2.1 Çeliğin Gerilme-Şekil Değiştirme Diyagramı

Transkript

1 2.1 Çeliğin Gerilme-Şekil Değiştirme Diagramı Yapılarda kllanılan çelik malzemenin kristal bir bünesi vardır. İzotrop ve homojendir. Çelik bir nmnee çekme denei glanırsa Şekil 2.1 de görülen gerilme-şekil değiştirme diagramı elde edilir. Şekil 2.1: Çeliğin çekme kvveti altında gerilme şekil değiştirme diagramı Kesit alanı A 0 olan bir çelik çbğ göz önüne alalım. B çbk üzerinde, aralarındaki zaklık L0 olan M ve N gibi iki noktaı işaretleelim. B çbğ Şekil 2.1 de görüldüğü gibi iki cndan P kvvetleri ile sıfırdan başlaarak çbk kopncaa kadar çekelim. P kvvetlerinin etkisile bo zaan çbkta M ve N noktaları arasındaki zaklık L olsn ve P A L L L 0 (2.1) 0 0 şeklinde tanımlanan gerilme ve birim zama değerleri, düzleminde gösterilirse Şekil 2.1 de verilen diagram elde edilir. B diagrama gerilme-şekil değiştirme diagramı adı verilir. Şekil 2.1 de verilen gerilme-şekil değiştirme diagramı ardımı ile test edilen çelik çbğn birçok mekanik özelliklerini görmek mümkündür. Şekilde görülen diagram dört bölgee arılarak incelenebilir. B bölgeler diagramda OA, AB, BC ve CD olarak görülmektedir. B bölgeleri aıran sınırlar ve özellikleri aşağıda arı arı incelenmiştir. OA bölgesi: Diagramın ilk bölgesinde, gerilme sıfırdan başlaıp belirli bir sınıra erişincee kadar, gerilmeler ile şekil değiştirmeler orantılıdır. B sınıra orantılılık sınırı adı verilir ve genelde p ile gösterilir. Gerilmeler p den küçük olması halinde gerilme-şekil değiştirme ilişkisi doğrsaldır. B ilişkii belirten doğrnn eğimine elastisite modülü vea Yong modülü adı verilir ve E ile gösterilir. B modül Şekil 2.1 de OA doğrsnn eğimi olp E tan dır arıca E p (2.2) şeklinde azılır. Elastisite modülünün saısal değeri "Çelik Yapıların Tasarım, Hesap ve Yapımına Dair Esaslar, 2018" önetmeliğinde (bndan sonra ÇYY kısaltması kllanılacak) apısal çelik için MPa dır. B bölgede malzeme elastik oldğndan, ükler boşaltılınca şekil değiştirmeler sıfıra gidip cisim ilk haline dönmektedir. Arıca b bölgede şekil değiştirmeler küçüktür. Birçok malzemede görülen zama ile kvvet arasındaki doğrsal bağıntı ilk kez 17. üzılda obert Hooke tarafından verildiğinden b bağıntıa Hooke asası adı verilir. Hooke asası mkavemet ve elastisite teorisinde geniş ölçüde kllanılır. Çekme denei sırasında bona zaan çbkta enine doğrltda daralma gözlenir. Enine şekil değiştirmenin bona şekil değiştirmee oranı sabit olp (2.3) dır. B orana Poisson oranı adı verilir. B oran çelik için 0.3 dür. Mkavemet dersinden hatırlanacağı üzere kama modülü G ile elastisite modülü ve Poisson oranı arasında G / E /21 bağıntısı vardır. Kama modülünün ÇYY deki saısal değeri G MPa dır. AB bölgesi: Orantılılık sınırı geçilince diagramın ikinci bölgesine gelinir. B bölgede gerilme-şekil değiştirme bağıntıları doğrsal olmaz, bna karşın malzeme; elastisite sınırı vea esneklik sınırı adı verilen ve ile gösterilen sınıra kadar elastik davranır. Gerilmenin e b e Snm-2 1/16

2 e değerinden büük olması halinde, ük kaldırıldığında malzemede kalıcı deformasonlar ortaa çıkar. Çelikte elastisite sınırı orantılılık sınırının üstünde olmakla birlikte ona çok akındır ve b bölgede şekil değiştirmeler küçüktür. Elastisite sınırından sonra ükler boşaltıldığında çbkta kalıcı şekil değiştirmeler görülmee başlar. B bölgede gerilmenin artırılmasına devam edildiğinde; gerilmenin çok az artmasına karşılık şekil değiştirmenin çok fazla artmaa başladığı, gerilme-şekil değiştirme diagramında fak iniş ve çıkışlar oldğ noktaa gelinir. B noktaa malzemenin akma sınırı (plastikleşme sınırı), gerilmee de akma gerilmesi adı verilir ve F ile gösterilir (ÇYY de F simgesi ile gösterilmekte). Akma sınırı civarında gerilmeşekil değiştirme eğrisinin teğeti ata olr. B esnada malzemenin bünesinde önemli değişiklikler medana gelir. Dene çbğ ısınır ve üzerinde büüteçle görülebilen, çbk ekseni ile ± 45 lik açılar apan çizgiler olşr. B çizgilere Lüders vea Lüders-Hartmann çizgileri adı verilir. Akmanın başladığı andaki akma gerilmesine üst akma gerilmesi adı verilir. Hemen sonra b gerilme düşer. B gerilmee alt akma gerilmesi adı verilir. Üst akma gerilmesi çok hassas olp ükün glama şekline bağlıdır. Alt akma gerilmesi ise stabildir. Tasarım için gn gerilmedir. Çoğ kez alt ve üst akma gerilmelerinden bahsedilmeden üst akma gerilmesi akma gerilmesi olarak kllanılır. Elastisite sınırı anlam bakımından çok önemli olmakla birlikte e nin ölçülmesinde zorlk blnmaktadır. Arıca orantılılık sınırına çok akın olması da iki sınırın bir düşünülmesine neden olmaktadır. B nedenlerle elastisite sınırı erine, ölçülmesi kola olan akma sınırı malzemei karakterize etmede daha çok kllanılır. Orantılılık sınırı ile akma sınırı arasında kalan ikinci bölge çok küçüktür ve brada gerilme-şekil değiştirme doğrsal değildir. Küçük ve doğrsal olmaması nedenlerile b bölge çok kez hesaplarda ihmal edilir; ani birinci bölgeden üçüncü bölgee geçilir. BC bölgesi: Akma sınırı üçüncü bölgenin başlangıcındadır. Gerilme-şekil değiştirme eğrisi akma sınırında ata olarak (plato bölge) devam eder. Akma eşiği ata olarak fazla devam etmez. Eşik sonna gelindiğinde; brası mşak çelikte aklaşık 0.03 dür, şekil değiştirmei artırmak için gerilmenin de artması gerekir. Yani diagramın eğimi artar. Yeni eğim, elastik bölgedeki eğim kadar değildir. B olaa pekleşme adı verilir. Pekleşme esnasında malzemenin kristal apısında değişim gözlenir. B nedenden deformason arttırmak için daha fazla kvvet glanması gerekir. Gerilme ile şekil değiştirme arasındaki bağıntısı ile tanımlanan d Et (2.4) d E t e cismin teğet modülü denir ve genel olarak gerilmee bağlı bir büüklüktür. Gerilme artıkça eğim sürekli bir şekilde azalarak sıfır olr. Diagramın c ile gösterilen (ÇYY de F simgesi ile gösterilmekte), en büük ordinatına cismin çekme mkavemeti vea kopma sınırı adı verilir. B sınır üçüncü bölgenin üst sınırını belirler. Üçüncü bölge teğet eğiminin ata oldğ bölge ve teğet eğiminin ata olmadığı bölge olmak üzere ikie arılır. Birinci kısma akma bölgesi, ikinci kısma ise pekleşme bölgesi adı verilir. Plastik şekil değiştirmelerin blndğ bölgelerde Poisson oranı 0.5 dir. Poisson oranının 0.5 olması şekil değiştirme esnasında hacimin sabit kaldığını göstermektedir. B bölgede Şekil 2.1 de görülen herhangi bir S noktasında üklemenin boşaltılması halinde gerilme-şekil değiştirme ilişkisi OA a paralel ST doğrs olacaktır. Çbkta p miktarı plastik şekil değiştirme olp artık şekil değiştirme olarak da isimlendirilir. Şekilde görülen e miktarı elastik şekil değiştirmedir. Plastik şekil değiştirme zamanla bir miktar daha azalır. Cisimde plastik şekil değiştirmenin olması halinde cisim tekrar üklenirse gerilme-şekil değiştirme diagramı TS oln takip edecektir. B halde cismin orantılılık sınırında bir artma olmştr. CD bölgesi: Diagramda bir noktadan sonra düşme gözlenir. Diagramda düşme gözlenmesinin nedeni belirli bir bölgede bon olşarak kesitte büük büzülmelerin olmasıdır. Bon olşm gerilmenin maksimm oldğ C noktasında başlar. Çbğn çekme mkavemetine akın erlerde kesit büzülmesi fazla oldğndan çbkta Şekil 2.2 deki gibi bon medana gelir. Dördüncü bölge olan CD bölgesine bonlaşma bölgesi adı verilir. Şekil 2.2: Çelik nmnede olşan bonlaşma bölgesi Snm-2 2/16

3 Enine büzülme çbğn kopmasına kadar devam eder ve sonnda küçülen kesit glanan kvveti kaldıramaarak çbk kopar. Enine büzülme oranı A0 A k A0 (2.5) ile tarif edilmekte olp karıda görülen A k çbğn koptğ andaki kesitidir. İnşaat çeliğinde b oran % 50 civarındadır. Gevrek malzemede enine büzülme çok az olacağından sıfıra akın, sünek malzemede ise fazladır. Çelik türü malzemelerde kopma sınırı akınlarında şekil değiştirme önemli derecede artar ve çbğn koptğ andaki ek zamasına kopma zaması adı verilir. B değer gerilme-şekil değiştirme diagramının en büük apsisidir. İnşaat çeliğinde kopma zaması genellikle ortalama k %20 30 düzeindedir. Çekme deneinde gerilme, kvvetin çbk kesitinin ilk haline bölünmesi olarak tanımlandı. Kesit büzülmesinin çok az oldğ bölgelerde önemsenmeen b ola büzülmelerin fazla oldğ bölgelerde gerilme-şekil değiştirme diagramında düşme medana getirmektedir. Her noktadaki gerilme ilk kesite değil de küçülen kesite bölünerek tanımlansadı; gerilme-şekil değiştirme diagramı Şekil 2.1 de görülen kesik çizgili diagram olarak elde edilecekti. Çelik türü malzemeler basınç denei altında da çekme deneindekine benzer davranış gösterirler. Beton, taş, font ve ahşap v.s. gibi bazı malzemelerin çekme ve basınçta davranışları birbirinden çok farklıdır. Şekil 2.1 de verilen gerilme-şekil değiştirme diagramı gerçek ölçülerde verilmemiştir. BS bölgesindeki şekil değiştirme miktarı AB bölgesindekinin on katından fazladır. SD bölgesindeki şekil değiştirme ise BS bölgesindekinin defalarca daha büüktür. Gerçek oranlara gn olan diagram Şekil 2.3 de verilmiştir. Şekil 2.3: Çeliğin gerçek ölçülerdeki gerilme-şekil değiştirme diagramı Farklı çelik sınıflarında; karbon miktarı arttığında mkavemet değerlerinde artış gözlenir, bna karşın daha gevrek davranış sergilerler. Çelik malzemesinin artan karbon ihtivasına göre çekme drmndaki gerilme-şekil değiştirme eğrileri Şekil 2.4 de verilmektedir. Şekil 2.4: Farklı çeliklerin gerilme-şekil değiştirme diagramı (karbon oranı arttıkça daanım artmakta) 2.2 Yapısal Çeliğin Bazı Özellikleri Süneklik: Süneklik, zama oranı olarak denklem 2.6 ile ifade edilebilir. e L L f 0 (2.6) L Snm-2 3/16

4 B denklemde e: üzde olarak tanımlanmış zamaı, L f : test elemanı üzerinde belirlenen iki nokta arasındaki kopma znlğn, L : 0 test elemanı üzerinde belirlenen iki nokta arasındaki ükleme öncesi başlangıç znlğn göstermektedir. Süneklik (düktilite), büük gerilme değerlerine laşıldığında erel olarak akmaa izin vererek gerilmenin tekrar dağılımını sağladığı için çelik malzemenin önemli bir özelliğidir. Çelik kırılmadan önce büük şekil değiştirmeler apabilme kabilieti gösterdiğinden sünek malzeme olarak tanımlanır. Sünek malzemenin pozitif önlerinden bir tanesi üklerin çok büük değerlere laştığı drmlarda malzemede gözle görülen şekil değiştirmeler medana gelir b ise göçmenin olşmasından önce düzeltici önlemlerin alınmasına imkan sağlamaktadır. Bnn anında sünek davranış gösteren malzemeler göçmeden önce üksek miktarda şekil değiştirme enerjisini sönümleme eteneğine sahiptirler Toklk (Sertlik): Çeliğin gevrek kırılmaa karşı gösterdiği daanım, diğer bir deişle enerji sönümleme kabilieti olarak tanımlanmaktadır. Başka bir tanıma göre de toklk, metalde bir çentiğin blnması drmnda, b çentik nedenile medana gelecek kararsız (değişken) çatlak gelişimine karşı daanım olarak ifade edilmektedir. Aşağıdaki öntemler kllanılarak çeliğin b karakteristik özelliği değerlendirilebilmektedir. Aşağıda Tablo 2.1 de bazı çelik tipleri için sıcaklığa bağlı olarak Çentik Darbe Testi (Charp V- Notch Testi) sonçları verilmektedir. ÇYY de çeşitli drmlar için Çentik darbe testi için minimm değerlere sınırlar getirmektedir. Darbe deneinin genel olarak amacı, metalik malzemelerin dinamik zorlamalar altında kırılması için gerekli enerji miktarını ve sünekgevrek geçiş sıcaklığını tespit etmektir. çentik darbe testleri (CVN testleri), ağırlık çarpma testleri, dinamik ırtılma testleri Tablo 2.1: Çeşitli çelik sınıflarının sıcaklığa bağlı Çentik Darbe Testi (Charp V-Notch Test) sonçları Toklk, çeliklerin çarpma davranışlarını belirleen özelliktir. Zor kırılan, ani çarpma daanımı üksek olan çeliğin toklğ üksek; kola kırılan, ani çarpma daanımı düşük olan çeliğin toklğ ise düşüktür. Çeliğin toklğ üksek ise sünek davranış gösterir, kola kırılmaz; toklğ düşük çelikler ise gevrek davranış gösterir. Çarpma denelerinde, özel drmlar dışında, hep çentikli dene çbkları kllanıldığından bazı erlerde "toklk" erine "çentik toklğ" deimi kllanılır. Standart çarpma denei çbklar kllanılarak çelikler üzerinde değişik sıcaklıklarda çarpma deneleri apıldığında, çarpma daancı a da toklk değerinin sıcaklığa karşı grafiği elde edilir. B eğrinin 2 belirgin özelliği hemen görülür: Çelikler, özellikle alın karbonl çelikler ile düşük alaşımlı makina apı çelikleri, belirli sıcaklık aralığında sünek davranım gösterirlerken, düşük sıcaklıklarda gevrek davranım içine girmektedirler. Sünek davranım biçiminden gevrek davranım biçimine geçişi simgeleen bir geçiş sıcaklığı T T vardır. Sünek davranımdan gevrek davranıma geçiş, gerçekte tek bir sıcaklık değerinde değil, bir sıcaklık aralığı içinde olr. Kimi çeliklerde b sıcaklık aralığı 30 C gibi geniş ve agın, diğer kimilerinde ise 3-5 C gibi çok dar bir değer aralığında olr. Geçiş sıcaklığı aralığı ne denli dar ise sünek davranmadan gevrek davranıma geçiş o denli ani ve beklenmedik olr. Şekil 2.5 te Çentik darbe testi dene düzeneği verilmektedir. Şekil 2.6 da ise kırılma enerjisinin sıcaklığa bağlı değişimi gösterilmektedir. Şekil 2.5: Çentik darbe testinin grafiksel gösterimi Snm-2 4/16

5 Şekil 2.6: Kırılma enerjisinin sıcaklığa bağlı değişimi Yorlma: Tekrarlı ükler (ükleme ve boşaltma) etkisinde, özellikle çekme kvveti altında, akma gerilmesi değeri hiç bir şekilde aşılmasa bile kırılma (göçme) medana gelebilir. Yorlma, tekrarlı ükler etkisinde kırılma olarak tanımlanabilir. Süreklilik gösteren bir göçme şekli olp ani olarak gelişen çatlak olşm ile kırılma medana gelir. Yorlma daanımında üç faktör etkin olarak rol onar. Bnlar; tekrarlı ük saısı gerilmenin maksimm ve minimm sınırları arasındaki fark bir süreksizliğin (örneğin oldkça küçük çatlağın) başlangıçtaki bot olarak sıralanabilir (bkz. Şekil 1.14) Kanaklanabilirlik: Kanak çatlama hassasietinin, birleşim sağlamlığının ölçümüdür ve çeliğin içindeki karbon oranıla akından ilgilidir. Ymşak apısal çeliklerin çoğnn kimasal analiz değerleri b oranların içinde kalmaktadır. Pratikte eşdeğer karbon değeri (CE) olarak isimlendirilen değer ile çeliğin kanaklanabilirliği karbon ve diğer elementlerin birleşim üzdeleri gözönüne alınarak aşağıdaki gibi tanımlanabilir. % Mn % Cr % Mo % V % C % Ni CE % C (2.7) CE 0.45 olması ii kanaklanabilirliğin bir ölçüsü olarak verilebilir. Ykarıdaki denklemde C karbon, Mn manganez, Cr krom, Mo molibden, V vanadm, C bakır, Ni nikel elementlerinin simgelerini göstermektedir. Denklem 2.7 de verilen formül bor içeren çeliklere glanamaz. Karbon eşdeğeri büüdükçe kanaktan sonra soğmanın avaşlatılması gerekmektedir. Bnn için de tek bir çözüm parçaa kanaktan önce bir ön tavlama glaarak soğma hızını avaşlatmaktır. Karbon eş değerine bağlı olarak ön tavlama sıcaklıkları Tablo 2.2 de verilmektedir. Tablo 2.2: CE değerine göre ön tavlama sıcaklığı Gevrek Kırılma: Aniden ve plastik şekil değiştirme (deformason) olmaksızın ortaa çıkan ve istenmeen göçme tipidir. Olağan olarak sünek bir malzeme olarak bilinen çelik çeşitli koşllar altında gevrek bir malzeme haline gelebilir. Sıcaklık, çatlaklar, ükleme hızı, çok eksenli gerilme seviesi, eleman kalınlığı, birleşim geometrisi ve işçilik kalitesi gibi faktörler kırılma davranışını belirler Katmanlara arılma: Haddeleme doğrltsna dik (kalınlık doğrltsnda) ük etkisindeki bir levhanın ortasında olşan arılmanın haddeleme doğrltsna paralel düzlemlerde ilerlemesi sonc ortaa çıkan gevrek bir kırılma şeklidir. B drm aşağıdaki şekillerde görüldüğü gibi ortaa çıkabilmektedir. Kalın levhaların kllanılması drmnda, çelik levhanın çekirdeğinde arılma biçiminde bir ırtılma medana gelebilir. Medana gelen b ırtılma vea kırılmalar tabaka-tabaka şeklinde oldğndan bna lameler ırtılma adı verilir. Bnn nedeni, özellikle haddeleme sırasında tabakalar arasında blnan mangansülfitlerinin çekilerek bona doğrltda zatılmaları ve bnn bir sonc olarak bnların dış üze matrisinden arılarak ırtılmasıdır. Snm-2 5/16

6 Şekil 2.7: Kanaklı düğüm noktalarında çeliğin katmanlara arılması ile ilgili örnekler Korozon: Çeliğin korozon çevresel ortama bağlı olarak oksijenle girdiği reaksion sonc olşr. Çelik malzeme eterli önlem alınmadan açık hava koşlları etkisinde kaldığında dış üzeinde olşan değişimler korozon vea paslanma olarak isimlendirilir. Korozona karşı aşağıdaki önlemler alınabilir. Ugn detalandırma Yüze kaplaması (boa) Şekil 2.8: Çelik bir birleşimde gözlenen korozon Artık gerilmeler: Herhangi bir dış ük etkisi olmaksızın çelik elemanda var olan gerilmelerdir. Sıcak şekillendirme vea kanak işleminden sonra elemanların oda sıcaklığında eşit olmaan soğması, soğk işlemle bükülmesi, oda sıcaklığında silindirler arasından geçirilerek eğrilmiş elemanın doğrltlması, alevle kesim gibi işlemler sonc artık gerilmeler olşabilir. Çelik plakalar gibi hızla soğabilen elemanlar en büük artık gerilmelere marz kalacaktır. B elemanlarda gözlemlenen en büük artık gerilmele değerleri akma gerilmesine laşabilmektedir. Yapma kesitlerde ve sıcak haddelenmiş kesitlerde olşabilecek artık gerilmelerin aılışı aşağıdaki şekillerde görülmektedir. Şekil 2.9: Çelik profillerde gözlemlenen tipik artık gerilme dağılımı Snm-2 6/16

7 2.2.9 Çok Eksenli Gerilmede Akma Daanımı: Göçmede apısal davranış gevrek ve sünek olarak tanımlanır. Tek eksenli çekme deneinde de gözlendiği gibi mşak çelikte kopmadan önce, akma noktasında ortaa çıkan büük plastik deformasonları izleen sünek göçme gözlenir. Dolaısıla çelik malzemede göçme için en önemli kriter olarak akma koşl gözönüne alınmaktadır. Tek eksenli çekme deneinden belirlenen akma daanımının tek eksenli basınçta da geçerli oldğ genel olarak kabl edilmektedir. Sünek bir malzeme olan apısal çelikte, çok eksenli gerilme drmnda en agın olarak kllanılan akma koşl biçim değiştirme enerjisi varsaımıdır (Von Mises varsaımı). B varsaım tehlikeli drma geçmede karşılaştırma ölçütü olarak biçim değiştirme enerjisini göz önüne alır. Tek eksenli üklemede akma gerilmesi F, üç asal eksen doğrltsndaki çekme vea basınç gerilmeleri f1, f2, f 3 olmak üzere akma koşl 1 1 f f f f f f f f f F 6G 6G f f f f f f f f f F f f f f f f F (2.8) biçiminde ifade edilebilir. B varsaımın sınır üzei, f1, f2 ve f 3 eksen takımında eksenin doğrltman kosinüsleri 1/ 3 olan bir silindirdir (bkz. Şekil 2.11). Şekil 2.10: Üç eksenli gerilme drmnda akma üzei Çoğ apısal tasarımda, asal gerilmelerden biri a sıfır a da ihmal edilebilecek kadar küçük oldğndan, ifade düzlem gerilme drm için; f f f f F (2.9) Şekil 2.11: Düzlem gerilme halinde akma koşl arı eksen znlkları a 2 f, b 2/3 f olan bir elipsi gösterir olarak azılabilir. f1 f2 oldğnda ise asal düzlemle 45 lik açı apan düzlemlerde basit kama olşr ( f 1 ). B drmda, düzlem gerilme ifadesi F f f f f 3 f (2.10) Snm-2 7/16

8 olacağından, F 2 2 F 3 azılabilir. Bradan, kama akması sınır drm için kamada akma gerilmesi, 3 olarak elde edilir. Kama kırılması sınır drm için ise kamada kırılma gerilmesi, F 0.58 F (2.11) 3 F 0.58 F (2.12) ÇYY de Çelik Malzemesinin Mekanik Karakteristikleri: Notlarda daha önce verilen ÇYY de kllanılan çeliğin mekanik karakteristikleri brada toplca verilmektedir. E MPa Elastisite modülü 0.3 Poisson oranı G MPa Kama modülü t Isı genleşme katsaısı (2.13) 2.3 Tasarım Prensipleri ve ÇYY e Giriş Çelik Yapı Tasarımı ve Tasarım Prensipleri: Yapısal tasarım statik, dinamik, malzeme mekaniği ve apısal analiz ilkelerini sağlam bir bilgie sahip ve apı davranışı hakkında tecrübeli bir mühendisin sezgilerile birleştirmesile amacına gn hizmet edebilecek güvenli ve ekonomik apı üretmek adına sanat ve bilimin bir karışımı olarak tarif edilebilir. B tariften ola çıkarak, bir inşaat mühendisinin tecrübe kazanmasından önce statik, dinamik, malzeme mekaniği ve apısal analiz ilkelerini bilmesi gerekmektedir. Yapılacak tasarımın çelik apı olması drmnda öncelikle çeliğin malzeme özelliklerinin ve ükler altındaki davranışın bilinmesi gerekmektedir. Sonrasında ise çelik apı elamanların enkesitlerinin, enkesitlerin birbirile birleşiminin, birleşimi sağlaan ardımcı elemanların özelliklerinin bilinmesi öncelikli konlardandır. Yapılacak hesaplamalarda b konlarda eterli bilgie sahip olnması son derece önemlidir. Çelik konstrüksionlarının tasarım aşamalarında aşağıda belirtilenlerin esas alınması gerekmektedir. Yapı kllanım amacına gn olarak projelendirilmelidir. Yapı mimarisine ve geometrik özelliklerine göre malzeme seçimi apılmalıdır. Ekonomik açıdan pahalı bir malzeme olmasından ötürü çelik apıların projelendirilmesinde ekonomik kesitlerin seçilmesi esastır. Atölelerde hazırlanan çelik konstrüksion parçalarının taşınması kola olacak biçimlerde teşkil edilmesi gerekmektedir. Konstrüksionlarda mkavemeti üksek kaliteli çelik malzemeleri kllanmak, maksimm verimi sağlaacak en kesit profillerini glamak, taşııcı sistem teşkilinde optimm sistem teşkilini sağlama gerekmektedir Çelik Yapı Sistemlerinin Tasarımı: Bir çelik apının tasarımında aşağıdaki adımlar izlenebilir: Planlama: Yapının hizmet amacına bağlı olarak mimari (fonsionel) gerekliliklerin planlanması, Ön apısal tasarım: Planlanan fonksionel gerekliliklerin karşılanması amacıla ön tasarımın gerçekleştirilmesi, Yükler: Yapıa etkiecek üklerin olştrlması, Ön botlandırma: Yapısal elemanların (kolon, kiriş, çapraz, vb.) etkien ükler altında en az ağırlık ve maliet esas alınarak botlandırılması, Analiz: Yapının analitik modeli kllanılarak statik ve dinamik analizlerinin gerçekleştirilmesi ve iç kvvet ve er değiştirmelerin elde edilmesi, Değerlendirme: Yapısal elemanların gerekli daanım ve er değiştirme koşlları esas alınarak değerlendirilmesi ve kontrolü, Yeniden tasarım: Değerlendirme aşamasındaki değişikliklere bağlı olarak apısal tasarımın tekrar ele alınması, Karar: Optimm tasarımın belirlenmesi. Yapı güvenliği, doğr tasarım ile beraber malzemede, işçilikte ve apım öntemlerinde laşılan kalitenin kombinason ile sağlanabilir. Bir çelik apı, tasarımı ne kadar ksrsz olrsa olsn, imalat ve montajı özensiz ve denetimsiz ürütüldüğünde, tasarımda öngörülen güvenliği sağlaamaz. Yapının işletme ömrü bonca kendinden beklenen tüm fonksionları belirli bir güvenlik ile erine getirebilecek daanım ve rijitliğe sahip olması gerekir. Belirli bir güvenliğe gerek dlmasının en önemli sebebi tasarımda apılan varsaımlar nedenile ortaa çıkan belirsizliklerdir. Bilgisaar programlarının kllanımı ve tasarım prensiplerinin basitleştirilmesi, apısal tasarımdaki bazı belirsizlikleri azaltabilir, ancak tamamile ortadan kaldıramaz. B belirsizlikler ükleme, malzeme, apısal modelleme ve apısal ksrlardan ortaa çıkabilir. Snm-2 8/16

9 2.3.3 Şartname ve Yönetmelikler: Mühendisler apı tasarımında şartname ve önetmeliklere ihtiaç dar. Şartname ve önetmelikler mühendislerin apı tasarımında kritik hatalar apmalarını önlemek için geliştirilmiştir. Güncel şartname ve önetmeliklere gn tasarlanan apıların güvenli apılar oldğ varsaılabilir (Doğr şekilde tatbik edilmesi şartıla). Tüm bnlar şartname ve önetmeliklerin doğr oldğ anlamına gelmez. Şartname ve önetmeliklerin hazırlanması esnasında birçok varsaımda blnlr ve krallar bilimsel veriler ışığında revize edilir. B nedenle gelişmiş ülkelerde önetmelik ve şartnameler sıklıkla güncellenir ÇYY 2016 ve ÇYY nin Yaına Hazırlanma Süreci: Ülkemizde 2016 ılından önce çelik apı tasarımı, TS (Çelik Yapıların Hesap ve Yapım Kralları) standardına gn şekilde emniet gerilmeleri öntemi esas alınarak vea çelik malzemesinin plastik şekil değiştirme drmnn da göz önünde blndrldğ ve tasarımcı mühendisin gerekli görmesi halinde başvrdğ TS (Çelik Yapıların Plastik Teorie Göre Hesap Kralları) standardına göre taşıma gücü öntemi kllanılmaktadı. Ancak 2016 ılında çalışmaları sonlandırılan, tarihinde esmi Gazete de aınlanan Çelik Yapıların Tasarım, Hesap ve Yapım Esaslarına Dair Yönetmelik (kısaca ÇYY 2016) tarihi itibarile ürürlüğe girmiştir. Ülkemizde çelik apılar için hazırlanan ilk önetmelik olma özelliğini taşımaktadır ve b tarihten sonra projelendirilecek çelik apı ve a çelik apı bölümlerinde b önetmelik esaslarına lması zornl hale gelmiştir. Genel kapsamı itibarile Amerikan şartnamesi AISC içeriğini barındırmaktadır. Gerekli görülen drmlarda ülkemizdeki üretim şartları göz önünde blndrlarak değişiklikler apılması şeklinde olştrlmştr tarihinde esmi Gazete de aınlanan Çelik Yapıların Tasarım, Hesap ve Yapımına Dair Esaslar (kısaca ÇYY) aınladığı tarihten itibaren 2016 tarihinde aınlanan ÇYY 2016 nın erini almıştır. TS 648; 1970li ılların Amerikan (AISC) ve Alman (DIN) şartnamelerinden arlanmıştır. Genel anlanmda eleman tasarımı prensiplerini içerir: çekme çbkları, basınç elemanları, eğilmee marz kalan elemanlar, eğilme ve eksenel basıncın bileşik etkisindeki elemanlar gibi. Kapsamı oldkça dar. Narin plakaları olan enkesitler kapsam dışında. Bazı drmlarda fazla tasarıma sebebiet veren güvenli tarafta kalan aklaşımlar içermektedi. Piasada artık blnmaan blonlar hakkında krallar vardı. Yüksek mkavemetli blonlar hakkında hiçbir bilgi okt. Geliştirilmesi esnasında kllanılan kanak şartnameler (AISC, DIN) için apılan revizonların ışığında revize edilip güncellenmemişti (bkz. Şekil 2.12). Şekil 2.12: TS 648 in referans aldığı şartnameler güncellendiği halde kendisinde bir güncelleştirme olmamıştır. TS 648 sadece bina türü apılar içindi ve bina türü olmaan apılar kapsam dışındadı. TS 648 güncelliğini itirmişti. Bina türü apılar için bile bazı drmlarda glanamaz drmdadı (Mesela kompozit apıları içermiord). Türk Standardları Enstitüsü (TSE) tarafından geliştirilen standardlar ihtiaridir ani herhangi bir bağlaıcılığı blnmamaktadır. Özel bir istek apılmadığı sürece standardlar enilenmez vea eni standard hazırlanmaz. Çevre ve Şehircilik Bakanlığı hangi standard vea önetmeliğin kllanılacağı konsnda söz sahibidir. Çevre ve Şehircilik Bakanlığı 2014 ılı sonnda eni bir Çelik Yapılar Yönetmeliğinin hazırlanmasına karar verdi. Çevre ve Şehircilik Bakanlığı Mesleki Hizmetler Genel Müdürlüğü ile İstanbl Teknik Üniversitesi İnşaat Fakültesi arasında imzalanan protokol kapsamında bir Çelik Yapılar Yönetmeliği hazırlanmıştır. Projenin aşamaları ş şekildedir: Mevct drm değerlendirmesi (1 a) Yönetmelik taslağının hazırlanması (6 a) Yönetmelik taslağı ile ilgili görüş alınması (1 a) Görüşler ışığında gerekli revizonların apılması (15 gün) Snm-2 9/16

10 Yönetmelik ile ilgili çalışta düzenlenmesi Çalışta sonnda ortaa çıkan gereksinimler ışığında tekrar revizon Yönetmeliğin nihai hale getirilmesi Gelecekte apılması gereken çalışmaların özetlenmesi Çalışmanın kronolojik sırası: Başlangıç: Ocak 2015 İlk Taslak: Haziran 2015 evize Metin: Ağstos 2015 Çalışta: Ekim 2015 Nihai Metin: Aralık 2015 esmi Gazete: 4 Şbat 2016 Yürürlüğe Giriş: 1 Elül ılı içerisinde AISC önetmeliği ABD de aınlandı. Yönetmeliğin aınlanmasından sonra gelen geri bildirimler ve AISC da apılan revizondan dolaı 2018 Şbat aında ÇYY aınlandı Temel Güvenlik Prensipleri: Yapıların ve onların ük taşııcı elemanlarının hizmet süresi içerisinde kendilerinden beklenen fonksion gösterebilmeleri için eterli mkavemet ve rijitliğe sahip olmaları gerekir. Botlandırma sırasında apılara servis üklerini taşıabilmeleri için gerekenin üstünde bir miktar reserv daanım sağlanmalıdır. Yani apı ve elemanları aşırı üklemelere karşı eterli daanıma sahip olmalıdır. Aşırı ükleme hali bir apının botlandırıldığı amaç dışında kllanımından, mesela kont olarak botlandırılmış bir apının ofis olarak kllanılmasından, apının dış ükler altındaki analizinde apılan aşırı basitleştirmelerden vea inşa öntemlerinde botlandırma sırasında gözönüne alınanlardan farklı sapmalardan olşabilir. Bütün bnların anında inşa edilen apının botlandırmada öngörülen sevieden daha düşük mkavemete sahip olması ihtimali de mevcttr. Yapılara etkien ükler ve apıların bnlara daanımı, apı güvenliğini saptamak için kllanılan değişkenlerdir. Bnn için Q dış ükü ve daanımı rastgele değişkenler (olasılık teorisi) olarak göstersin. B değerlerin istatistiki dağılımı Şekil 2.13 de gösterilmiştir. daanımı Q ük değerinden büük oldğnda bir emniet marjından söz edilebilir. daanımı, Q dış ükünü büük oranda aşmadıkça daanımın dış ükten küçük olma olasılığı her zaman vardır. Daanımın dış üke eşit olması drm ani / Q 1 sınır drmdr. Yeni bir rastgele değişken ln / Q tanımlanırsa b drmda sınır drm ln / Q 0 olacaktır. B eni değişkende göçme bölgesi Şekil 2.14 te taralı olarak gösterilmiştir. Düşe eksen ile ln / Q fonksionnn ortalama değeri arasındaki mesafe, b fonksionn standart sapması ln / Q ile nın çarpımı olarak ifade edilir. Brada çarpanı apının güvenlik indisi olarak isimlendirilir. büüdükçe apının güvenlik marjı da büür. Şekil 2.13: Yük ve daanım için olasılık oğnlk fonksionları Snm-2 10/16

11 Şekil 2.14: ln / Q fonksion ve göçme bölgesi TS 648 önetmeliği emniet faktörü ilkesini temel almaktadı. Emniet faktörü ilkesi geçen üzıl süresince kllanılan temel botlandırma ilkesidir. Emniet faktörü ilkesinde gerçek ükün botlandırmada göz önüne alınan dış ükü Q kadar aştığını, botlandırmada hesaba katılan apı mkavemetinin, gerçekte olandan sınırı olarak ifade edilir. Bradan olarak ifade edilir. Emniet faktörü kadar küçük oldğn kabl edelim. Yapı güvenliği alt Q Q (2.14) 1 / 1 / Q Q Q (2.15) 1 Q/ Q F (2.16) 1 / olmaktadır. Eğer aşırı ükleme nominal dış ük değerinin %40 fazlası ise ani Q/ Q 0.40, daanım değerindeki azalma nominal değerin %18 i ani / 0.18 ise b drmda emniet katsaısı F (2.17) olarak elde edilir. B değer ise Alman DIN normnda esas ükleme hali için kllanılan emniet faktörü değeridir. Fakat b değer göçmee karşı gerçek güvenliği göstermemektedir. Emniet faktörü ilkesindeki emniet faktörü değerleri mühendislerin tecrübelerine daanılarak blnmştr. Herhangi bir matematiksel temeli oktr. Arıca apının her elemanında eşit miktarda güvenlik sağlamamaktadır. ÇYY ise tasarımda iki farklı prensip snmaktadır. Yük ve Daanım Katsaıları ile Tasarım (YDKT) ve Güvenlik Katsaıları ile Tasarım (GKT). YDKT taşıma gücü öntemine; GKT ise emniet gerilmeleri öntemine daanmaktadır. Yıllar içerisinde Emniet Gerilmeleri Yöntemi erini Taşıma Gücü Yöntemine bırakmıştır. Çelik apı elemanlarının ve birleşimlerin tasarımı iki aklaşımdan biri kllanılarak glanabilir. Taşıma gücü öntemi matematiksel olarak olasılık teorisine daanmaktadır. Yapının önem değerine göre belirli bir değeri saptanmaktadır ve bna karşılık bir göçme olasılığı değeri hesaplanmaktadır. Önemli apılarda değeri normal apılara göre daha büük alınmaktadır ani göçme olasılığı daha küçük ttlmaktadır. B ilkede apının tüm elemanlarında eşit miktarda güvenlik marjı blnmaktadır. değerinin saptanması matematiksel olarak ileri teknikler gerektirdiğinden (olasılık teorisi) önetmeliklerde b değer erine apı güvenlik koşl ifadesi genel form olarak iqi ifadesi kllanılmaktadır. B ifadede daanım azaltma katsaısı, i i değerleri ise ük arttırma katsaılarıdır. B değerler seçilen katsaısına göre kalibre edilerek önetmeliklerde verilmektedir. Arıca taşıma gücü öntemi çok daha gerçekçi biçimde ük ve daanımları modellediğinden gerçeğe daha akın sonçlar elde edilmektedir b da emniet faktörü ilkesine göre apının botlandırılmasının daha ekonomik olmasını sağlamaktadır ÇYY Yer Alan Tasarım Prensipleri: ÇYY de YDKT da güvenlik, ük katsaıları ile arttırılmış işletme üklerinin en elverişsiz kombinason altında, apısal bileşenlerin azaltılmış karakteristik daanımınlarının aşılmaması koşlla verilmektedir. Sistem Snm-2 11/16

12 analizleri doğrsal elastik teorie göre gerçekleştirilmektedir. Yani malzemelerin plastik şekil değiştirme kapasiteleri göz önünde blndrlmamaktadır. Tasarım koşl tüm apısal elemanlar için n : YDKT ük birleşimi ile belirlenen gerekli daanım : Karakteristik daanım : Daanım katsaısı : Tasarım daanımı n koşlnn sağlatılmasıdır. Karakteristik daanım önteminde gerekli daanım (2.18) n n ve daanım katsaısı ÇYY de ilgili bölümlerde açıklanmıştır. B tasarım aşağıdaki ük birleşimleri kllanılarak belirlenecektir. Şekil 2.15: ÇYY de YDKT önteminde değerinin hesaplanmasında kllanılan ük birleşimleri ÇYY de GKT da apı üzerine etkien üklerde herhangi bir artırıma gidilmez. Bnn erine malzeme daanımlarında azaltma apılır. Sistem analizleri doğrsal elastik teorie göre gerçekleştirilmektedir. Yani malzemelerin plastik şekil değiştirme kapasiteleri göz önünde blndrlmamaktadır. Tasarım koşl tüm apısal elemanlar için n a (2.19) a : GKT ük birleşimi ile belirlenen gerekli daanım n : Karakteristik daanım : Güvenlik katsaısı / : Güvenli daanım n koşlnn sağlatılmasıdır. Karakteristik daanım n ve güvenlik katsaısı ÇYY de ilgili bölümlerde açıklanmıştır. B tasarım önteminde gerekli daanım a aşağıdaki ük birleşimleri kllanılarak belirlenecektir. Şekil 2.16: ÇYY de GKT önteminde a değerinin hesaplanmasında kllanılan ük birleşimleri NOT: Her iki öntemde de F, H, T etkilerinin blnması drmnda b etkilerin birleşimlere hangi katsaılar ile gireceği önetmelikte belirtilmiştir. Şekil 2.15 ve 2.16 verilen ük kombinasonlarında er alan üklerin ve not kısmında bahsedilen üklerin açıklaması ş şekildedir: Snm-2 12/16

13 Şekil 2.17: Yük kombinasonlarında er alan üklerin simgeleri Yapısal tasarımın en önemli aşamalarından biri, apının ömrü bonca her bir elemanının etkisi altında kalabileceği üklerin bilinmesi ve bnların kombinasonlarının olştrlmasıdır. Güvenli bir apı, b ükleme kombinasonlarından doğacak iç kvvetleri taşımalıdır. Bir apıa etkien üklerin karakteristik değerleri apının kllanım amacına bağlı olarak ük standartları ardımıla belirlenir. Standartlarda öngörülen ükler genellikle güvenli tarafta kalır ve tecrübelere daanılarak belirlenmiştir. B değerler anı zamanda işletme ükleri olarak da isimlendirilmektedir ÇYY ile İlgili Standart ve Yönetmelikler: B önetmelik kapsamı içinde blnan apısal çelik ve çelik-betonarme kompozit apı elemanları ve apı sistemlerinin tasarımında referans verilen başlıca standart ve önetmelikler aşağıda özetlenmiştir. TS 498: 1997 Yapı elemanlarının botlandırılmasında alınacak üklerin hesap değerleri TS EN : 2009 Yapılar üzerindeki etkiler - Bölüm 1-3 Genel etkiler, kar ükleri TS EN : 2005 Yapılar üzerindeki etkiler - Bölüm 1-4 Genel etkiler, rüzgar ükleri TBDY: 2018 Türkie Bina Deprem Yönetmeliği TS 500: 2000 Betonarme apıların tasarım ve apım kralları TS 708: 2016 Betonarme için donatı çeliği Yapısal çelik malzemeler, blonlar, kanak ve başlıklı çelik elemanlar ile ilgili TS EN standartları ÇYY de Yer Alan Bölümler ve Yararlanılan Kanaklar: Hazırlık aşamasında taşıma gücü prensiplerine daanan bir önetmeliğin hazırlanması gerekliliği ortaa çıkmıştır. Gelişmiş ülkelerde kllanılan standardlara paralel olması gerektiğine karar verilmiştir. TBDY ile ml olması amaçlanmıştır. Bgün lslararası standartların büük ölçüde esas aldığı Amerika (ANSI/AISC 360) ve/vea Avrpa (EC 3) standartlarından birinin izlenmesinin fadalı olacağına karar verilmiştir. Ancak, her iki standart arasında önemli aklaşım farklılıkları blnmaktadır. ANSI/AISC standardı ifadelerinin temel prensipler açısından anlaşılabilir ve kola kllanılabilir olmasına karşın, EC 3 normnn ifadeleri oldkça karmaşıktır. TSE tarafından Türk Standardı olarak kabl edilen Avrpa Birliği EN normları (EC 3, EC 4, v.d.), üniversitelerimizin inşaat mühendisliği programlarında çelik apılar derslerinde verilen eğitimin kapsamı ve glamada mühendislerin apısal çelik tasarımı konsndaki bilgi birikimi gözönüne alındığında, ülkemizdeki mühendislik pratiğinden oldkça farklı aklaşımlar içermekte oldğ saptaması apılmıştır. Sonç olarak, Çelik Yapıların Tasarım, Yapım ve Hesap Esasları Yönetmeliğinin hazırlanmasında: AISC 360 Specification for Strctral Steel Bildings standardının esas alınması, Türk Deprem Yönetmeliği ile mnn sağlanması, Ülkemizdeki mühendislik pratiğine de paralel olarak, ıllarca AISC standartlarıla proje apan mühendislerin bilgi birikimini gözardı etmeden, ortak bir tasarım aklaşımının kllanılması, Kontrol edilebilir glama krallarının olştrlabilmesinin sağlanması, amaçlanmıştır. ÇYY de er alan bölümler ve bölümlerin hazırlanmasında fadalanılan kanaklar Tablo 2.3 te verilmektedir. Tablodan görülebileceği gibi ÇYY, amerikan çelik önetmeliği AISC 360 ı temel almaktadır. Bölüm 2-4 te ise avrpa standartları kllanılmıştır. B bölümlerde avrpa standartlarının kllanılmasının sebebi ülkemize daha gn olması ve TS EN önetmeliklerini baz aldığından dolaı b bölümlerin atıf aptığı TS EN önetmeliklerinin türkçe çevirisinin ÇYY aınlandığında mevct olmasıdır. Aksi halde amerikan önetmeliklerinin baz aldığı ilgili önetmeliklerin ÇYY çıkmadan önce türkçee çevrilmesi gerekecekti ÇYY'nin Kapsamı: Yönetmelik, apısal çelik ve çelik - betonarme kompozit apı elemanlarının ve apı sistemlerinin, kllanım amaçlarına gn olarak, eterli bir güvenlikle tasarımına ve apımına ilişkin öntem, kral ve koşlları içermektedir. Yönetmelikte verilen krallar esas olarak bina türü çelik apı sistemlerini kapsamakla beraber, düşe ve ata ük taşııcı elemanlar içeren diğer çelik apı sistemlerine de, önetmelik ilkeleri esas alınarak benzer şekilde glanabilmektedir. Yönetmelik, karakteristik et (cidar) kalınlıkları 2.5mm'den az olmaan bor ve kt profiller ile elemanların karakteristik kalınlıkları en az 4.0mm olan çelik apı sistemlerini kapsamaktadır. Deprem bölgelerinde apılacak çelik ve çelik - betonarme kompozit apı elemanlarından olşan bina taşııcı sistemlerinin depreme daanıklı olarak tasarımında, önetmelikte verilen kral ve koşllara ek olarak, Türkie Bina Deprem Yönetmeliği 2018 (notlarda bndan sonra TBDY kısaltması kllanılacak) kralları da erine getirilmelidir. Snm-2 13/16

14 Yapısal çelik ve çelik - betonarme kompozit apı elemanlarının tasarımına ilişkin ÇYY vea ilgili türk standartlarında er almaan tasarım kralları için, öncelikle ÇYY - Ek-4 te verilen kanaklarla beraber, lslararası geçerliliği kabl edilen eşdeğer diğer standart, önetmelik vb. teknik dokümanlar, ÇYY de öngörülen ilkeleri ve asgari güvenlik seviesini sağlaacak şekilde kllanılabilirler. ÇYY nin glanmasında gerekli olabilecek özel apı bileşenlerinin ve sistemlerinin testlerinin ürütülmesinde, TS EN 1990 Ek D de verilen esaslar vea eşdeğer lslararası öntemler dikkate alınacaktır. Tablo 2.3: ÇYY de er alan bölümler ve bölümlerin hazırlanılmasında fadalanılan kanaklar Arıca önemli bir nokta olarak rüzgar ve kar üklerinin hesaplanmasında TS 498 önetmeliği kllanılmamaktadır. Kar ükü için TS EN , rüzgar ükü içinse TS EN kllanılması gerekmektedir. TS 498'de verilen kar ükleri ile tasarım apıldığında bazı apılarda çatıların çöktüğü gözlemlenmiştir. Bnn nedeni bazı bölgelerde kar haritasında tanımlanan kar üklerinin etersiz olmasıdır. B nedenle TS 498'de verilen kar ükü haritasının doğrlğna dlan güven kabolmştr. TS 498 de verilen rüzgar ükü hesabı da etersiz blnmştr. TS EN te Türkie için rüzgar haritası verilmediğinden dolaı ÇYY rüzgar hızının temel değerini Vbo, 28m/sn 100km/sa olarak vermiştir. Tasarımda rüzgar hızı için bnn üzerinde bir değer kllanılabilir ancak altında bir değer kllanılamaz Sınır Drmları İçin Tasarım ve Stabilite Analizi: Çelik apı elemanları ve birleşimlerinin tasarımı, apının işletme ömrü bonca kendinden beklenen tüm fonksionları belirli bir güvenlik altında erine getirebilecek düzede daanım, kararlılık (stabilite) ve rijitliğe sahip olacak şekilde, daanım ve kllanılabilirlik sınır drmları esas alınarak gerçekleştirilecektir. Daanım sınır drm, daanım vea stabilite etersizliği nedenile bölgesel vea tümsel göçme olşmn tanımlar. Daanım sınır drm için güvenlik, YDKT aklaşımına göre ÇYY - Bölüm 5.2.2'de verilen koşlların, GKT aklaşımına göre ise ÇYY - Bölüm 5.2.3'de verilen koşlların glanması ile sağlanacaktır. Kısaca denklem 2.18 vea denklem 2.19 n apı elemanları için sağlatılmasını içermektedir. Daanım sınır drmları ile ilgili hesaplar ilerleen haftalarda derste işlenecektir. Kllanılabilirlik sınır drm, apıdan beklenen fonksionları engelleen aşırı erdeğiştirmeler ve benzeri özellikler cinsinden tanımlanır. Kllanılabilirlik sınır drm için ÇYY - Bölüm esas alınacaktır. Kllanılabilirlik, öngörülen normal kllanım koşlları ve ükleri altında, apının kendisinden beklenen fonksionları erine getirmesi, dış görünümünün ve çevresel etkilere karşı daanıklılığının kornması, apısal olmaan elemanların olmsz etkilenmemesi, kllanıcıların konfornn sağlanması gibi drmların tümü olarak tanımlanır. Kllanılabilirlik sınır drmları, öngörülen belirli ük birleşimleri altında, apı sisteminin erdeğiştirme ve ivme gibi davranış büüklüklerine ait sınırlar ile tanımlanır. Kllanılabilirlik sınır drmlarının kontrol edildiği ük birleşimleri Şekil 2.18'de snlmştr. Yük birleşimleri ile ilgili detalı bilgi ÇYY - Bölüm 15 te verilmektedir. Şekil 2.18: Kllanılabilirlik sınır drm ük birleşimleri Kllanılabilirlik sınır drmlarında sehim kontrolleri, ata erdeğiştirme kontrolleri, düşe titreşim kontrolleri, rüzgar etkisi altında konfor kontrolleri, sıcaklık değişimlerinden kanaklanan erdeğiştirmelerin kontrolleri apılır. Yapı sistemlerinin stabilite analizi ise eleman bazındaki ve sistem genelindeki geometri değişimlerinin denge denklemlerine etkisini göz önüne alan ikinci mertebe teorisine göre hesap apılmasını öngörmektedir (Şekil 2.19). Yönetmelik kapsamında glanacak stabilite analizi öntemleri ÇYY - Bölüm 6 da açıklanmıştır. Snm-2 14/16

15 Şekil 2.19: Stabilite analizi ikinci mertebe teorisine göre apılır ani denge denklemleri şekil değiştirmiş apı elemanlarına göre azılır ÇYY - Bölüm 6 da stabilite analizi için üç öntem snlmştr. Bnlar sırasıla genel analiz öntemi ile tasarım, brklma bo öntemi ile tasarım ve aklaşık ikinci mertebe analizi ile tasarımdır. Detalı bilgi ÇYY - Bölüm 6 da verilmektedir ÇYY - Bölüm 2 (Malzeme): B bölümde apı çeliği, birleşim araçları ve diğer çelik apı malzemesinin özellikleri ve ilgili standart, norm ve önetmelikler er almaktadır. B bölümde verilen malzeme karakteristik değerleri üretim standartlarında verilen minimm değerlerdir. Beton için TS 500 ve donatı çeliği için TS 708 standartlarında belirtilen malzeme özellikleri geçerlidir. Yönetmelikteki krallar Tablo 2.4 ve Tablo 2.5'de verilen çelik sınıfları için geçerlidir. B tablolarda genelleştirilerek verilen akma gerilmesi ve çekme daanımı değerleri, tasarım hesaplarında kllanılacak karakteristik değerlerdir. Tablo 2.4: Sıcak haddelenmiş apısal çeliklerde karakteristik akma gerilmesi F ve çekme daanımı F Tablo 2.5: Yapısal bor ve kt profillerde karakteristik akma gerilmesi F ve çekme daanımı F Snm-2 15/16

16 Örnek 2.1: Bir çatı sistemine ait kafes kirişte, ÇYY'e göre gerekli tüm üklemeler için statik analiz apılmış ve kesit tesirleri belirlenmiştir. Verilen kesit tesirlerinden ararlanarak, kafes kirişin A elemanına ait normal kvvet için YDKT'e göre (gerekli daanım) değerini belirleiniz. Yükleme Drm Tablo 2.6: Statik analiz soncnda elde edilen değerler Yükün Cinsi A elemanında olşan normal kvvet G (sabit ük) 60kN S (kar ükü) 75kN W (soldan rüzgar) -65kN W (sağdan rüzgar) -45kN Yapıa etkien ükler ve b ükler soncnda A elemanında medana gelen normal kvvet değerleri Tablo 2.6 da verilmiştir. YDKT için kllanılacak olan ük birleşimleri Şekil 2.15 te tanımlanmıştır. B ük kombinasonlarına göre elde edilen değerler Tablo 2.7 de er almaktadır. Tablo 2.7: Kllanılan ük kombinasonları ve A elemanı için hesaplanan değeri Kombinason Kllanılan Yük Birleşimi Saısal Değer Hesabı Gerekli Daanım ( ) 1 1.4G 1.4*60 84kN 2a 1.2G+1.6S 1.2*60+1.6*75 192kN 2b 1.2G+0.5S 1.2*60+0.5* kN G+1.6S+0.8W (W soldan) 1.2*60+1.6*75+0.8*(-65) 140kN G+1.6S+0.8W (W sağdan) 1.2*60+1.6*75+0.8*(-45) 172kN G+0.5S+1.6W (W soldan) 1.2*60+0.5*75+1.6*(-65) 5.5kN G+0.5S+1.6W (W sağdan) 1.2*60+0.5*75+1.6*(-45) 37.5kN 5 1.2G+0.2S 1.2*60+0.2*75 87kN G+1.6W (W soldan) 0.9*60+1.6*(-65) -50kN G+1.6W (W sağdan) 0.9*60+1.6*(-45) -18kN Statik analiz soncnda A elemanının tasarımında kllanılacak olan gerekli daanım 192kN (çekme kvveti için) 50kN (basınç kvveti için) değeri: olarak hesaplanmaktadır. Çbk hem çekme çbğ hem de basınç çbğ olarak tasarlanmalıdır. 2.4 Snm-2 nin Hazırlanmasında Yararlanılan Kanaklar Cisimlerin Mkavemeti Cilt I, Mehmet Bakioğl, Beta Yaınevi, 2. baskı, 2009 Mechanics of Materials, James M. Gere, Cengage Learning Yaınevi, 8. Baskı, 2013 Çelik Yapılar I Ders Notları, Cünet Vatansever, İstanbl Teknik Üniversitesi Çelik Yapılarda Plastik Mafsal Kavramı Snm, Cünet Vatansever, İstanbl Teknik Üniversitesi Çelik Yapılar, Hilmi Deren, Çağlaan Yaınevi, 4. baskı, 2012 Çelik Yapılar Ders Notları, Kıvanç Taşkın, Eskişehir Teknik Üniversitesi Çelik Yapıların Tasarım, Hesap ve Yapım Esasları Yönetmeliği Eğitim Notları, Cavidan Yorgn, Cem Topkaa, Cünet Vatansever, 2017 Çelik Yapılar I Ders Notları, Kaan Türker, Balıkesir Üniversitesi Snm-2 16/16