

20 60 20

Kaynak ilk durumla aynı olup,

Gerilme 0,75 t/cm2 ‘ den küçük olduğu için kıyaslama gerilmesi kontrolu yapılmaz.

b-2’) Küt Kaynak Dikişli Bağ Levhası Kullanılması Durumu:

s1

s1

g

c=60

x x

y

y

U 260 Levha 200.60.8

ÇELİK KARKAS YAPILARIN TAŞIYICI SİSTEMLERİ

A) Büyük Açıklıklı ve Az Katlı Yapılar

Aşağıda, bu iki türe giren Çelik Karkas Yapıları detaylı olarak incelemekistiyoruz.

Teknik ve kullanım gereksinmelerine uygun olarak kolonsuz ve büyük açıklıklımekanlara ihtiyaç duyulan, çok çeşitli tip ve şekillerde yapılan, çelik karkas sanayiyapıları, atölye ve sergi yapıları ile spor salonları, uçak hangarlarını 2 Ana Grubaayırmak mümkündür.

1) Tek Açıklıklı ve Tek Katlı Çelik Yapılar

2) Çok Açıklıklı ve Tek Katlı Çelik Yapılar

1) Tek Açıklıklı ve Tek Katlı Çelik Yapılar

Şayet uzun dikdörtgen şeklinde plana sahip bir yapının Çelik Karkas olarakyapılması düşünülüyor ise;Bu durumda akla gelen yapı şekillerinden birincisi, iki kenarından alttan ankastrekolonlara mafsallı olarak oturan kafes gövdeli bir çatı makası (Şekil 12 a) yadaalttan ankastre veya mafsallı oturan sabit veya değişken kesitli dolu gövdeliçerçevelerdir (Şekil 12 b, c, d ve e).

Şekil 12) Tek Açıklıklı ve Tek Katlı Çelik Yapı Sistemleri

Bu örneklerden ankastre kolonlu olanların sanayi, hal ve hangarlardakullanılması durumunda kren kirişi ve kren yoluna da gereksinim duyulmaktadır(Şekil 13 a ve b).

Bu durumda tek katlı ve tek açıklıklı sistemleri 3 Ana Grupta incelememizgerekmektedir.

Şekil 13) Tek Açıklıklı ve Tek Katlı Krenli Çelik Yapı Sistemleri

Alttan zemine ankastre kolonların üzerine mafsallı olarak oturan çatı makası,sistem simetrik ve yükleme de simetrik olduğundan statik hesaplar açısındanherhangi bir farklılık göstermez (Şekil 14).

Bu yüzden statik hesapların aşağıdaki sıraya göre yapılması uygun olur.

a) Tek Katlı, Alttan Ankastre Kolonlara Mafsallı OlarakOturan Çatı Makaslı Sistemler :

Düşey Yüklerden Meydana Gelen Tesirlerin Hesabı :

Hesaplara önce kafes kirişte öz ağırlık ve kar yükünden meydana gelen düğümnoktası kuvvetleri bulunur.

Daha sonra kafes sistem bu yüklere göre bilinen yöntemlerden biriyle (DüğümNoktası, Rittel Kesim yöntemi gibi) çubuk kuvvetleri bulunur.

Çubuk kuvvetleri bulunduktan sonra öz ağırlık ve tam kar yükünden meydanagelen makasın mesnet reaksiyonları ve kolonun ağırlığı ile ağırlıklarını doğrudandoğruya kolona veren duvarlardan gelen toplam kolun yükü bulunur.

P = Pg + Pk

Şekil 14) Tek Açıklıklı ve Tek Katlı Kafes Gövdeli Çelik Yapı Sistemleri

18.11.2015

34

Yatay Rüzgar Yükünden Meydana Gelen Tesirlerin Hesabı :

Bilindiği gibi Yük Standardı (TS 498)’ a göre Çerçeve ve Makas düzlemineparalel doğrultuda esen rüzgarın sistem yüzeylerine olan tesirleri (Şekil 15)’ degörüldüğü gibi, yüzeyin durumuna göre değer alacak şekilde basınç veya emmeolarak tesir eder.

Şekil 15) Rüzgar Yükleri (TS 498)

Çatıya etki eden PR1– PR10 basınç ve emme kuvvetlerinin bileşkesi Rr olsun.Bunu yatay H ve düşey V bileşenlerine ayıralım.

Simetriden dolayı yatay bileşen H ’ ın yarısı sağ, yarısı da sol kolonun başına etkieder.

Böylece aslında birinci dereceden hiperstatik olan sistemde makas çubukkuvvetlerinin bulunması işlemi izostatik hale indirgenmiş olacağından, rüzgaryükleri için bilinen yöntemlerden biri yardımıyla makas çubuk kuvvetleri bulunur.

Yan duvarlara etki eden rüzgar kuvvetleri de kuşaklar aracılığıyla sol kolonaPR11– RR14 basınç, sağ kolona PR15- PR18 emme kuvvetlerini verirler.

Makasın mesnetleri kolon başları ile sabit mafsallı olarak bağlı olduğundan vemakasın alt başlığı da yatay ve doğru gittiğinden, alt başlık aldığı normal çubukkuvvetlerinden başka bir de statik bakımdan belirsiz bir X basınç kuvveti alır.

Yan duvarlara gelen rüzgar kuvvetlerinin kolonlara düzgün yayılı olarak etki ettiğive her iki kolonun yüksekliklerinin aynı, atalet momentlerinin de sabit vebirbirine eşit olduğu kabul edilirse,

Ayrıca basınç tarafındaki kolona gelen rüzgar kuvvetinin emme tarafındakinin ikikatı olduğu kabulleri ile kolon uçlarının f yatay yerdeğiştirme miktarınıhesaplarsak (qR değerleri bir kolona gelen rüzgar yükünün tamamını göstermeküzere),

Şekil 16) Rüzgar Yükleri

Buradaki bağıntılar yardımıyla f sehimleri bulunur. Bu sehim değerleri Xbilinmeyen denkleminde yerine konarak hiperstatik bilinmeyen hesaplanır.

Bulunan bu X kuvveti kafes kirişin daha evvel hesaplanan alt başlık çubukkuvvetlerine cebirsel olarak ilave edilir.

Bu suretle çatı makasının tüm çubuk kuvvetleri bulunmuş olacağından, makasınbütün çubuk kesitlerinin tayini mümkün olur.

Diğer taraftan X bilinmeyen kuvvetinin bulunması ile kolonlara gelen kuvvetlerbulunmuş olacağından, kolon ayaklarındaki Msol ve Msağ momentleri hesaplanır.

Ayrıca öz ağırlık ve kar yükünden gelen P=Pg+Pk basınç kuvvetine rüzgardanileri gelen, çoğu zaman emme bazen de basınç türü olan Vsol ve Vsağ

kuvvetlerinin cebirsel olarak toplanmasıyla Pmax= Pg+ Pk ± V basınç kuvvetihesaplanır.

Bundan sonra kolonun boyutlandırılmasında yalnız öz ağırlık ve kar yükü için(YD1)(EY) ile öz ağırlık, kar yükü ve rüzgar yükünün birlikte olması durumunda(YD2)(EIY) için kesit hesabı yapılır.

(YD1) (EY)

(YD2) (EIY)

Makas alt başlığı yardımıyla birbirine bağlanmış olan kolon başları aynı tarafaaynı miktar hareket ettikleri için kolonlar makas düzlemi içinde burkulurlar.

Bu durumda söz konusu düzlemdeki kolonun burkulma hesabında, burkulmaboyu olarak, kolon yüksekliğinin 2,1 katı alınır.

Yan duvar düzleminde ise burkulma boyu olarak kafes duvar örgüsünün verdiğien büyük mesafe alınır.

Kolonlarda kesit olarak I Profilleri, geniş başlıklı HEA, HEB Profilleri kullanılır.

Bazı durumlarda tek profilden yapılpış kolon kesitleri yeterli olmayabilir. Budurumda birkaç profilden bitişik olarak yapılmış çok parçalı kolon enkesitleri dekullanılabilir.

Şekil 17) Rüzgar Yüklerinden Dolayı f Sehim Değerinin Hesabı

18.11.2015

35

b) Tek Katlı, Kren Köprüsü Taşıyan, Alttan Ankastre KolonlaraMafsallı Olarak Oturan Çatı Makaslı Sistemler :

Şekil 18) Ankastre, Tek Katlı ve Kren Kirişli Sistemler

Bu tür bir sistemin, kren köprüsü bulunmayan sistemlerden başlıca farkı, küçükve orta ağır krenlerde kren yolu kirişini taşıyan, kolonlara kolonlara bulonlu yadakaynaklı olarak tespit edilmiş kren konsollarının bulunması ile ve konlonlarvasıtasıyla kolonlara geçen kren köprüsü yüklerinin meydana getirdiği kesittesirlerinin bulunmasıdır.

Kren arabası tam yükle yüklü olduğu durumda, kren köprüsü üzerinde, bir koloniçin en elverişsiz durumda hesaba katılmasıdır.

Bu durumda, kren yolu taşıyan kiriş konsollara Psol ve Psağ kuvvetlerini verirler.Konsollara P = 1 ton düşey yükü tesir ettiği zaman, kolon uçlarının her biriiçeriye doğru fp1 kadar hareket eder.

Basit prizmatik çubuklarda;

olarak elde edilir.

X = 1 yatay kuvvetinin bir kolon başında meydana getirdiği yatay yerdeğiştirme miktarı f1 ile gösterirsek, kolon başları seviyesinde meydana gele Xhiperstatik bilinmeyeni,

bağıntısı ile hesaplanır.

Kren köprüsünden gelip kren raylarının üstüne tesir eden Psol ve Psağ düşey kediarabası tekerlek yüklerinin 1/10 ’ u rayın üst seviyesine tesir eden yatay frenkuvveti olarak alınır.

Söz konusu yükler aynı anda her iki konsol için aynı yönde tesir ederler.

Bu yükler;

olarak alınır.

H = 1 kuvvetinden meydana gelen kolon üst seviyesi yatay hareket miktarı;

olarak hesaplanır.

Kolon başları arasındaki uzaklığın değişmemesi koşulundan hareketle deX hiperstatik bilinmeyeni;

olarak hesaplanır.

Şekil 19) Ankastre, Tek Katlı ve Kren Kirişli Sistemler

Şekil 20) Ankastre, Tek Katlı ve Kren Kirişli Sistemler

Bütün tesirler, yani öz ağırlık ve kar, soldan rüzğar, sağdan rüzğar, soldandeprem, sağdan deprem, kren yükleri kren konsollarındaki sağa ve sola doğruayrı ayrı hesaplandıktan sonra, çeşitli kombinezonlar yapılarak en elverişsizdurumlar belirlenir.

Daha sonra bu elverişsiz tesirlere göre kolon hesapları yapılır.

18.11.2015

36

c) Tek Katlı, Kren Köprülü yada Köprüsüz, Alttan Ankastre yadaMafsallı Kolonlara Oturan Dolu Gövdeli Kirişli Çerçeveler:

Kolonları alttan ankastre veya mafsallı olabilen bu dolu gövdeli çerçevelerde krenköprüsü olsun yada olmasın kolon ve kiriş kesitleri sabit olabileceği gibi, değişkende olabilirler.

Bu seçimde sistemin en ekonomik şekilde inşa edilmesi yanında mimari görünüşüde önemli rol oynar (Şekil 21).

Şekil 21) Mafsallı Mesnetli, Tek Katlı ve Dolu Gövdeli Çerçeve Sistemler

1) Tek Açıklıklı ve Tek Katlı Dolu Gövdeli Kirişli Çerçeve Sistemler:

Kolonları alttan mafsallı olması durumunda (Şekil 21) birinci derecedenhiperstatik, ankastre olması durumunda ise üçüncü dereceden hiperstatik olansistemin statik ve dayanım hesapları aşağıdaki sıraya göre yapılır.

Şekil 22) Ankastre Mesnetli, Tek Katlı ve Dolu Gövdeli Çerçeve Sistemler

Önce çerçevenin taşıyacağı yükler dikkate alınarak, basit izostatik hesapyöntemlerinden faydalanılarak veya deneyime dayanılarak kolon ve kiriş kesitleriyaklaşık olarak belirlenir.

Belirlenmiş bu kesitlere göre kolon ve kirişlerin atalet momentleri hesaplandıktanyada profil tablolarından direkt alınarak hiperstatik sistemin bilinen hesapyöntemlerine göre statik hesapları yapılır.

Dolu gövdeli sistemin kesit tesirleri belirlenir.

Bulunan bu kesit tesirleri ve daha evvelce seçilmiş olan kesitler kullanılaraksistemin özellik gösteren bölgelerinde gerilme kontrolları yapılır.

Bu kontrollar sonucu gerilmelerin emniyet gerilmelerine yakın çıkmasıdurumunda, önceden seçilmiş olan kesitlerin uygunluğu anlaşılmış olacağındanbu kesitler kullanılır.

Şayet gerilmelerin emniyet gerilmelerinden çok büyük yada çok küçük çıkmasıdurumunda ise hiperstatik sitemin ilk kesit boyutları kullanılarak belirlenmiş olankesit tesirlerine göre yeni bir boyutlandırma yapılır.

Bu yeni belirlenen kesitler kullanılarak hiperstatik sistem kesit tesirleri yenidenhesaplanır.

Bulunan bu yeni kesi tesirlerine göre gerekli gerilme kontrollar yapılır vegerekirse yukarıda yapılan adımlar tekrarlanarak taşıyıcı sistem için en uygun veekonomik boyutlandırma gerçekleştirilir.

Çerçevenin sabit kesitli olarak inşa edilmesi durumunda kolon ve kiriş kesitlerigenellikle I veya geniş başlıklı I (HEA ve HEB) profilleri olarak seçilir.

Çerçevenin değişken kesitli olması durumunda ise, genellikle kaynaklı I profillerişeklinde imal edilirler.

Bazen I (Dar başlıklı yada geniş başlıklı olarak) profilleri aşağıdaki şekildegörüldüğü gibi kesilip sürekli küt kaynak dikişleri ile birleştirilerek değişkenkesitli profiller olarak kullanılırlar (Şekil 23).

Şekil 23) Değişken Kesitli I Profilleri Enkesit Örnekleri

Dolu gövdeli çerçevelerin köşe noktalarının teşkili genellikle kaynaklı olarakyapılır. Şantiyede birleştirilecek ise o zaman bulonlu birleşim yapmak zorunluluğubulunmaktadır (Şekil 24).

Şekil 24) Değişken Kesitli I Profilleri Düğüm Noktası Birleşim Örneği (Kaynaklı)

Örnek 1: Şekilde görülen çerçeve köşesinin hesaplanması istenmektedir.Malzeme Ç. 37 (Fe 37) çeliğidir. Kesit tesirleri YD1 (EY) verilmektedir

1) Çekme Laması,2) Gövde Köşe Kaynak Dikişleri,3) Alt Başlık Küt Kaynak Dikişleri,

M=M1=11,40 tcmT=N1=18,25 tN=T2=3 t

18.11.2015

37

Birleşim Enkesitine Ait Değerlerin Hesaplanması ;

Kısım F (cm2) y (cm) F.y (cm3) F.y2 (cm4) I1 (cm4)

1 1,8.14=25,2 18,9 476,28 9001,69

2 2.0,6.28,3=33,96 0 0 0

3 1,27.17=21,59 -17,365 -374,91 6510,32

∑ 80,75 - 101,37 15512,01 2276,22

Birleşim Kesitine Etkiyen Kesit Tesirleri Değerleri ;

1 nolu Çekme Lamasında Gerilme Kontrolu ;

Kenarda :

Ortada :

Çekme Lamasında Oluşan Kuvvet ;

Çekme Lamasını Kiriş Başlığına Bağlayan Kaynak Dikişlerinde Gerilme Kontrolu ;

Çekme Lamasını Kolon Gövdesine Bağlayan Kaynak Dikişlerinde Gerilme Kontrolu ;

Not : Çekme Lamasını Kolon Başlığına Bağlayan Dış Köşe Kaynak Dikişleri HesabaKatılmaz.

2 nolu Gövde Kaynak Dikişlerinde Gerilme Kontrolu ;

Altta Bulunan Kaynakta Maksimum σ Gerilmesi Kontrolu ;

3 nolu Alt Başlık Küt Kaynak Dikişlerinde Gerilme Kontrolu ;

Kenarda :

Ortada :

Kiriş Alt Başlığından Kolona Gelecek Basınç Kuvveti ;

450 lik Yayılış Kabulü İle Kuvvet Kolon Gövdesinde ;

18.11.2015

38

Kiriş Alt Başlığı Hizasında Rijitlik Elemanlarını Kolon gövdesine Bağlayan KaynakDikişlerinde Gerilmesi Kontrolu ;

Çerçeve köşesinde takviyeye gerek bulunmamaktadır. Buna rağmen çerçeveköşesinde buruşma tahkiki yapılacaktır.

Euler Buruşma Gerilmesi ;

olduğundan

olur.

İdeal Kıyaslama Gerilmesi ;

Buruşma Güvenliği ;

olarak elde edilir.

ise ;

YD1 (EY) yüklemesinde ;

YD2 (EIY) yüklemesinde ;

ise ;

YD1 (EY) yüklemesinde ;

YD2 (EIY) yüklemesinde ; olmalıdır.

olduğundan,

olduğundan gövde deburuşma olmayacaktır.

2) Çok Açıklıklı ve Tek Katlı Dolu Gövdeli Kirişli Çerçeve Sistemler:

Özellikle boyu yanında genişliği de fazla olan endüstri yada hal yapılarında tekaçıklıklı dolu gövdeli yada kafes gövdeli sistemler yeterli olamazlar.

Bu gibi durumlarda birden çok açıklıklı çelik konstrüksiyonların kullanılmasıuygun olur.

Bu sistemleri çatı konstrüksiyonlarına göre iki gruba ayırmak mümkündür.

a) Kırma Kirişli ve Kafes Gövdeli Çatı Sistemleri :

Bu sistemler eşit açıklıklı, dolu gövdeli yada kafes gövdeli kirişli birkaççerçevenin yan yana getirilmesiyle elde edilmişlerdir (Şekil 25 a ve b).

Şekil 25) Kırma Kirişli ve Kafes Gövdeli Çatı Sistemleri

Bazen de büyük açıklıklı bir orta göz ile bu gözün iki yanında daha küçük açıklıklıiki yan gözden oluşmuş çerçeve sistemler şeklinde teşkil edilebilir (Şekil 26).

Bu tür konstrüksiyonlarda ekseriye pandül (sarkaç) kolonlara oturan iki mafsallıkirişlerle oluşturulan yan gözler;

Ana kolonlara oturan (yaslanan) statik açıdan izostatik üç mafsallı çerçevelertarzında inşa edilirler. Yan çerçevelerde kolon ve kiriş kesitlerinde genellikle daryada geniş başlıklı I profilleri kullanılır.

Şekil 26) Birlikte Kullanılan Dolu ve Kafes Gövdeli Taşıyıcı Sistemler

Orta ve kenar gözlerde gerek açıklıkların fazla oluşu ve gerekse yüklerin fazlalığınedeniyle tüm kolonların ve kirişlerin kafes gövdeli olarak teşkil edilmelerigerekebilir.

Alttan ankastre olan bu kolonlar rijitlikleri nedeniyle rüzğar kuvvetlerinintaşınmasına da yardımcı olurlar (Şekil 27).

Şekil 27) Kolon ve Kirişlerin Tümünün Kafes Gövdeli Olduğu Taşıyıcı Sistemler

18.11.2015

39

Kafes şeklinde oluşturulan kolonların üst kısımları, ağır krenlerin bulunmasıdurumunda, yatay çarpma ve fren kuvvetlerinden meydana gelen titreşimetkilerini azaltmak düşüncesiyle, bazen pandül (sarkaç) kolon tarzında teşkil edilir(Şekil 28).

Şekil 28) Ağır Krenli Kafes Gövdeli Taşıyıcı Sistemler

3) Şed (Testere Dişli) Çatı Sistemleri :

Üçgen formunda birden çok kafes kirişin, kendilerine mesnet görevi gören,kolonlar üzerine oturtulmaları şeklinde elde edilen çerçeve sistemlerineŞed Sistemleri adı verilir (Şekil 29).

Üste konulan kafes kirişlerin eğimleri fazla yada dik olan yüzeyleri cam ilekaplanarak bina iç kısmının aydınlanması sağlanmış olur.

Eğimi az olan diğer yüzeyler ise normal çatı kaplamaları ile örtülür.

Sanayi yapılarında özellikle aydınlatma açısından sağladığı kolaylıklardan dolayıçok sık kullanılan şed sistemlerinde geniş bir alanın kolonsuz geçilmesi aşağıdakişekillerde sağlanır.

Şekil 29) Şed (Testere Dişi) Çatı Sistemleri

Cam yüzeylerin eğik olması durumunda, bina boyuna doğrultusundaki arakolonlardan bazıları kaldırılır.

Buna karşılık şed makaslara ara mesnet görevini üstlenmek üzere, uçlarından,yerinde bırakılan kolonlara mesnetlendirilmiş dolu gövdeli kirişler yada kafesgövdeli sistemler kullanılır.

Cam yüzeyinin dik olması durumunda ise bina boyuna doğrultusundaki arakolonlardan kaldırılanların taşıyıcılık fonksiyonu, bu cam yüzeyinde oluşturulankafes kirişler üstlenir.

Böyle ara kolonların kaldırılması işlemini diğer çok açıklıklı çerçeve sistemlere deuygulamak, yeterli bir taşıyıcı bulmak koşulu ile her zaman mümkündür.

Çoğu zaman bu taşıyıcılık görevini, genellikle kafes kiriş şeklinde olan, krenkirişleri üstlenir.

Bu şekilde ara kolonların kaldırılması sonucunda bu kolonların yükünü de taşımakzorunda olan diğer kolonlar ve bunların oturduğu temeller epeyce ağır olur.

Duvar Oluşumları :

Şekil 30) Kalkan ve Yan Duvar Oluşumu

Büyük açıklıklı ve az katlı çelik karkas yapıların, sanayi yapılarında, fabrikainşaatlarında, sergi ve resim salonlarında, spor salonlarında, uçak hangarları ve halyapılarında çok sıklıkla kullanılmaktadır.

Bu tür yapıların her birinin kullanım amaçlarına göre değişik türde dolgu malzemeliduvarların oluşturulması gerekmektedir.

Bazı durumlarda da bir yada birkaç yanı açık yapı durumu da düşünülebilir.

Bu yapıların duvar oluşumlarında kullanılan temel dolgu malzemeleri, tuğla, betonbriket, ytong, hafif beton blokları, trapezoidal alüminyum levha, vs olabilir.

Çelik karkas yapılarda çerçevelerin açıklıkları ve aralıklarının büyüklüğü sebebiyle,duvarlar hangi yapı malzemesi ile örtülürse örtülsün gerek çerçeve düzlemlerineparalel dış duvarlar (Kalkan Duvarlar) da ve gerekse çerçeve düzlemine dik dışduvarlar (Yan Duvarlar) da bir kuşaklama sistemine gereksinim duyar (Şekil 30).

Kalkan ve yan duvarların tuğla ile örülmesi durumunda bu duvarların yatayrüzğar etkilerine güvenle dayanabilmesi için, kuşaklarla en fazla 15 ila 16 m2

alanlı kısımlara bölünmesi gerekmektedir.

Tuğla ile örülen duvarların bir tuğla kalınlığında olması durumunda, yataykuşakların kesitleri genellikle, gövdesi yatay olarak yerleştirilen U ve I profilleriolur ve bunlar düşey kuşaklara mafsallı olarak tespit edilir (Şekil 31).

Şekil 31) Kalkan ve Yan Duvar Kuşak Oluşumu

Bu kuşaklar kendilerine gelen yatay rüzğar etkilerine göre, düzgün yayılı yükleyüklü basit kiriş gibi hesaplanarak boyutlandırılır.

Böylelikle kendilerine gelen yatay rüzğar kuvvetlerini düşey kuşaklara, düşeyduvar yükünüde sehim yapmak suretiyle altlarındaki duvarlara verirler.

Duvarların yarım tuğla kalınlığında olması durumunda ise yatay kuşakların hemdüşey duvar yükünü ve hem de yatay rüzğar yüklerini, düşey kuşaklaraaktaracak şekilde boyutlandırılmaları gerekir.

Bunun için daha çok (Şekil 32 a) de görüldüğü gibi gövdesi düşey olarakyerleştirilmiş bir I profilinin üzerine, gövdesi yatay olarak yerleştirilmiş birU profilinden oluşturulurlar.

Şekil 32) Kalkan ve Yan Duvar Kuşak Oluşumu

18.11.2015

40

Bu kesitin kaynakla yada bulonla birbirine tespit edilmiş her iki eksen etrafındaçalışan bir kesit olarak çift yönlü gerilme durumuna göre hesaplanıpboyutlandırılması mümkündür.

Ancak daha ekonomik olduğundan U profili sadece kendi eksenlerine dik gelenyatay rüzğar yüküne göre iki ucu mafsallı bir basit kiriş gibi hesaplanıpboyutlandırılırlar.

Bu U profili sehim yapmak suretiyle üzerindeki düşey duvar yükünü altındakiI profiline aktaracağından bu I profilinde yalnız düşey duvar yüküne göre birbasit kiriş gibi hesaplanıp boyutlandırılır.

Şayet şartlar gerektiriyorsa yada ekonomik olabiliyorsa böyle bir kesit yerinegeniş başlıklı I profilleri de kullanılabilir (Şekil 32 b).

Bu kuşakların uçlarında düşey kuşaklara tespiti (Şekil 33) de görülmemektedir.

Şekil 33) Kalkan ve Yan Duvar Kuşak Oluşumu

Şekil 34) Kalkan Duvar Düşey Kuşak Oluşumu

Düşey kuşaklar ise kendilerine yatay kuşaklardan gelen yüklere göreboyutlandırılırlar.

Bu hesapta düşey kuşağın iki ucundan mafsallı bir pandül (sarkaç) ayak olduğudüşünülür.

Yatay olarak tesir eden rüzğar yüküne göre hesapta, düşey kuşak, iki ucu mafsallıbasit kiriş gibi düşünülüp en büyük eğilme momenti belirlendikten sonra;

kendi öz ağırlığı, var ise taşıdığı düşey yükte, dikkate alınarak basınç ve eğilmeyeçalışan bir eleman olarak boyutlandırılırlar.

Bu kuşaklar genellikle I profillerinden oluşturulurlar ve gövdeleri duvar yüzeyinedikey gelecek şekilde yerleştirilirler.

Çelik karkas yapıların duvarlarında, genellikle çatı makası yada çerçeve sistemikullanılmaz.

Çünkü duvarlarda düşey rüzğar elemanları zorunlu olduğundan, aşıklardan gelençatı yükünü de bu elemanlara taşıtmak mümkündür.

Bu amaçla da düşey duvar elemanlarının üstüne tespit edilmiş, makas üst başlığıgörevini üstlenen, çatı düzlemine paralel köşebentler, U yada I profillerindenkuşaklar kullanılır.

Duvar oluşumlarında şayet eternit yada oluklu saç gibi bir malzeme kullanılıyorise, kalkan ve yan duvarlarda esas kuşaklama sisteminden ayrı olarak bu duvarelemanlarını tespit etmekte kullanılan ek düzenlemelere gitmek gerekir.

Rüzgar - Deprem ve Stabilite (Kararlılık) Bağları :

Bütün yapılarda olduğu gibi Çelik Karkas yapılarda da rüzğar ve depremetkilerinin aktarılmasında yatay yüklerin yan duvarlara dik (Çerçeve düzlemlerineparalel) yada kalkan duvarlara (Çerçeve düzlemlerine) dik yönde etkidiği kabuledilerek hesaplar bu esasa göre yapılır.

Yapının çerçeve düzlemlerine paralel yönde etkiyen tesirleri, yukarıda görüldüğügibi, çerçeve sistemleri tarafından karşılanır.

Ancak kalkan duvarda çerçeve sisteminin bulunmaması durumunda, kalkanduvarla son çerçeve sistemi arasındaki yan duvara dik doğrultuda etki eden,rüzğar ve deprem etkilerini zemine aktaracak bir rüzğar ve deprem düzenininkalkan duvarda düşünülmüş olması gerekir.

Diğer taraftan kalkan duvara dik doğrultuda gelen rüzğar ve deprem etkilerini dealıp zemine aktaracak bir sistemin de çatı düzlemi ile yan duvarlarda dadüzenlenmesine gereksinim vardır.

Aşağıda söz konusu bu iki durum daha detaylı olarak incelenecektir.

Kalkan Duvar Düzlemine Dik Tesir Eden Rüzgar ve DepremKuvvetlerinin Aktarılması :

Kalkan duvara dik yönde olup kısmen düzgün yayılı yük, kısmen de yatay duvarelemanlarından tek kuvvet olarak, düşey duvar elemanlarına gelen rüzğar vedeprem tesirlerinin bir kısmı, bu düşey kuşaklar tarafından zemine aktarılır.

Diğer kısmı da bu düşey duvar elemanlarının üst kısmına mesnet vazifesi görenbir rüzğar kiriş sistemi ile yan duvarlar üzerinden yine zemine aktarılır.

Rüzğar kirişi ya çatı makası alt başlığı düzeyinde yatay olarak yapı iç kısmındayada kırık yüzeyli olarak çatı düzlemi içinde oluşturulur (Şekil 35).

Şekil 35) Kalkan Duvara Dik Kuvvetlerin Aktarılması Düzeneği

Yatay rüzgar kirişi (Şekil 35 a), ya yüksekliği az olan bir kafes kiriş (Şekil 35 b)yada birinci açıklığı dolduran bir kafes kiriş şeklinde olabileceği gibi (Şekil 35 c),görünüşünden dolayı kafes kirişten kaçınılmak isteniyor ise, ince levhalar veköşebentlerle oluşturulan, gövde yüksekliği büyük bir bulonlu kiriş de olabilir.

Zati ağırlığı fazla olan I kirişlerinin rüzğar kirişleri olarak kullanılması önerilmez.

Bu rüzgar kirişinin mesnet tepkileri, yan duvarların kalkan duvarla ilk çerçevearasında kalan kısımlarında oluşturulan rüzgar bağlantıları aracılığıyla zemineaktarılırlar (Şekil 36 a-c).

Bu bağlantılardan (b ve c) şeklindeki gibi oluşturulanları diyagonallerin çekmeyeçalışmasından dolayı, diyagonalleri basınca çalışan (a) şeklinden daha iyidir.

Şekil 36) Kalkan Duvara Dik Kuvvetlerin Yan Duvar Düzenekleri Tarafından Aktarılması

18.11.2015

41

Çerçeve sisteminin yan yana birkaç gözlü olması durumunda ise rüzgar kirişlerininana kolonlar seviyesindeki mesnet tepkilerini zemine aktarmak üzere ilkaçıklıklarda, yan duvarlarındakilere paralel, düşey düzlemlerde oluşturulacak,ekstra rüzğar bağlantılarına gereksinim duyulur.

Bu bağlantılar geçişe engel olmamak için, (Şekil 36 c ve e) gibi yapılırlar.

Normal statik hesap yöntemlerinden biri kullanılarak rüzgar kirişinin çubukkuvvetleri yada kesit tesirleri ile mesnet tepkileri hesaplanır.

Daha sonra bu mesnet tepkilerini dış tesir olarak gözönüne almak suretiyle yanduvarlarla, ara kolonlar seviyesinde birinci gözlerde oluşturulan rüzgarbağlantılarına gelen kuvvetler bulunur.

Bulunan bu kuvvetlere göre de kesit tayinleri yapılır.

Bu rüzgar bağlantılarından ayrı, olarak çatı düzlemi seviyesinde olmak üzerebirinci ve son açıklıklar ile 3 yada 5 açıklıkta bir de ara açıklıklarda rüzgarbağlantıları kullanılır.

Bu bağlantı diyagonalleri hesapsız olarak L 50.50.5 ‘lik köşebentlerdenoluşturulur (Şekil 37).

Şekil 37) Çatı Düzlemi rüzğar ve Stabilite (Kararlılık) Bağları

Bu rüzgar kirişlerinin çatı düzleminde oluşturulması durumunda söz konusu rüzgarkirişi ile yan duvar düzlemindeki rüzgar ve stabilite bağları uzaysal bir sistemoluştururlar (Şekil 38).

Bu sistem bir düzlem üzerine açıldığı taktirde üst başlığı kalkan duvarın köşekolonları ile çatı düzlemindeki kuşakları, alt başlığı birinci çerçevenin üst başlığı ileyan duvarlardaki kolonları, dikmeleri ilk açıklıktaki aşıklar, diyagonalleri ise ilaverüzğar bağlantıları olan bir kafes sistem elde edilir.

Şekil 38) Çatı ve Yan Duvar Düzlemi Rüzğar ve Stabilite (Kararlılık) Bağları

Bu kafes sistem üst başlık düğüm noktalarına etki eden, kalkan duvarı oluşturanyatay ve düşey kuşaklardan gelen yüklerin çubuklarda meydana getirdiğikuvvetler kafes sistemlerin çözümünde kullanılan her hangi bir yöntem yardımıylahesaplanır.

Kafes sistemin çubuk kuvvetleri bulunduktan sonra diyagonal çubukların kesitleribu kuvvete göre tayin edilir.

Diğer elemanlar daha önce boyutlandırıldıkları için rüzgardan ileri gelen buetkilere göre tekrar kontrol edilir.

Özellikle bu kafes sistemin dikmelerini oluşturan ve basınca çalışan birinciaçıklıktaki aşık elemanları üzerine gelen rüzar yüklerinden dolayı burkulmadikkate alınarak tekrar kontrol edilir.

Çünkü bu aşık elemanları daha evvel sadece düşey yükler dikkate alınarakeğilmeye göre kesitleri boyutlandırılmıştır.

Bu çatı ve yan duvar düzlemi Stabilite (Kararlılık) bağları 3 yada 5 açıklıkta birtekrarlanır.

Çatı Düzlemi Stabilite (Kararlılık) Bağları :

Çatı ana kirişlerinin her türlü hesabının ve bu arada boyutlandırılmalarının, kendidüzlemindeki etkileri taşıyabilecek şekilde yapıldığı önceden belirtilmiştir.

Çatı düzlemi stabilite bağlarının yüklendikleri görev ise, ana kirişlerin düzlemlerinedik dik gelen rüzğar, deprem vb etkileri alarak yan duvarlara iletmektir.

Üst başlığın yanal burkulma eğilimi de benzer etkiler oluşturduğundan, çatıdüzlemi stabilite bağları üst başlığın bu eğilimini de, çatı düzlemindeki burkulmaboylarını küçülterek olumlu yönden etkilerler.

Bazı rijit çatı örtülerinden yeterli ve uygun düzenlerle yararlanılması durumunda,çatı düzlemi stabilite bağları azaltılabilir yada tüm olarak kaldırabilirler.

Bina yan duvarlarının, tabanlarından ankastre olarak, üzerlerine gelen tüm yanaletkileri taşıyabilmeleri durumunda, çatı düzlemi stabilite bağlarının yalnız eninedoğrultuda düzenlenmesi yeterlidir.

Aykırı durumlarda, boyuna doğrultuda da düzenlenmeleri düşünülmelidir.

Olağan çatı düzlemi stabilite bağları, ana kirişlerle aynı doğrultuda konulan vederzlerle ayrılmış her yapı bloğu en az iki yerde olmak üzere her 3 ile 5 aksaralığında bir düzenlenen kafes kirişlerden bileşiktir (Şekil 39).

a) Seyrek Aşıklı Durum

b) Gerber Kirişi Türü AşıklardaMafsalların Konumu

c) Sık Aşıklı Durum

Şekil 39) Çatı Düzlemi Rüzğar ve Stabilite (Kararlılık) Bağları

18.11.2015

42

Bu kafes kirişlerin alt ve üst başlıkları, aksları arasında yer aldıkları birbirini isleyeniki ana kirişin üst başlıklardan, dikmeleri ise aşıklardan oluşur.

Ek eleman, aşıklar arasına konulan çapraz çubuklardır.

Aşıklar mafsallı sürekli kirişler (Gerber Kirişler) olarak düzenlenmişlerse, çatıdüzlemi stabilite bağını oluşturan kafes kirişlerin, aşıkların mafsalsız oldukları aksaralıklarına rastlatılması gerekir (Şekil 39 b).

Bazı çatı örtüsü türleri aşıkların oldukça sık konulması zorunluluğu doğururlar.

Böyle bir durum, ana taşıyıcının üst başlık düğüm noktalarının sıklaştırılması(Şekil 39 c1) yada ara aşık kullanılmasıyla (Şekil 39 c2) çözümlenir.

Sık aşıklı sistemlerde, yapımsal kolaylık ve ekonomi nedeniyle, çapraz ek çubuklariki aşıkta bir düzenlenmelidirler (Şekil 39 c).

Şekil 40) Çatı Düzlemi Rüzgar ve Stabilite (Kararlılık) Bağları

Ara aşıklı çözümde, çaprazların iki aşıkta bir konması, C noktası bağlantısı uygunçözümlenirse, üçgenleme bozulmadığından ana kiriş üst başlığının Lkx yanalburkulma boyu aşıkların aralığına eşit alınabilir (Şekil 40 a).

Yanal burkulma boyunun bu şekilde küçülmesi, üst başlığın boyutlandırılmasındaönemli kolaylık sağlar.

Buna karşılık, iki ara aşıklı sistemlerde çok kez yapılan üç aşıkta bir bağlamanın,ana kiriş üst başlığının yanal burkulma boyuna olumlu bir etkisi yoktur(Şekil 40 b).

Bu bakımdan iki ara aşıklı sistemlerde de iki aşıkta bir bağlama, ekonomiyönünden kıyaslanması mümkün bir diğer çözüm olarak belirtilebilir.

Kalkan duvarlardan rüzgar etkisi alan çatı düzlemi stabilite bağlarının, kesinliklehesapla boyutlandırılmaları gerekir.

Bu amaçla bağlantıların birer kafes kiriş gibi çalışarak üzerlerine gelen etkileri yanduvarlara aktardıkları düşünülür (Şekil 41).

Şekil 41) Çatı Düzlemi Rüzğar ve Stabilite (Kararlılık) Bağları

Şekil 42) Çatı Düzlemi Rüzgar ve Stabilite (Kararlılık) Bağları Birleşim Detayları

Hesapta çapraz çubukların basınca çalışanları gözönüne alınmazlar.

Bunların görevi zıt yönlü kuvvetler durumunda yine çekme çubukları olarakçalışmaktadır.

Stabilite kafes kirişinin çözümünden elde edilen çubuk kuvvetleri, çapraz ekçubukların boyutlandırılmasında doğrudan doğruya kullanılırlar.

Çapraz çubukların bu şekilde belirlenen boyutları standartların belirlediği yapımsaldeğerlerden küçük olamaz (L 45.45.5).

Stabilite kafes kirişinin dikme ve başlıklarını oluşturan aşıklar ve ana kiriş üstbaşlıkları, belirlenen çubuk kuvvetleri taşıdıkları asıl kesit tesirlerine eklenerekkontrol edilmelidir.

Çatı Düzlemi Enine Stabilite kafes kirişinin rüzgar etkisi için verilen bu çözümşekli, çatının boyuna doğrultudaki deprem etkisine göre hesabında dakullanılabilir.

Bazı ülkelerde ana kiriş üst başlıklarında bir ön eğrilik kabulüne dayanan ikincimertebeden çözüm yolları da denenmektedir.

Çatı düzlemi stabilite (kararlılık) bağları birleşimlerinde çok kullanılan bir çözümünayrıntıları bir şekil üzerinde toplanmıştır (Şekil 43).

Ayrıntıları verilen düğüm noktaları (Şekil 43)’ de belirtilmişlerdir.

Bu çözümde stabilite (kararlılık) bağları aşıklar düzeyindedir.

Verilen ayrıntı bulonlu birleşimli bir alt sistem için olup, alt yapı kaynak birleşimliise, aşığın gerek çatı makasına ve gerekse (Şekil 43 C)’ deki düğüm noktasınakaynakla birleştirilmesi de mümkündür.

Büyük yükler taşıdıkları hesapla kanıtlanan çatı düzlemi stabilite bağlarıdurumunda ise dışmerkezliği giderici, daha karmaşık ayrıntılar düşünülebilir(Şekil 43).

(A) noktasına, ana taşıyıcı üst başlığının üst yada alt yüzüne bağlanan düğümlevhaları konularak gerçekleştirilen bu tür çözümlerde, Stabilite (Kararlılık) Bağlarıya aşıklar düzeyinde yada aşıklar düzeyinin altında düzenlenebilir.

Şekil 43) Çatı Düzlemi Rüzgar ve Stabilite (Kararlılık) Bağları Birleşim Detayları

18.11.2015

43

Yan Duvar Düzlemine Dik Etki Eden Rüzğar ve Deprem KuvvetlerininAktarılması :Yan duvar düzlemine dik (Çerçeve düzlemi içinde) rüzğar ve deprem etkilerininçerçeve düzlemi tarafından karşılanır.

Bu çerçevelerin öz ağırlık ve kar yüklerinden başka bu rüzgar ve deprem yüklerinitaşıyacağının düşünülüp buna göre hesaplandıkları daha evvel belirtilmiştir.

Burada kalkan duvar düzleminde çerçeve sisteminin bulunmaması durumundayan duvarın ilk açıklığının yarısına gelen rüzgar ve deprem yükleri, duvarlardaoluşturulmuş kuşaklar yardımıyla köşe kolonlarına aktarılır.

Şayet köşe kolonları ankastre ise bu rüzgar ve deprem etkilerini de dikkate alacakşekilde boyutlandırılır.

(Şekil 44)’ de kesik çizgilerle gösterilmiş olan rüzgar ve deprem bağlantılarıkullanılarak bu etkiler zemine aktarılmış olur.

Şekil 44) Kalkan Duvar Düzlemi Rüzgar ve Stabilite (Kararlılık) Bağları

Şayet çelik karkas yapının, ileride boyuna doğrultuda genişletileceği düşünülüyorise, kalkan duvar düzleminde bulunan çerçeve sistemi, yan duvarın ilk açıklığınınyarısından gelen rüzgar ve deprem etkilerini de taşıyacağından kalkan duvarlardaayrıca rüzgar ve deprem bağlantılarının kullanılmasına gerek yoktur.

Burada rüzgarın ve depremin yön değiştirmesi durumunda bu bağlantılardakiçubuklarda bulunan kuvvetlerin işaret değiştireceğini, bu nedenle de bubağlantıların hem çekmeye ve hem de basınca göre hesaplanmaları gerektiğidir.

Şayet bu hesaplamalardan kaçınılmak isteniyor ise, aynı açıklıkta bir birine göreçapraz iki adet diyagonal kullanılması tavsiye edilir.

Rüzğar ve depremin bir yönde gelmesi durumunda bu diyagonallerden biriçekmeye çalışır, diğer yönde gelmesi durumunda ise öbürü çekmeye çalışır.

Böylece diyagonallerin ayrıca basınç yüküne göre hesabı yapılmaz.

Çerçeve türü sistemlerde, mahya aşığı altında düşey düzlemde iki makas arasındadevam eden adına Düşey Stabilite (Kararlılık) Bağları denilen bağlantılardüzenlenmelidir (Şekil 45).

Şekil 45) Düşey Rüzğar ve Stabilite (Kararlılık) Bağları

Düşey Stabilite Bağları genellikle ana kafes kirişin (Makas) dikmelerine bağlanançapraz konumdaki iki köşebentten oluşur.

Üçgenlemeyi aynı düzlemdeki aşıklar tamamlar (Şekil 45 a).

Ana kafes kirişin yüksekliği az ise, alt başlığın aşıklara destek aracılığıylabağlanmasıyla yetinilir (Şekil 45 b).

Bağlantı hangi türden olursa olsun, her aks aralığında gerçekleştirilmelidir.

Ana kafes kiriş açıklığı 25 metreden az ise, Düşey Stabilite Bağları yalnız mahyadüzleminde düzenlenir.

Açıklık 25 ile 30 metre arasında ise en az iki yerde (olanaklar ölçüsünde mahyayagöre simetrik), 30 metreyi aşıyor ise, biri mahya düzleminde olmak üzere en az 3yerde Düşey Stabilite Bağları düzenlenmelidir (Şekil 46).

bulonlu

Şekil 46) Düşey Rüzgar ve Stabilite (Kararlılık) Bağlantı Detayları

Duvarların Stabilitesi (Kararlılık) ve Taşınması :

Duvar dolgu elemanlarının rüzgar ve deprem vs etkiler bakımındanmesnetlenmeleri, türlerine göre iki şekilde olabilir.

Tuğla, briket, hafif beton bloklar, vs gibi kagir türü dolgular kendilerini dörtkenardan çevreleyen elemanlara (Yatay ve düşey kuşaklar, bazen kolonlar);metalik yada aspestli çimentodan dalgalı levhalar, panolar ve benzeri gibi örtütürü dolgular ise, yalnız yatay kuşaklara mesnetlenirler.

Kagir türü dolguların rüzgar vs etkilere göre kontrolu, çekme gerilmelerini2 kg/cm2 ’ de sınırlayarak, dört kenarından mesnetli plaklar gibi yapılabilir.

Örtü türü dolguların kontrolu ise, kendilerini taşıyan yatay kuşak aralıklarınınuygun seçilmesiyle sağlanır.

Kagir türü dolgu durumunda, yatay kuşaklarla düşey kuşak ve kolonlara gelenrüzgar türü etkiler, rüzgar alanları yardımıyla belirlenebilirler (Şekil 47 a).

Örtü türü dolgu durumunda, yatay kuşaklara gelen etki biraz değişik bir rüzgaralanından alınabilirse de, düşey kuşak yada kolonların, yatay yük olarak yataykuşakların mesnet tepkilerini aldıkları kabul edilir (Şekil 47 b).

a) Kagir Türü Duvar

b) Örtü Türü Duvar

Şekil 47) Yatay ve Düşey Kuşaklarda Rüzgar Alanları ve Etkileri

Rüzgar türü etkilerden yük alma biçimleri yukarıda genel olarak açıklanan düşeykuşakların bu etkiyi diğer taşıyıcılara aktarmaları, boyuna yan duvarlarda yadakalkan duvarlarında bulunmalarına göre özellikler gösterir.

18.11.2015

44

Yan Duvar Kuşakların Çalışma ve Mesnetlenmeleri :Yatay kuşaklar, kagir türden duvarlarda, genellikle duvarı kavrayacak genişlikte veyatık konumdaki I ve [ profillerinden yada enleme bağlantılarla birleştirilmiş (2⊥) profilinden oluşan merdiven kirişler şeklinde düzenlenirler (Şekil 48 a ve b).

Bu elemanlar çok kere düşey kuşak ve kolonlarla hemyüzey (aynı düzlemde)bulunduklarından, birleşimlerinde dış başlıkların kesilmesi gerekir (Şekil 48 a).

Kagir duvarların taşıyıcı nitelikleri nedeniyle, altlarında bu türden bir dolgubulunan yatay kuşakların ağırlık türü düşey etkiler altında hatıl çalışmasıyaptıkları, dolayısıyla bu etkileri taşımadıkları ve yalnız rüzgar türü yatay yükleregöre hesaplanmalarının yeterli olduğu kabul edilir.

Şekil 48) Yatay Kuşaklarda Çok Sıklıkla Kullanılan Merdiven yada Örgü Kiriş

a ve b) Yatay KuşaklardaKullanılan Merdivenyada Örgü Kiriş

c ) Düşey Yük de TaşıyanYatay Kuşak

Bu düşüncenin, altlarında boşluk bulunan yatay kuşaklar için geçersiz olacağı vebu durumda kesiti de değişik seçilen (Şekil 48 c) kuşağın hem düşey hem deyatay yüklere göre hesabının gerekli olduğu açıktır.

Kagir türü dolguda, yatay kuşakların yatay sehimi için L/300 oranında bir üstsınır tavsiye edilebilir.

Yatay kuşaklar, örtü türünden duvarlarda, genellikle düşey kuşak yada kolonlarındış yüzüne sürekli konulan yatık konumdaki I yada [ profillerinden düzenlenirler(Şekil 49).

Şekil 49) Yatay ve Düşey Kuşak Eleman Birleşim Detayları

Yatay kuşaklar, örtü türünden duvarlarda, genellikle düşey kuşak yada kolonlarındış yüzüne sürekli konulan yatık konumdaki I yada [ profillerinden düzenlenir(Şekil 49 b).

Örtü türü duvar taşıyan yatay kuşaklar hem ağırlık ve benzeri düşey, hem derüzgar ve benzeri yatay etkileri taşıyacak şekilde boyutlanırlar.

Yatık konumda bulunmalarından ötürü düşey yüklere karşı mukavemet verijitlikleri zayıf olduğundan, bu doğrultudaki açıklıklarını azaltmak amacıyladamlalık düzeyine asılırlar (Şekil 50 a).

Askı çubuklarının yük alan dış yüzeyine bağlanmaları, burkulmayı önlemesibakımından öğütlenir (Şekil 50 b).

Bu konumda askı çubuklarını lama demiri yada yuvarlak betonarme demirindenyapmak amacı karşılar.

Askı çubuklarının konstrüktif nedenlerle yatay kuşaklarının iç yüzündedüzenlenmesi zorunlu ise, kesitleri köşebent seçilerek rijitlikleri arttırılmalıdır(Şekil 50 c).

Örtü türü dolguda, yatay kuşakların yatay oku için L/200 oranında bir üst sınırtavsiye edilebilir.

Şekil 50) Örtü Duvarlı Türde Yatay Kuşak Askıları

a) Değişik Düzenlemeler

b) Askı Dış Yüzde

c) Askı İç yüzde

Düşey kuşaklar, kagir türü duvarlarda, yanal stabilite (kararlılık) duvar tarafındanyeterince sağlandığından, yanal mukavemeti ve rijitliği fazla olmayan dar başlıklıputrellerden yada başlıkları köşebent olan basit kafes elemanlardandüzenlenebilirler.

Düşey kuşağın ve özellikle kolonun boyutları duvar kalınlığını aşıyorsa, düşeyeleman boyunca dolgu, yada fark çoksa Duvar Tespit Köşebendidüşünülmelidir (Şekil 51).

Şekil 51) Düşey Kuşak – Duvar Bağlantısı

Kalkan Duvar Kuşakların Çalışma ve Mesnetlenmeleri :

Hallerin uçlarındaki kalkan duvarlarda, kuşakların düzenlenmeleri yan duvarlariçin açıklananlara genellikle benzer.

Özellikle yatay kuşaklar, gerek çalışma ve gerekse mesnetlenme bakımlarındanyan duvar yatay kuşaklarından bir farklılık göstermezler.

Kalkan duvarlarda, taşıyıcı sistem olarak iki değişik türle karşılaşılabilir :

(1) Kapı Boşluğu(2) Kalkan Duvar Üst Kuşağı(3) Köşe Kolon(4) Kalkan Duvar Yatay Kuşağı(5) Kalkan Duvar Düşey Kuşağı(6) Kalkan Duvar Rüzgar Kirişi(7) Kalkan Duvar Stabilite (Kararlılık)

Bağları(8) İç Aks Makası(9) İç Aks Kolonu(10) Aşıklar(11) Çatı Düzlemi Stabilite (Kararlılık)

Bağları(12) Yan Duvar Yatay Kuşağı(13) Yan Duvar Boyuna Stabilite

(Kararlılık) Bağları

Şekil 52) Kalkan Duvar ve Yan Duvar Kuşakları

18.11.2015

45

Halin ileride gelişme dolayısıyla uzatılması söz konusu değilse, kalkan duvarı içakslardaki makaslı yada çerçeveli sistemden farklı bir kuşaklar ağından oluşansisteme taşıttırmak hem ekonomik hem de konstrüktif yönden daha uygundur(Şekil 52).

Çünki halin uçlarındaki ara dikmeler dolayısıyla, makasların varlığı gereksizolduğu gibi, kagir türü dolgunun işlenmesini de zorlaştırır.

Kalkan duvarların bu tür düzenlenmesinde, düşey kuşaklar, alttan zemine, üsttenyalnız üst kuşağa mesnetlenerek yatay yükler altında basit kiriş çalışmasıgösterebilecekleri gibi, özellikle yapı yüksekse, bir yada birden çok sayıda yatayrüzgar kirişine ara mesnetlenerek sürekli kiriş gibi de çalışabilirler (Şekil 52).

Düşey kuşakların üst uçlarına mesnet olan üst kuşak çok kere yatık konumdaki bir[ profilinden düzenlenir (Şekil 53 a).

Birleşim elemanının kaynak olması durumunda [ yerine I profili kullanılması damümkündür, ancak konstrüktif yönden zorluk çıkarır (Şekil 53 b).

Düşey kuşaklara rastlamayan ara aşıkların bulunması durumunda yatık konumdaki[ yada I profili düşey bir [ profili ile eğilmeye karşı pekiştirilir (Şekil 53 c).

Şayet dolgu yığma duvar görevini yerine getirebilecek kagir türden ise, bupekiştirme işlemine gerek kalmaz.

Şekil 53) Üst Kuşak ve Rüzgar Kirişiyle İlgili Düzenlemeler

Üst kuşaklar genellikle basınç türü normal kuvvet taşıdıklarından, mahyanoktasında bu basınç kuvvetlerinin düşey bileşeninin, mahyaya bağlanan düşeykuşakça dengeleneceği unutulmamalıdır (Şekil 53 d).

Kalkan duvar yatay rüzgar kirişleri genellikle kafes sistemler olup konstrüksiyonyükseklikleri aştıkları açıklığın yaklaşık 1/20 ‘ si kadar alınır (h = L / 20).

Rüzgar kirişinin üst başlığı çok kere bir yatay kuşakla bağlantılı yapılır.

Boşta kalan alt başlığın konumunu koruması bir askı çubuğu yada bir desteklesağlanır (Şekil 53 e,f).

Destek kullanılması durumunda, rüzgar kirişinden üzerinde yürünebilen bir köprügibi yararlanmak da mümkündür.

Rüzgar kirişi basınç başlığı olarak doğrudan doğruya bir yatay kuşağınkullanılması da çok karşılaşılan bir çözümdür (Şekil 53 g).

Halin ileride gelişme nedeniyle uzatılması söz konusu ise, kalkan duvar kendiaksında, iç akslardaki taşıyıcı sisteme eş bir sisteme bağlanır.

Bu durumda dolgu genellikle örtü türünde seçilir.

Ancak kagir dolgu yapılması da mümkündür.

Kalkan duvarların bu tür düzenlenmesinde genellikle iki çözüm düşünülebilir:

Kalkan duvarı taşıyıcı aksla aynı düzlemde kurmak yada kalkan duvarı taşıyıcıaksa göre biraz ötelenmiş (15 ∼ 20 cm aralıkla) bir düzlemde kurmak.

Şekil 54) Ana Sistem Uç Aksta Tekrarlanıyor İse, Kalkan Duvar Ana Sistem İlişkileri

Birinci çözümde kalkan duvarın düşey kuşakları, makas vs taşıyıcının alt başlığınamesnetlendirilirler.

Bu durumda alt başlığın yanal burkulmasının önlenmesi, düşey kuşaklarla ilişkiliolduğu noktalarda, aşıklara destekler aracılığıyla bağlanmasıyla mümkündür(Şekil 54 a).

Kafes sistem yüksekse, örtüyü taşıyan yatay kuşaklardan gelen rüzgar etkileri,düşey kuşağınkiyle birlikte uygun bir düzenlemeyle çatı düzlemi stabilite bağlarınaaktarılabilmelidir (Şekil 54 b).

Konstrüktif yönden daha uygun olan ikinci çözümde, kalkan duvarın düşeykuşakları ana kafes kirişin önünden geçerler ve Çatı Stabilite (Kararlılık) Bağlarınadoğrudan doğruya aşıklar aracılığıyla mesnetlenirler.

Düşey kuşağın aşığa bağlantısı ya alttan (Şekil 54 c) yada çok kere yalıtımyönünden tercih edilen şekilde yandan yapılır (Şekil 54 d).

Köşe düşey kuşağın kolona bağlanması da düşünülmelidir (Şekil 54 e).

Kalkan duvarın bu tür taşınmasında da, yapı yüksek ise, yatay rüzğar kirişlerindendüşey kuşakların ara mesnetleri olarak yararlanmak olanağı vardır.

Boyuna Doğrultuda Stabilite (Kararlılık) Bağları :

Hallerin Stabilitesi (Kararlılığı) incelenirken, ana taşıyıcı sistemlerin işe karışmadığıBoyuna Doğrultudaki Stabilite (Kararlılık) önem kazanır.

Yan duvarlar ve birden çok açıklık durumunda iç boyuna duvarlar, kagir türü yüktaşıyabilecek bir dolgu malzemesinden yapılmışlarsa ve kolonlarla aynı düzlemdebulunuyorlarsa, bu duvarlardan boyuna Stabilitenin (Kararlılık) sağlanmasındayararlanılabilir.

Bunun için, boyuna doğrultudaki Pb yatay kuvvetinin bir göze düşen Pb/nbölümünün (Burada n göz sayısını göstermektedir), burkulma da göz önünealınarak, duvar kalınlığının 4 katı genişlikte sanal bir köşegence, basınç zoruolarak taşınabildiğinin gösterilmesi gerekir (Şekil 55 a).

18.11.2015

46

Şekil 55) Çelik Yapıların Boyuna Doğrultuda Stabilitesi

Duvarların örülmesinden önceki Boyuna Stabilite (Kararlılık) ise Geçici Stabilite(Kararlılık) Bağlarıyla sağlanmalıdır.

Yan duvarlarda pencere şeritlerinin varlığı duvarları keser.

Yatay kuvvetin bu şeritler yüksekliğince aktarılması, ya doğrudan doğruyayeterince rijit kolonlarca, yada çapraz veya çerçeve türü Stabilite (Kararlılık)Bağlarınca sağlanmalıdır (Şekil 55 b).

Kolon yeterli rijitlikte olduğu, üzerine düşen kuvveti fy ≤ h1/500 eşitsizliğinigerçekleyen bir yatay okla sağlanmasından anlaşılır.

Kagir türü duvarların yukarıdaki gerilme kontrolünü sağlayamamaları yada örtütürü duvar durumunda ve çok açıklıklı hallerin duvarsız ara akslarında, BoyunaStabilite (Kararlılık) :

Çapraz çubuklar, kafes yada dolu gövdeli çerçeveler aracılığıyla sağlanır(Şekil 55 c).

Bu çeşitli düzenler, yapı yüksekliğince farklı düzeylerde karışık olarak dakullanılabilirler.

Rijit dolgu malzemesinde, şekil değiştirmeye yüksek mukavemetlerinden dolayıçaprazlar tercih edilmelidir.

Bu Stabilite (Kararlılık) Düzenlerinin Düğüm Noktaları: Çatı StabiliteBağlarından, kalkan duvar rüzgar kirişinden ve krenyolu kirişinden gelecek yatayzorları alabilecek biçimde konumlandırılmalıdırlar.

Rüzgar kirişi ile krenyolu kirişinin imkanlar ölçüsünde aynı düzeyde seçilmeleri buişlemi çok kolaylaştırır.

Aynı nedenle Boyuna Stabilite (Kararlılık) Bağları genellikle hallerin uçlarında, ÇatıDüzlemi Stabilite (Kararlılık) Bağlarının bulundukları gözde yapılırlar.

Hal çok uzun ise, iki uç göz dışında kurulmaları da düşünülmelidir.

Deprem bölgelerinde, her Çatı Düzlemi Stabilite (Kararlılık) Bağı hizasındadüzenlenmeleri uygundur.

Çapraz Boyuna Stabilite (Kararlılık) Bağları, Çatı Düzlemi Stabilite (Kararlılık)Bağlarında belirtildiği gibi, Çatı Stabilite (Kararlılık) Bağlarıyla birlikte açılımyaparak uzun bir kafes kiriş gibi de hesaplanabilirler.

Boyuna Stabilite (Kararlılık) Bağları, yapı enkesitinde genellikle aynı bir düşeydüzlemde bulunurlar.

Ancak, bazı durumlarda, örneğin süngü kolonlarda kren yolu kirişinin alt ve üstdüzeylerinde, farklı düzlemlerde bulunmaları mümkündür (Şekil 55 d).

Böyle durumlarda oluşan kuvvet çiftinin taşıyıcı sistemce karşılandığı hesaplagösterilmelidir.

Yanları açık yapılarda Boyuna Stabilite (Kararlılık), ya kafes gövdeli bir damlalıkkirişiyle yada eğilmeye dirençli dolu gövdeli damlalık kirişinin desteklerlepekiştirilmesiyle sağlanır (Şekil 55 e).

Kalkan Duvar Stabilite (Kararlılık) Bağları :Hallerin enine doğrultudaki Stabilitesi(Kararlılık), bu doğrultudaki ana taşıyıcısistemce sağlanır.Ancak kalkan duvarların bulunduğu uçakslar ayrıca ele alınmalıdır.Kalkan duvarlardaki Stabilite (Kararlılık)sorunlar ve çözümü, genellikle binanınBoyuna Doğrultudaki Stabilitesiylebenzerlik gösterir.

Kagir duvar Stabiliteyi (Kararlılık)sağlamakta yeterli olamıyorsa, yada örtütürü duvar varsa, stabilite uygun bağlarlasağlanmalıdır (Şekil 52 ve Şekil 56 a ).

Özellikle kalkan duvarın taşıyıcı akslaaynı düşey düzlemde bulunmadığıdurumda (Şekil 54 c,d,e), doğabilecekdışmerkez kuvvet durumları hesaplardagöz önüne alınmalıdır.

Şekil 56) Kalkan Duvar Stabilite Bağları

Özel durumlar bölümünde ele alınacak olan, halin iç akslar kolonlarının sarkaçayak türü olması durumunda, kalkan duvarlarda enine doğrultudaki tüm yataykuvvetleri alabilecek uygun Stabilite Düzenleri kurulmalıdır (Şekil 56 b,c).

Enine Kafes Çerçeveler Durumu :

Enine doğrultudaki ana taşıyıcı sistem, kafes çerçeve ise (Üç mafsallı, iki mafsallı,vs), bu kafes çerçeveleri, bazı akslarda üç boyutlu düzenleyerek, boyunadoğrultudaki yatay kuvvetleri de bunlara taşıtmak mümkündür (Şekil 57 a).

Şekil 57) Enine Kafes Çerçeve

İç Aks Kolonların Sarkaç – Ayak Olması Durumu :

Çürük zeminlerde, temelleri moment türü zorlamaların aşırı etkilerindenkurtarmak amacıyla, kren yükü taşımayan ve boyuna doğrultuda pek uzunolmayan hallerin iç aks kolonlarının pandül ayak şeklinde düzenlenmesimümkündür (Şekil 57 b,c).

Bu durumda enine doğrultuda etkiyen tüm yatay kuvvet, yapı boyunca uzanarakkalkan duvarlara mesnetlenen bir rüzgar kirişine taşıtılır (Şekil 57 d).

Boyuna rüzgar kirişi, çatı az eğimli ise, çatı düzlemi stabilite bağları ile birliktedüşünülüp çatı düzleminde kurulabileceği gibi (Şekil 57 b), kafes kiriş alt başlığıdüzeyinde de kurulabilir (Şekil 57 c).

Etkilerin önemine, çalıştığı boyuna açıklığa ve enine açıklığın büyüklüğüne bağlıolarak, kiriş konstrüksiyon Yüksekliği /Enine Açıklık oranı 1/6 ∼ 1/1 arasındaseçilir.

Bu özel durumda boyuna rüzgar kirişinin mesnetlendiği kalkan duvarlar büyükyatay zorlar alacaklarından, Kalkan Duvar Stabilite (Kararlılık) Bağları uygunşekilde düzenlenmelidir (Şekil 57 b,c).

İç aks kolonlarının pandül ayak olması durumunda zorunlu olarak gidilen buçözüm, yapı boyu kısa ise farklı kolon türlerinde de, kolonlara gelen yatay yükleriazaltmak için kullanılabilir.

18.11.2015

47

Kren Yollarının Boyuna Stabilitesi (Kararlılığı):

Kren yolları, boyuna doğrultuda, kren köprüsünün fren kuvvetlerinden etkilenirler.

Krenlerle ilgili zorların dinamik özellik göstermeleri bu konunun ayrıca elealınmasını gerektirmektedir.

Şekil 58) Kren Yolu Stabilite (Kararlılık) Bağları

Kren Yollarının Stabilite (Kararlılık) Bağları: Çaprazlar, V yada K türü desteklerşeklinde düzenlenir (Şekil 58 a,b,c,d).

Hallerin diğer boyuna stabilite bağlarına göre daha sık düzenlenen bu bağlar,yatay zorlar büyük değerler alıyorsa her gözde düşünülebilir.

Uygun durumlarda, halin diğer Boyuna Stabilite (Kararlılık) Bağları Kren YoluBoyuna Stabilite (Kararlılık) Düzlemine bağlanırlar (Şekil 55 d).

Çapraz türde düzenlenen Kren Yolu Stabilite (Kararlılık) Bağlarının gösterdiğiözellik, diğer Stabilite (Kararlılık) Bağlarında çalışmadığı kabul edilen basınç alançubuğun, bunlarda üzerine gelen basınç kuvvetini taşıyacak şekilde boyutlanmasıgereğidir.

Bu tür bir çözümden kaçınılması durumunda, dinamik zorlar arzu edilmeyentitreşimler oluşturmakta ve birleşimlerde yorulma olayı bütün etkinliğiylegözlenmektedir.

Fren kuvvetlerin önemli değerler taşıması durumunda, çaprazlarda enkesit olarakyüz yüze dönük, enlemesine çerçeve bağlı [ profiller kullanılması tavsiye edilir.

V ve K türü Stabilite (Kararlılık) Bağ Düzenlerinde, köprü tekerleklerinden gelendüşey yükün desteklerde basınç oluşturarak kolon alt uçlarına yatay H itkileriverecekleri unutulmamalıdır (Şekil 58 b,c,d).

Desteklerde önemli değerler alan basınç kuvvetinden kurtulmak, bunların krenyolu kirişine birleşimlerini düşey kuvvet almayacak biçimde düzenlemeklemümkündür.

K türü Stabilite (Kararlılık) Bağında bunun nasıl gerçekleştirilebileceği bir örneklegösterilmiştir (Şekil 58 e).

Küçük zorlarda oval delikli bulonlardan da yararlanılabilir.

18.11.2015

48