Yrd. Doç. Dr. Şevket ATEŞ Karadeniz Teknik Üniversitesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Anabilim Dalı Öğretim Üyesi

Transkript

1 Yrd. Doç. Dr. Şevket ATEŞ Karadeniz Teknik Üniversitesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Anabilim Dalı Öğretim Üyesi

2 Ahşap, insanlar tarafından kullanılan en eski yapı malzemelerinden biridir. Modern anlamda ahşap yapılar ilk olarak 20. yüzyıl başlarında Almanya da yapı yönetmeliklerinde yer almış, daha sonra birleşim araçlarının da gelişmesiyle birlikte oldukça yaygınlaşmıştır. Özellikle geliştirilen sentetik tutkalın birleşim aracı olarak kullanılmasıyla, köprü, spor salonu vb. büyük yapı sistemlerinin de ahşap ile yapılabilmesine imkan sağlamışır Ahşap Yapı Uygulamaları

3

4

5 Ahşap yapı malzemesi çok değişik ve çok sayıda ağaç türünden elde edilebilmektedir. Ahşap malzemenin bileşiminde; % 60 Sellüloz % 28 Linyin % 12 diger maddeler bulunmaktadır. Sellüloz ahşabın liflerini oluşturur. 1-6 mm boyunda ve 0,01-0,06 mm çapında içi boş borucuklar şeklinde olan liflerin cidarını, linyin oluşturur. Lifleri birbirine bağlayan maddeye ise pektin adı verilir Ahşap Yapı Uygulamaları

6 Ahşap heterojen bir yapıya sahiptir Ahşap Yapı Uygulamaları

7 Ahşabın yapı malzemesi olarak kusurları vardır. Bunlar: Budaklar Lif eğikliği Lif kıvrıklığı Enkesit düzensizliği Çatlaklar Ahşap Yapı Uygulamaları

8 Hafif Öz ağırlığı az olduğundan mesnetlere aktarılan yükler çelik ve beton mallzemesine nazaran daha azdır. Montaj Hafif olmasısı sayesinde montaj işinin daha kolay, daha çabuk ve ekonomik olmasını sağlar. Nakliye Atölyelerde montaja hazır durumua getirilebilir. Hafif olmalar ı taşınmaları ve yerine koyulmaları için özel araçlara ihtiyaç göstermezler. İşçilik Kolay ve süratlidir. Yüklemeİmalattan sonra hemen yüklenmesinde sakınca yoktur. İnşaat süresini kısaltır. Zayiyat Söküldikten sonra az bir zayiyatla başka bir yerde kullanılabilir. Şekil şekil vermek kolaydır. Sıcak bir malzemedir. DayanımAsit, baz, tuz ve duman gazlarına karşı dayanıklıdır. Kimya sanayiinde tercih edilir Ahşap Yapı Uygulamaları

9 Rötre Sıcakta çeker. Çatlaklar meydana gelir. Rutubet Şişmesine neden olur. Rutubet oranının %20 den az olmalıdır. Doğal veya suni kurutmayla rurubet oranı azaltılır. DayanımHomojen değildir. Liflerin gidişi, çatlaklar ve budaklar kesitin heryerinde aynı dağılmamıştır. Bu durum dayanımına etki eder. Atölyelerde montaja hazır durumua getirilebilir. Hafif olmalar ı taşınmaları ve yerine koyulmaları için özel araçlara ihtiyaç göstermezler. AnizotropDayanımı liflerin doğrulltusuma bağlı olarak değişir. Kolay ve süratlidir. Örnek, II.sınıf çamda lif doğrultusunda basınç emniyeti 85kg/cm 2 iken liflere dik doğrultuda ise 20kg/cm 2 dir. Bu özellik ek yerlerinin teşkilinde dikkate alınmalıdır. Yangın Yangına karşı dayanaklı değildir. Yangın dayanımı artırmak için kesitin en az 450cm 2 ve boyutların ise kısa kenar en az 12cm, uzun kenar en az 20cm olmalıdır Ahşap Yapı Uygulamaları

10 Doğal ortamda bulunan ağaçlar %45-50 oranında rutubet içermektedir. Bu rutubet, yapı malzemesi olarak kullanılacak ahşabın mekanik özelliklerini olumsuz yönde etkilemektedir. Bu nedenle ahşabın kullanılmadan önce belirli oranda kurutma işlemine tabi tutulması gerekmektedir. Ahşabın özgül ağırlıgı, ağaç türüne bağlı olarak değismekle birlikte genellikle 600 kg/m 3 olarak alınabilmektedir Ahşap Yapı Uygulamaları

11 TÜBİTAK Bilim ve Teknik Dergisi A-Geniş yıllık halkaların görüldüğü sağlıklı gelişme B-Beş yıllık dönemde, dar yıllık halkaların oluştuğu zayıf gelişme C-Ağacın bir bölümünde yangın zararı D-Böcek ve mantarın neden olabileceği hastalıklı dönem E-Orman yangınındaki yaranın kapanmasından sonraki normal gelişme, F-Bir kaç yıl süren kuraklık G-Öz (Olgun ağaçların çoğunda bunu görmek zordur) H-Toprak kayması veya kuvvetli rüzgarlar gibi odunu zorlayan bir ortamdaki gelişme Ahşap Yapı Uygulamaları

12 Dikdörtgen, kare ve yuvarlak parçaların bükülmesi ve büzülme özellikleri büyüme halkalarının yönünden etkilenmektedir Ahşap Yapı Uygulamaları

13 Radyal Teğet Teğetsel büzülme (rötre) radyal(merkeze doğru) doğrultudakinden iki kat daha fazladır Ahşap Yapı Uygulamaları

14 RUTUBET MİKTARINA GÖRE; Taze Yapı Ahşabı: Rutubet miktarı sınırlandırılmamıştır. Yarı Kurı Yapı Ahşabı: Rutubet mikatrı %35 ve daha az Kuru Yapı Ahşabı Rutubet mikatrı %20 ve daha az Yapılarda mümkün oranda Kuru Yapı Ahşabı kullanılmalıdır. Rutubeti azaltmak amacıyla ani kurutma yapılmamalıdır. Ani kurutma işlemleri, mukavemeti büyük ölçüde azaltır ve çatlaklara neden olur. Bu çatlakların oluşmaması için rutubetin yavaş yavaş azaltılması gerekir Ahşap Yapı Uygulamaları

15 MUKAVEMET VE KALİTESİNE GÖRE; I. Kalite: Yüksek mukavemetli ahşap II. Kalite: Normal mukavemetli ahşap II. Kalite Az mukavemetli ahşap Bu sınıflandırma; yıl halakalarına, budakların durumuna ve kesit yüzeylerine dağılışlarına, liflerin gidişine ve eğimine, ahşabın eğriliğine ve çatlaklara bağlı olarak yapılmaktadır. I. kalite ahşap; budağı en az olan yukarıdaki özellikleri en çok yansıtandır. Çok pahalıdır. Bu nedenle yapıda en çok zorlanan elemanlarda kullanılır. Projelerde yalnızca I. ve III. Kalite ahşap kullanılır. III. Kalite ahşap çekme elemanlarında kullanılmamalıdır Ahşap Yapı Uygulamaları

16 Budaklar : Ağacın gövdesinden dışarıya doğru büyüyen dalların kesilmeleri neticesinde gövdede kalan enkesitlerdir. Lif Eğikliği: Liflerin ağaç eksenine paralel olmamasıdır. Enkesit DüzensizliğiAğaçta meydana gelen oluklu gövde veya eksantiristik büyüme kusurudur. Çatlaklar Ağaç enkesitinde görülen çatlaklardır. En zararlı çatlak çevre çatlağı olup enkesitin dışından olup merkeze doğrudur. Lif kıvrıklığı Liflerin ağaç eksenine göre helezon şeklinde doğrultu izlemesidir. Bu özellikleri inceleyen uzmanlar ahşabı sınıflandırarak uygun sertifika damgası vurmaktadırlar Ahşap Yapı Uygulamaları

17 İnşaatlarda kullanılan ahşap malzemenin, genellikle öz ağırlığı az, mukavemetinin yüksek, işlenme kabiliyetinin çok, ısı iletiliciğinin az olması tercih edilir. Bu nedenle, yapılarda daha çok iğne yapraklı ağaçlar kullanılır. Bunlardan; Çam sınıfı (Çıralılar): Dış etkilere maruz kısımlarda Göknar ve ladin sınıfı: İç kısımlarda (Mukavemeti yüksek, sert ve pahalıdır) Meşe ve kayın sıkça kullanılır. Kontraplak vs.: Ihlamur, kavak, söğüt gibi yumuşak ağaçlar İnşaat Mühendisliği açısından, eksenel kuvvete veya eğilmeye çalışan elemanlardan kalas, kiriş ve kadronlar genellikle ladin, göknar, meşeden hazırlanmaktadır. Pencere ve kapı doğramalarında, çamlar, kaplama elemanlarında meşe, kayın Suve köprü inşaatlarında çam sınıfı, meşe ve kestane kullanılmakatdır Ahşap Yapı Uygulamaları

18

19 Ahşap heterojen ve anizotrop (fiziksel ve mekanik özellikleri yükleme doğrultusuna bağlı olarak değişen) bir yapı malzemesidir. Mekanik özellikleri; Liflerin dogrultusuna, Rutubet miktarına, Öz ağırlığına, Yıllık halkalarının genişliğine, bağlı olarak büyük değişim göstermektedir Ahşap Yapı Uygulamaları

20 Ahşabın mekanik özellikleri, liflere paralel ve liflere dik doğrultuda ayrı ayrı tanımlanmaktadır Ahşap Yapı Uygulamaları

21 Ahşabın elastisite modülü ve kayma modülü ağaç türüne göre farklıklar gösterir, fakat kalite sınıflarına göre değisiklik göstermez. Yapı malzemesi olarak kullanılan ahsap türlerine ait Elastisita modülleri ve Kayma modülleri TS 647 (Ahşap Yapıların Hesap ve Yapım Kuralları) ile verilmiştir Ahşap Yapı Uygulamaları

22 Esas Yükler (EY): İlave yükler (IY): Sabit yükler (taşıyıcı sistemin ve diğer yapı bileşenlerinin öz ağırlıkları), hareketli yükler (insan, eşya vb.), kar yükleri, makinelerin kütle kuvvetleri. Rüzgar yükleri, deprem yükleri, araç, kren (vinç), fren yükleri, krenlerin kaldırma yükleri vb Ahşap Yapı Uygulamaları

23 Mekanik özelliklerin yukarıda sözü edilen etkenlere bağlı olarak büyük değişim göstermesi nedeniyle, ahşap yapıların tasarımı (boyutlandırılması) Emniyet Gerilmeleri Yöntemi ne göre yapılmaktadır. 1) Yapıya etkiyen işletme yüklerinden (Pi) oluşan gerilmeler ( i )belirlenir. 2) Malzemenin sınır gerilmesi bir emniyet katsayısına (e) bölünerek emniyet gerilmeleri ( em ) belirlenir. 3) İşletme gerilmesi, emniyet gerilmesinden küçük veya ona eşit olacak şekilde en kesit boyutları belirlenir Ahşap Yapı Uygulamaları

24 Bu yöntemin esasları ve ahsap elemanların emniyet gerilmeleri, ahsap türlerine ve sınıflarına bağlı olarak TS 647 de verilmiştir. Bu emniyet gerilmesi değerleri Esas Yükler için geçerlidir. Esas ve İlave Yükler durumunda Emniyet gerilmeleri % 15 arttırılır Ahşap Yapı Uygulamaları

25

26 Örnegin Bir egilme elemanına Esas ve İlave Yüklerin birlikte etkimesi halinde kullanılacak Egilme Emniyet Gerilmesi II. Sınıf Çam için; eem = 100x1.15= 115 kg/cm 2 olarak elde edilir Ahşap Yapı Uygulamaları

27 Ahşap yapılarda birleşimler genellikle aşağıdaki sebeplerle yapılmaktadır. Farklı taşıyıcı elemanların birbirine bağlanması (Kolon-Kiriş birleşimi Kiriş-Kiriş birleşimi Alt başlık-üst başlık birleşimi Dikme-alt başlık birleşimi vb.) Eleman boyunun uzatılması Eleman en kesitinin arttırılması Ahşap Yapı Uygulamaları

28 Ahsap yapılarda elemanlar arasındaki kuvvet aktarımı iki şekilde gerçekleştirilmektedir. 1) Birlesim yüzeylerindeki basınç gerilmeleri yoluyla: Bu tür birlesimlerde kuvvet, elemanlarda oluşturulan dişler vasıtasıyla aktarılır. Kullanım alanı sınırlıdır. Bu tür birlesimler Dişli Birleşimler olarak tanımlanmaktadır Ahşap Yapı Uygulamaları

29

30 Ahsap yapılarda elemanlar arasındaki kuvvet aktarımı iki şekilde gerçekleştirilmektedir. 2) Doğrudan birleşim araçlarından yararlanarak: Bu tür birleşimlerde kuvvet, belirli sayıda birleşim aracı vasıtasıyla aktarılır. Ahşap yapılarda kullanılan birleşim araçları aşağıda verilmiştir. Çivi Bulon Kama (Ahşap kama, Çelik kama, Pim kama) Ağaç Vidası Tutkal Ahşap Yapı Uygulamaları

31

32 Metal plak birleşim araçları Ahşap Yapı Uygulamaları

33 Birleşim araçlarının emniyetle taşıyabilecekleri yükler çekme deneyi ile belirlenir. Çekme deneyinde, P k kırılma yükü belirlenir ve bu kırılma yükünün 2.75 de biri (P k /2.75) hesaplanır. Deney esnasında ahşap elemanların birbirine göre yerdegiştirme (kayma) miktarı d ölçülür. Bu kayma miktarının 1.5 mm olduğu andaki yük degeri P 1.5 belirlenir. (P k /2.75) ile P 1.5 değerleri karşılaştırılır. Küçük olan, birleşimin emniyetle taşıyabileceği en büyük yük P em olarak kabul edilir. Birleşimin taşıyabilecegi en büyük yük değeri deney numunesindeki birlesim elemanı sayısına bölünerek, bir birleşim elemanının emniyetle taşıyabilecegi en büyük yük P em belirlenir. Tutkalda ise P em 1 cm 2 alanın emniyetle taşıyabilecegi en büyük yük olarak tanımlanır Ahşap Yapı Uygulamaları

34

35

36 Çivili bir birleşimin kırılma yüküne ulaştığı andaki durumu

37

38 Çivi, bulon, kama ve tutkal için yukarıda sözü edilen deney gerçekleştirildiğinde; Çivi, tutkal, kama ve vidalı birlesimlerde (P k /2.75) değerinin etkili olduğu, yani bu birlesimlerin rijit olduğu, özellikle tutkalın çok rijit olduğu, Bulonlu birleşimde ise P 1.5 değerinin etkili olduğu, yani birleşimin oynak (rijitliği düşük) olduğu sonucuna varılmaktadır. Buradan, bulonun diğer birleşimler ile birlikte kullanılamayacağı, tutkal ile diğer birleşim araçlarının birlikte kullanılmasının uygun olmadığı söylenebilmektedir Ahşap Yapı Uygulamaları

39 Birleşim elemanının çapı (d) ve boyu (L), Birleşim elemanlarının sayısı (n), Birleşim elemanlarının birleşim yerinde düzenlenmesi ve detay resminin çizilmesi, sırasıyla yapılması gerekmektedir. Tutkallı birlesimlerde çap, ölçü ve eleman sayısı yerine, tutkal tipi ve birlesim yüzeyi boyutları söz konusu olmaktadır Ahşap Yapı Uygulamaları

40 Çivi, daire kesitli, bir ucu gömme başlı, bir ucu sivri, çelikten imal edilmiş birleşim aracıdır. Çiviler karakteristik olarak çap ve boy ile ifade edilirler. Örnegin: 55/140 lık çivi denildiginde, Çapı 55/10mm =5,5 mm olan, Boyu 140 mm olan çivi ifade edilmektedir Ahşap Yapı Uygulamaları

41 Ahşap yapılarda kullanılabilecek çiviler ahşap kalınlıgına bağlı olarak TS 155/1 de verilmektedir Ahşap Yapı Uygulamaları

42

43

44 Bulon: gövde, bulon başı, pul (rondela) ve somun bileşenlerinden oluşan çelik birleşim aracıdır. Ahşap yapılarda Fe37 (St37) çeliğinden üretililen bulonlar kullanılmaktadır. Bulonlar karakteristik olarak iki farklı sistem ile ifade edilmektedir. Bunlar Metrik ve Withworth sistemleridir. Yaygın olarak kullanılan Metrik sistemdir. Metrik sistemde bulonlar M12, M16, M20, M22, M24... şeklinde gösterilirler. M harfinin yanındaki sayılar mm cinsinden bulonun çapını (d) göstermektedir. Bulonun diğer boyutları (baş kalınlığı, somun kalınlıgı, dişli gövde uzunluğu, pul özellikleri vb.) TS 79 ve TS 80 de yer almaktadır Ahşap Yapı Uygulamaları

45

46

47

48

49

50

51

52

53

54

55

56

57

58

59 Ahşap Kiriş Ahşap Kolon Ahşap Yapı Uygulamaları

60

61

62

63

64 Üst Başlık:2adet 10x10 Alt Başlık:2adet 10x Ahşap Yapı Uygulamaları

65

66

67

68

69

70

71

72

73

74 AHŞAP BİNALAR İÇİN DEPREME DAYANIKLI TASARIM KURALLARI Ahşap binalar bütün deprem bölgelerinde, bodrum katı hariç olmak üzere en fazla iki katlı olarak yapılacaktır. Ahşap binalarda bodrum kat dışında her bir katın yüksekliği, döşeme üstünden döşeme üstüne 3 m den fazla olmayacaktır. Bodrum kat yapılması durumunda, bu katın yüksekliği 2.40 m den fazla olmayacaktır. Ahşap binaların taşıyıcı duvarları, planda olabildiğince düzenli ve ana eksenlere göre simetrik veya simetriğe yakın biçimde yerleştirilecektir. Tüm katlarda taşıyıcı duvarlar üst üste gelecek şekilde düzenlenecektir. Kısmi bodrum yapılmasından olabildiğince kaçınılmalıdır Ahşap Yapı Uygulamaları

75 AHŞAP BİNALAR İÇİN DEPREME DAYANIKLI TASARIM KURALLARI Ahşap binaların döşeme ve çatıları da ahşap olarak yapılacaktır. zemin kattaki döşeme kirişleri taban kirişleri üzerine, diğer katlardaki döşeme kirişleri ve çatı makasları ise başlık kirişleri üzerine oturtulacak, çivili olarak birleştirilecektir Ahşap Yapı Uygulamaları

76 ODABAŞI, Y., (1992), Ahşap ve Çelik Yapı Elemanları, İstanbul, Beta Basım Yayım Dağıtım A.Ş. ERŞEN N. (2000), Ahşap Yapılar Problem ve Çözümleri, İstanbul, Birsen Yayınevi. DUMAN, N., ÖKTEN, S., (1988), Ahşap Yapı Dersleri I, 2. Baskı, İstanbul YEM Yayın. BİNAN, M., (1986), Yapı Elemanları, İstanbul, İstanbul Teknik Üniversitesi Vakfı Kitap Yayınları No:9, İstanbul Teknik Üniversitesi İnşaat Fakültesi Matbaası. ÖZTUNALI, İ., (1988), Ahşabın Yapıda Kullanılması ve Doğal Kurutma Yöntemleri, İnşaat Dergisi, 1988/4, s GÜNAY,R., (2002), Geleneksel Ahşap Yapılar Sorunları ve Çözüm Yolları, İstanbul, Birsen Yayınevi. TS 51, (1987), Kereste-Ladin ve Göknar Keresteleri - Genel Amaçlar İçin, Ankara, Türk Standartları Enstitüsü. SOYGENİŞ, M., (2000), Yapı 2, İstanbul, Birsen Yayınevi. TOYDEMİR, N., GÜRDAL, E., TANAÇAN, L., (2000), Yapı Elemanı Tasarımında Malzeme, İstanbul, Literatür Yayıncılık, Dağıtım, Pazarlama, Sanayi ve Ticaret Ltd. Şti. TS 647, (1979) Ahşap Yapıların Hesap ve Yapım Kuralları, Ankara, Türk Standartları Enstitüsü. TÜRKÇÜ, Ç., (2000), Yapım, İstanbul, Birsen Yayınevi. BENSON, T., GRUBER, J.,(1980), Building The Timber Frame House, U.S.A.,Simon and Schuster. ÇELEBİ, R., (2000), Yapı Bilgisi, İstanbul, İstanbul Kültür Üniversitesi Yayınları. YÜCESOY, L., (2000), Yapı Elemanları, İstanbul, Yapı Endüstri Merkezi Yayınları AVLAR, E., LİMONCU, S., (2001), Yapı Malzemesi Olarak Ahşap ve Ahşap Yapı Sistemleri, 241,2001/12, s , Yapı Dergisi Ahşap Yapı Uygulamaları

77