TAŞIYICI SİSTEM TASARIMI 5 DERSİ

Transkript

1 TAŞIYICI SİSTEM TASARIMI 5 DERSİ Doç. Dr. Deniz GÜNEY SUNUM 5 Döşemeler, Merdivenler, Çatı 1 Döşemeler, yapının duvar, kolon ya da çerçeve gibi düşey iskeleti üzerine oturan, katlar arası ayırımı sağlayan yatay levhalardır. Üzerindeki yükleri kiriş veya kolonlara aktaran genelde yatay betonarme elemanlardır. Yükleri aktarma işlemi sırasında döşemenin aşırı sehim&deformasyon yapmaması gerekir. Ayrıca döşeme yüklere karşı güvenli olsa bile aşırı titreşim yaparak konfor koşullarını da ihlal etmemelidir. İki boyutunun birbirine oranı (luzun/lkısa): 0,5den büyük, 2,0den küçük, kare şekilli döşemelere DAL, 0,5den küçük, 2,0den büyük, dikdörtgen şekilli döşemelere HURDİ denir. Dal döşeme, üzerine etkiyen yükü iki doğrultuda, Hurdi döşeme, üzerine etkiyen yükü kısa kenarı doğrultusunda (uzun kenarında düzenlenen kirişlere) aktarır. Daire şekilli döşemeler tek plak olarak düzenlenmişse dal, radyal kirişler üzerinde düzenlenmişse hurdi olarak çalışır. 2 1

2 Deprem sırasında döşemelerin bağlı olduğu duvarlar yada çerçeveler ile birlikte çalışmasına diyafram davranışı denir. Döşemenin diyafram davranışı göstermesi için mesnetlendiği kiriş yada duvara rijit birleştirilmesi gerekir. Bu durumda yatay yükler karşısında döşeme, yatay bir kiriş gibi davranır. Yapı sistemine yatay kuvvetlerin düşey elemanlara rijitlikleri ile orantılı olarak aktarılması, döşeme sisteminin diyafram davranışı ile sağlanır. 3 Yatay deprem yüklerinin düşey taşıyıcı sistem elemanlarına güvenle aktarılabilmesi için bir kat planında, merdiven ve asansör boşlukları dahil, çeşitli maksatlar için açılmış boşluk alanlarının toplamı, o katın brüt alanının üçte birini geçmemelidir. Aksi halde ani rijitlik azalması olabilir. DBYBHY (2007) bu durumda binanın dilatasyonla ayrılmasını önerir. 4 2

3 Kalıp üzerinde yerinde dökme betonarme Taşıyıcı döşeme, yapım sistemlerine göre; Yerinde dökme betonarme Hazır elemanlar üzerinde yerinde dökme beton Prefabrike beton üniteler üzerinde Çelik tabliye üzerinde Hazır taşıyıcı döşeme elemanları: Ahşap Prefabrike plak Çelik tabliye sistemlerinden biri ile oluşturulur. Prefabrike beton üzerinde yerinde dökme beton Çelik tabliye üzerinde Prefabrike beton plak Çelik tabliye yerinde dökme beton 5 Yerinde Dökme Betonarme Döşemeler Yerinde dökme betonarme döşemeler, kirişsiz yada kirişli, dal yada hurdi çalışacak şekilde düzenlenir. Bu döşemelerin yapımında kalıp ve iskele gerekir. 6 3

4 Yerinde Dökme Betonarme Döşemeler Kolonları birbirine bağlayan kirişler üzerine oturan betonarme plaklar yatay kuvvetlere karşı bir diyafram şeklinde çalışır. Kirişsiz döşemeli (düz, mantar döşeme) sistemler deprem etkisi ile büyük yanal öteleme yaptıkları için yönetmelikte kullanımları çok sınırlandırılmıştır. Döşeme kalınlığı: Tek açıklıklı: l / 25 Sürekli: l / 30 Konsol: l /12 Plak döşemelerin kendilerinden en az üç kere daha derin olan kirişlere oturmaları gerekir. Plaklar için öngörülen en az kalınlık 8cm dir. 7 Yerinde Dökme Betonarme Döşemeler Döşemelerin donatılarını dış etkilerden korumak için 1.5 ila 2 cm civarında pas payı bırakılır. Döşeme tipleri: 1. Kirişli döşeme 2. Kirişsiz döşeme 3. Dişli (nervürlü) döşeme 4. Asmolen döşeme 5. Kaset (ızgara)-kiriş döşeme 8 4

5 1. Kirişli döşeme En az bir kenarı kirişe oturan 5 20 cm kalınlığında bir plaktır. Yükleri ve kenarları çok büyük olmayan hacimlerde (odalarda) genelde tercih edilir. Kısa kenarı 6-7 m olabilir. İnşası kolay ve ekonomiktir. Konut tipi yapılarda en çok kullanılan döşeme tipidir. Dört tarafından kirişlere oturan döşemeler Kenarlarının bazıları boşta olan döşemeler Boşluklu döşemeler Düzensiz geometrili döşemeler 9 1. Kirişli döşeme h 80 mm üzerinde yürünmeyen (çatı) döşemeleri h 100 mm (önerilen) h 120 mm (üzerinden taşıt geçen döşemelerde) h 150 mm (konsol, üzerinden taşıt geçen döşemelerde, önerilen) h 150 mm (merdiven sahanlıklarında, büyük boşluklu döşemelerde, önerilen) 10 5

6 1. Kirişli döşeme Dört tarafından kirişli döşemeler Yapılarda karşılaşılan döşemelerin çoğunluğu dört tarafından kirişe oturur, dikdörtgen geometrilidir ve yükü düzgün yayılıdır. Bu tür döşemeler yapının en güvenli elemanlarıdır, hemen hiç göçmezler. Ancak; çok ince yapıldıklarında, fazla sarkma olur, sallanırlar ve konfor rahatsızlığı oluştururlar. Plak iç kuvvetlerinin (moment, kesme) analitik hesabı çok karmaşık ve kısıtlıdır Kirişli döşeme En az bir kenarı kirişe oturan 5 20 cm kalınlığında bir plaktır. Yükleri ve kenarları çok büyük olmayan hacimlerde (odalarda) genelde tercih edilir. Kısa kenarı 6-7 m olabilir. İnşası kolay ve ekonomiktir. Konut tipi yapılarda en çok kullanılan döşeme tipidir. Dört tarafından kirişlere oturan döşemeler Kenarlarının bazıları boşta olan döşemeler Boşluklu döşemeler Düzensiz geometrili döşemeler 12 6

7 1. Kirişli döşeme Tek doğrultuda çalışır. Bu durumda Luzun/Lkısa>2 olmalıdır. Döşeme kısa doğ. Çalışır. BA hesap kısa doğrultuda yapılır. Ana donatılar kısa doğrultuda konulur. Uzun doğrultuda konstrüktif (kısa doğrultunun 1/5 i oranında) donatı konur Kirişli döşeme Dal döşeme: iki doğrultuda çalışır. Bu durumda Luzun/Lkısa<2 olmalıdır. Döşeme iki doğrultuda çalışır. BA hesap iki doğrultuda yapılır. Ana donatılar her iki doğ. konulur. 14 7

8 1. Kirişli döşeme Konsol: Bir kenarı sürekli diğer kenarları boşta (konsol) döşeme Yapıların yaklaşık m kadar cephe dışına çıkan balkon ve saçak döşemelerinde görülür. Döşeme sadece bir kenar boyunca yapıya bağlıdır. Bu nedenle, hesap hatası ya da yapım kusuru sonucunda çok kolay göçerler. Döşemenin kirişe oturan kenarı süreklidir. Döşeme konsol çalışır Sürekli mesnette oluşan negatif moment mesnet üstünde çekme oluşturur. Bu moment için hesaplanan donatı (ana donatı) mesnedin üstüne konur ve plak ucuna kadar düz olarak uzatılır Kirişsiz döşeme Kirişleri olmayan, doğrudan kolonlara oturan cm kalınlığında bir plaktır. Yükleri ve kenarları çok büyük olmayan hacimlerde (odalarda) kullanılabilir. Açıklık 9-10 m olabilir. Kalıp isçiliği azdır. Sarkan kiriş olmadığından alttan bakıldığında düz bir tavan görünür. İyi bir çerçeve davranışı sergileyemez. Kolonların plağı delip geçmesi (zımbalama) riski vardır. Ağır yükleri olan döşemelerde (sanayi yapıları, köprü) zımbalamayı önlemek amacıyla kolona başlık yapılır. Depremde davranışı kötüdür, Türkiye için uygun bir plak tipi değildir. 16 8

9 3. Dişli (nervürlü) döşeme: cm aralıklarla birbirine paralel kirişçiklerin (dişlerin) ana kirişlere oturtulması ve üzerine çok ince bir plak yapılması ile oluşturulan bir döşemedir. Dişlerin genişliği cm, yüksekliği cm civarındadır. Plak 5-7 cm dir. Yükleri ve kenarları büyük hacimlerde kullanılabilir. İyi bir çerçeve davranışı sergileyemez. Depremde davranışı kötüdür, Türkiye için uygun değildir. Yatay rijitliği artırmak için mutlaka deprem perdeleri düzenlenmelidir Asmolen döşeme: Dişler arası asmolen olarak adlandırılan hafif bir malzeme ile doldurulmuş bir veya iki yönde dişli döşemedir. Tavan düz görünür. Depremde davranışı iyi değildir. Yatay rijitliği artırmak için mutlaka deprem perdeleri düzenlenmelidir. 18 9

10 5. Kaset (ızgara) kirişli döşeme: Hacim ortasında kolon istenmeyen çok büyük (sinema salonu, otopark gibi) hacimlerin kapatılmasında kullanılır. Açıklık m olabilir. Dişli döşemeler gibi inşa edilir. Dişler yerine normal boyutlu kirişler(tali kirişler) kullanılır. Çevre kirişlere ana kirişler denir, tali kirişler ana kirşlere oturur. Sistem ağırdır, kolonlara değil, her iki yönde yerleştirilmiş rijit perdelere oturtulmalıdır Kaset (ızgara) kirişli döşeme: 20 10

11 Yerinde Dökme Betonarme Döşemeler Çelik kirişler üzerine de, kirişler beton içine yerleştirilerek yada kirişler üzerine kayma bağlantıları yerleştirilerek yerinde dökme betonarme döşemeler yapılabilir. Betonarme döşeme ile çelik kirişlerin birlikte çalışması durumunda betonarme döşeme diyafram davranışı gösterir. 21 Hazır Elemanlar+Yerinde Dökme Beton Döşemeler Hazır döşeme elemanları üzerine yerinde dökme beton uygulamasına kompozit döşemeler denir. Hazır döşeme elemanları genellikle prefabrike beton ve çelik yapılarda kullanılsa da, kalıp ve iskele gerektirmediği için, sadece iskelet olarak düzenlenmiş betonarme yapılarda da kullanılabilir

12 Hazır Elemanlar+Yerinde Dökme Beton Döşemeler Asmolen döşemeler, hazır asmolen kirişleri arasına pişmiş toprak ya da beton asmolen blokları yerleştirildikten sonra üzerine en az 7cm kalınlıklı beton dökülerek yapılır. 23 Hazır Elemanlar+Yerinde Dökme Beton Döşemeler Dolgu olarak kullanılan asmolen bloklarının iyice ıslatılarak suya doymuş olmaları gerekir. Aksi halde betonun dayanımı zayıf kalabilir. Döşemeye gelecek çarpma yükü ile bu bloklar ile beton arasındaki aderans ortadan kalkabilir ve bloklar döşemeden ayrılarak düşebilir. Asmolen kirişlerinin tek doğrultuda çalışacak şekilde düzenlenmesi, yatay kuvvetlerin düşey elemanlara iletilmesinde sorunlar yaratır

13 Hazır Elemanlar+Yerinde Dökme Beton Döşemeler Asmolen döşemelerin oturdukları ana kirişlerin derinliğinin az ve genişliğinin çok fazla olması yapı çerçevesini çok esnekleştirir. Depremlerde büyük yatay öteleme yapan asmolen döşemeli yapılar, kolonların momentlerini çok artırarak yıkılmalarına yol açar. Adapazarı, 1999 Yönetmelikte, yatay ötelemeleri sınırlandırmak için sistemde yeterli miktarda perde duvarı düzenlenmesi koşulu getirilmiştir. 25 Hazır Elemanlar+Yerinde Dökme Beton Döşemeler Asmolen döşemenin geçebileceği açıklık 26 13

14 Hazır Elemanlar+Yerinde Dökme Beton Döşemeler Çelik tabliyeli döşemelerde tabliye sadece bir kalıp olarak kullanılabildiği gibi betonla birlikte kompozit çalışarak yük taşıyacak şekilde düzenlenebilir. Her iki durumda da alt yüzeyde yangına karşı bir koruma gerektirir. 27 Hazır Elemanlar+Yerinde Dökme Beton Döşemeler Çelik tabliye sadece kalıp görevini yapıyorsa üzerine donatılar serilerek beton dökülür. Taşıyıcı döşeme, yerinde dökme betonarmedir. Çelik tabliye, beton döşemenin donatılarının yerini tutacaksa tabliyenin dalga yüksekliği ve et kalınlığı kalıp görevini gören tabliyeden daha fazladır. Tabliyenin betonla beraber çalışması için tabliye üzerine kayma bağlantıları yerleştirilir

15 Hazır Döşeme Elemanları Taşıyıcı hazır döşeme elemanları Ahşap Prefabrike döşeme Bimsbeton ya da gazbeton Çelik tabliye döşeme olarak üretilir. Hazır döşeme elemanlarının kullanımı yapıda hafiflik, hızlı yapım, çalışma platformunun hemen hazırlanması gibi yararlar sağlar. 29 Hazır Döşeme Elemanları Ahşap döşeme elemanları; masif yada panel şeklinde, çok tabakalı çok parçalı yapıştırma ya da geçmeli, olarak yapılır. Ahşap döşemeler çelik yapıların ilk dönemlerinde kullanılmış olsalar da bugün sadece ahşap ve yığma yapılarda kullanılır. Diyafram davranışı için ahşap elemanlar döşeme kirişlerine iyi bağlanmalıdır

16 Hazır Döşeme Elemanları Gazbeton ya da bimsbeton hazır döşeme elemanları; dolu gövdeli, boşluklu gövdeli, tek yada çift kirişli olarak yapılır. 31 Hazır Döşeme Elemanları Hazır döşeme elemanlarının geçebileceği açıklık, döşemenin taşıyacağı hareketli yüke bağlı olarak üretici firma katalogundan alınır. Kaynak: Yapı Katalogu 32 16

17 Hazır Döşeme Elemanları 33 Hazır Döşeme Elemanları 34 17

18 Hazır Döşeme Elemanları Betonarme kirişlere birleştirme Bimsbeton döşeme elemanları Betonarme ve Prefabrike yapım sisteminde, döşemenin yatay yükler karşısında rijit diyafram oluşturabilmesi için, hazır döşeme elemanları bütün kenarları boyunca kirişlere ankre edilmelidir. 35 Hazır Döşeme Elemanları Spitak depremi, Ermenistan, 1988 Ankrajı iyi yapılmamış hazır döşeme plaklarının yıkılması 36 18

19 Hazır Döşeme Elemanları Bimsbeton döşeme elemanları Çelik yapım sisteminde hazır yada yarı hazır döşeme elemanları kullanıldığında döşeme diyaframının sağlamlığını artırmak için yatay stabilite sağlanmalıdır. Gazbeton döşeme elemanları Çelik kirişlere birleştirme 37 Hazır Döşeme Elemanları Bu döşemelerde açılabilecek boşluk yada deliklerin yeri ve boyutları, üretici firmadan alınır. Tasarımda özel bir boşluk gerekiyorsa, döşeme özel sipariş edilir

20 Hazır Döşeme Elemanları Taşıyıcı çelik tabliye dalga yüksekliği ve et kalınlığı kompozit çelik tabliyeli döşemelerden daha fazladır. Ara kat döşemelerinde bu döşemelerin dalgalı üst yüzeyi rijit kaplama elemanları ile düzeltilir. 39 Hazır Döşeme Elemanları ABD de yapılan çelik yüksek binalarda yaygın olarak kullanılan hazır döşeme örnekleri: 40 20

21 Hazır Döşeme Elemanları 41 Hazır Döşeme Elemanları 42 21

22 Modülasyon ızgarası kare ve kareye yakın düzenlenen yapılarda yerinde dökme ya da prefabrike, kirişsiz yada kirişli döşeme plağı kullanılabilir. Bu döşeme plakları düz ya da kaset olarak yapılabileceği gibi düz yada nervürlü prefabrike dikdörtgen levhalarla da düzenlenebilir. Dikdörtgen ızgara ile düzenlenen yapılarda döşeme plaklarının da dikdörtgen olması uygundur. Sistemde bir doğrultuda sık kolonlar varsa döşeme plağı doğrudan kolonlar üzerine oturtulabilir. Kolon aralıkları seyrek olduğunda dikdörtgen döşeme plağı, kolonları bağlayan kirişlere oturtulmalıdır. 43 Merdivenler Betonarme yapı Çelik yapı Her yapım sisteminde merdiven basamakları, *duvardan konsol çıkar yada *eğik kirişler üzerinde düzenlenir

23 Merdivenler Depremde merdivenler yapıdan ayrı çalışıp hasar görebilirler 45 Merdivenler Depremde merdivenler yapıdan ayrı çalışıp hasar görebilirler 46 23

24 Çatı Döşemeleri Asbest Oluklu Çimento Çatı Döşemeleri, 145cm de bir mesnet gerektirir. 47 Çatı Döşemeleri Dalgalı Metal Tabliye Çatı Döşemesi 48 24

25 Çatı Kaplamaları Gazbeton, bimsbeton gibi hazır elemanlar üzerine kiremit, shingle ya da metal çatı kaplamaları serilir. 49 Çatı Kaplamaları Dikdörtgen yada kare şekilli cam döşeme plakları taşıyıcı kirişlere değil, kirişlere noktasal bağlanan çelik yada alüminyum ızgara üzerine yerleştirilir

26 Plastik esaslı çatı döşeme elemanları 51 Çatı Kaplamaları Membran çatı örtüleri 52 26

27 Çatı Kaplamaları Membran çatı örtüleri: Örgü dokuma membranları dış fiziki etkilerden korumak için kullanılan yüzey kaplama malzemeleri ve koruyucu film tabakalarında kullanılan malzemelerin içeriği ile membran üst örtüye yarı şeffaflık özelliği kazandırılabilmektedir. Bu özellikteki membranların kullanıldığı yapılar yarı şeffaflık özelliği ile günün her saatinde atmosferin aydınlığından maksimum derecede yararlanabilmektedir. Amerika nın Denver Kenti ndeki Uluslararası Denver Havaalanı Terminali nde kullanılan membranların yarı şeffaflık özelliği ile yapay aydınlatmanın getirdiği maliyet düşürülerek ekonomi sağlanmıştır. Ayrıca dolaylı aydınlatmanın tercih edildiği sergi yapılarında da kullanımı oldukça yaygındır 53 Çatı Kaplamaları Membran çatı örtüleri 54 27

28 Çatı Kaplamaları Membran çatı örtüleri 55 Çatı Döşemeleri Membran çatı örtüleri-bjk Vodafone Arena 56 28

29 Çatı imalatı yürütücü firma: İz İnşaat Madencilik San. Tic. A.Ş Çatı tasarım ve mühendislik çalışması :EFA Engineering Stuttgart Çatı Mühendisi: Matteo Romelli Çatı imalatı :Freyssinet (Freysaş) Çatı çelik halatları üreticisi: FATZER Çatı tipi: Halatlı Germe Membran Çelik Çatı Çatı Örtüsü: Silikon kaplamalı fiberglass örgü membran (Atex 5000 Trl) Çatı Toplam Alanı: m2 Çatı Çelik Halatları Toplam Ağırlığı: 260 ton Çatı maliyeti: 17 M İki kısımdan oluşacak dış ve geniş kısımda Atex 5000trl, iç ve dar kısımda ışık geçirgenliği daha fazla olan fiberflon teflon ptfe mesh kullanılacak

30 59 KAYNAKLAR Prof. Dr. Görün ARUN, Taşıyıcı Sistem Tasarımı Ders Notları (Basılmamış) Williams, T. I. (2000). A history of invention. New York: Checkmark Books