ÇELİK YAPILAR 5 ÇELİK KİRİŞLER. ÇELİK YAPILAR Kirişler KİRİŞLER KİRİŞLER

Transkript

1 ÇELİK YAPILAR 5 ÇELİK ÇELİK YAPILAR Kirişler Kirişler, çerçevelerin düşey elemanlarını bağlayacak şekilde yatay yada eğik düzenlenen taşıyıcı elemanlardır. Çelik çerçeveyi oluşturan kirişler: *üzerlerine etkiyen yüke, *geçtikleri açıklığa, *yapı içinde tesisatın geçirilme şekline bağlı olarak: DOLU, BOŞLUKLU yada KAFES GÖVDELİ düzenlenir. Genellikle *küçük açıklıklı ana kirişlerle döşeme kirişleri ve aşıklar dolu gövdeli, *büyük açıklıklı ana ya da bağ kirişleri boşluklu ya da kafes gövdeli olarak düzenlenir. 2 Üst lifler basınç Çelik kirişlerde sistem açıklığı: *Tek açıklıklı: L/12 L/16 *Sürekli kiriş: L/16 L/24 *Ön/ard germeli: L/16 L/24 *Uzay Kafes kirişlerde: L/20 L/30 alınabilir. Ön/Ard germe Dolu gövdeli ve boşluklu gövdeli kirişler eğilme momentleri ve kesme kuvvetleri ile, Kafes gövdeli kirişler eksenel çekme ve basınç kuvvetleri ile zorlanarak üzerlerine mesnetlenen döşemeden aldıkları yükü bağlı oldukları kiriş, kolon yada duvarlara iletir. 3 4 Dolu Gövdeli Kirişler Dolu gövdeli çelik kirişlerin başlıkları eğilme, gövdesi kesme kuvvetlerini taşır. Dolu Gövdeli Kirişler Hadde mamulü dolu gövdeli kirişler, mesnetlenme şekline ve taşıdığı yüke bağlı olarak 3-6m arasındaki açıklıklar için uygundur. Kiriş açıklıklarının, kiriş basit kiriş olarak düzenlendiğinde: üzerine gelen yük ağır ise 3.5-4m, hafif ise 4-5m, kiriş gerber olarak düzenlendiğinde : üzerine gelen yük ağır ise 4-5m, hafif ise 5-6m, kiriş sürekli kiriş olarak düzenlendiğinde: üzerine gelen yük ağır ise 4-5m, hafif ise 5-6m açıklık yapılması ekonomik çözümler getirir. Dolu gövdeli kirişler: Hadde mamulü profiller Levhalı yapma en-kesitler Profil ve levhalarla oluşturulmuş bileşik en-kesitler ile düzenlenir. Basit eğilme altındaki dolu gövdeli çelik kirişler, genellikle başlıklarında malzeme yoğunluğu olan geniş başlıklı I kesit olarak seçilir. Hochdahl Yayın Bürosu, Alm

2 Takviyeli Dolu Gövdeli Kirişler Kirişin taşıdığı yük bakımından hadde mamulü *kiriş yeterli değilse, *kiriş yüksekliği sınırlı ise ya da *tüm kiriş yüksekliğinin artırılması ekonomik olmayacaksa, momentin büyük olduğu kısımlarda kiriş levhalarla takviye edilebilir. Takviyeli kirişler genellikle levhaların profil kirişin iki başlığına da eklenmesiyle yapılır. Yapma En-kesitli Dolu Gövdeli Kirişler Levhalı yapma en-kesitli kirişler, * hazır profil ve takviyeli profil en-kesitlerinin yetmediği, * büyük açıklıkların geçileceği durumlarda kullanılır. Genellikle kiriş, iki başlık levhası yada profiline gövde levhasının eklenmesiyle oluşturulur. Kutu kesitler için iki başlık levhasına iki gövde levhası kaynaklanır. Levhalı kirişlerin başlık genişliği kiriş yüksekliğinin ~1/3 ü kadar yapılır. Başlık genişliği kalınlığının 12 katını geçmemelidir. Kiriş üst başlığında kayma bağlantıları düzenlenecekse, döşeme ile kompozit çalıştırılmak üzere ek levhaları sadece alt başlığa da yapılabilir. Ek levhaları profil başlıklarına kaynakla birleştirildiğinde kaynakların soğuyunca çekeceği dikkate alınmalıdır. 7 Tüm çerçeve elemanlarında levhalı yapma I enkesitlerin başlık genişliği/kalınlığı(b/t b ) oranları: St37 için: b/t b 17, St52 için: b/t b 14, gövde yüksekliği/kalınlığı(d g /t g ) oranları: St37için: d g /t g 44, St52 için: d g /t g 36 yapılmalıdır. 8 Yapma En-kesitli Dolu Gövdeli Kirişler Yapma En-kesitli Dolu Gövdeli Kirişler Kiriş yüksekliği arttıkça gereken başlık genişliği azalır. Bu durumda gövde levhası kalın yapılmalı ya da ince yapılacaksa gövdenin karşıladığı kesme kuvvetlerinin gövdede buruşmaya yol açmaması için gövde düşey ya da yatay levhalarla berkitilmelidir. Gövdede berkitme levhaları kirişe tekil yük etkiyen noktalarda ve mesnetlerde de gerekir. Kiriş gövde yüksekliğinin (d) gövde kalınlığına (t) oranı d/t < 260 gövdede berkitmeye gerek yoktur. Kutu kesitlerin berkitmesi içten yapılır. 9 Berkitme levhalarının düzenlenmesinde: Berkitme levhaları arası gövde yüksekliğinin 3 katından ve 3m den az yapılmalıdır. Berkitme levhası eni, levha kalınlığının 16 katını ve kiriş gövde kalınlığının 5 katını geçmemelidir. Düşey berkitme levhalarını bağlayacak şekilde düzenlenen yatay berkitmeler, basınç başlığından h gövde /5 kadar aşağıda yer almalıdır. Gövdenin iki yüzüne de berkitme düzenlenmesi, simetriyi sağlama bakımından yararlıdır. 10 Yapma En-kesitli Dolu Gövdeli Kirişler Dolu Gövdeli Kirişler Eğilme momentleri gerektiriyorsa, levhalı yapma kiriş en-kesitlerinde gövde kalınlıkları yada yükseklikleri bölge bölge artırılarak değişken en-kesit üretilebilir. Çok katlı çelik yapılarda dolu gövdeli kirişler kullanılıyorsa tesisat borularının birbirinin üzerine oturtarak düzenlenmiş kirişlerin arasından geçirilmesi uygun olur. Bu durumda tesisat boruları iki seviyede düzenlenir. Kirişler tek seviyede düzenlenirse bu amaç için kiriş gövdelerinde delik açmak gerekir. Kiriş gövdesi kesme kuvvetlerini aktardığı için delikler kesme kuvvetlerinin en az olduğu açıklık ortasında düzenlenmelidir. Deliğin mesnetlere yakın açılmasının gerektiği durumlarda delik çevresi levhalarla takviye edilmelidir. 11 Delik köşeleri yuvarlak ve pürüzsüz yapılmalı, köşe yarıçapı en az 5cm olmalıdır. 12 2

3 Çelik Yapılar Geçilecek açıklıklar büyüdükçe kiriş gövdesini boşluklu düzenlemek kirişi hafifletir. Boşluklu Gövdeli Kirişler Kastella kirişler bir I profil gövdesinin uzunluğu boyunca dişler oluşturacak şekilde ikiye ayrılması ve bu parçaların ortada delik bırakılacak şekilde kaynaklanmasıyla oluşturulur. Bunlara petek kirişler de denir. Litska kirişi için kastella kiriş boşlukları arasındaki dolu kısma levha kaynaklanır. Kastella, Litska ve Vierendeel kirişler boşluklu gövdeli kirişlerdir. Boşluklu gövdeli kiriş boşluklarından tesisat kanalları da geçirilebilir. Kastella Litska Kastella kirişlerde altıgen boşlukların açısı en az 45 0 en fazla 70 0, genellikle 60 0 olarak düzenlenir. Altıgen boşluğun üst kenarı ile boşluklar arası mesafe eşit yapılır ÇELİK YAPILAR Boşluklu Gövdeli Kirişler Boşluklu Gövdeli Kirişler Boşluklu gövdeli kirişler eğilmeye çalıştığı için büyük kesme kuvvetlerinin olduğu, mesnetlere yakın bölgelerde gövdedeki boşluklar levha kaynaklanarak kapatılır yada üretimde bu bölgeler dolu bırakılır. Vierendeel kiriş, alt başlık, üst başlık ve dikmelerle oluşturulur. Kirişi oluşturan üst ve alt başlıklar dolu gövdeli bir kiriş, dikmeler ise dolu gövdeli bir kolon davranışı gösterir. Kirişin düşey ve yatay elemanları rijit birleştirilir. Genellikle Vierendeel kiriş üst ve alt başlıkları levha yada profillerle üretilen T kesitli, dikmeleri ise levhalarla yapılır. Kastella ve Litska kirişleriyle de değişken enkesit yapılabilir. Eğilme momentlerinin fazla olduğu durumda tüm kiriş elemanları I kesitli yapılabilir. Bu durumda köşelerin dik açılı düzenlenmesi bu bölgedeki gerilmeleri artıracağı için köşeler bir guse yada köşe levhasıyla rijitleştirilmelidir Mahya Kiriş Ekleri Kiriş boyunu uzatmak ve gerber kirişlerin mafsallarını oluşturmak için yapılan kiriş ekleri, kolon-kiriş birleşim yerinden en az kiriş yüksekliği kadar uzakta yapılmalıdır. Mahya oluşturma; *dolu hadde profili, *dolu yapma en-kesit yada *boşluklu gövdeli kirişlerle yapılabilir. Kiriş eklerinde ek levha enkesitleri alanı, kiriş enkesit alanından büyük olmalıdır. Ek ağırlık merkezi, kiriş ağırlık merkezi ile çakışmalıdır. Ekler kaynaklı yada bulonlu yapılır. Ek için kuvvet doğrultusunda en az 2 bulon gerekir. Mafsal oluşturma, sadece tek bulonla yapılır

4 ÇELİK YAPILAR Kiriş-kiriş birleşimi Kiriş kiriş birleştirilmesi mafsallı yada rijit yapılır. Kiriş-Kiriş Birleşimi Mafsallı Rijit Mafsallı birleşim, kiriş gövdesi kesme kuvvetlerini aktardığı için, sadece kiriş gövdelerinin birleştirilmesiyle yapılır. Rijit birleşimde, kiriş momentlerinin aktarabilmesi için birleştirilen kiriş başlıklarında süreklilik sağlanır Kafes Gövdeli Kirişler Kafes gövdeli kirişler: Alt başlık, üst başlık ve örgü çubuklarının, aradaki alan üçgen olacak şekilde birleştirilmesi ile oluşturulur. Kafesi oluşturan çubuklar arasındaki açı 30 0 den az olursa, kirişte ek momentler ortaya çıkar. Kafes Gövdeli Kirişler Kafes gövdeli kirişlerde yükler düğüm noktalarına etkitilirse kafesi oluşturan çubuklar sadece eksenel çekme ve basınca çalışarak yükleri mesnetlere iletir. Yüklerin düğüm noktalarına iletilmesi, bağ kirişlerinin bu noktalara birleştirmesi ile yapılır. Kafes gövdeli çelik kirişler; R kiriş, düzlem kafes kiriş, uzay kafes kiriştir. Üzerine etkiyen yükleri eksenel çekme ve basınca çalışarak aktaran kafes gövdeli kiriş çubuklarında I, U, L, kutu yada boru kesitli profiller kullanılır Kafes Gövdeli Kirişler R Kirişler Kafes Gövdeli Kirişler R Kirişler R Kirişler, üst ve alt başlık çubukları arasında diyagonal örgü çubukları ile oluşturulur. R Kirişler, ince yuvarlak demirin bükülerek üst ve alt başlık çubuklarına kaynaklanması ile oluşturulur. Yapımda şablon kullanılarak işçilik giderleri azaltılabilir. Örgü çubukları ince yuvarlak demirle oluşturulduğu için bunlara tel kirişler de denir. Kiriş açıklığına göre Ø16 Ø25mm çaplı yuvarlak demir kullanılır. Büyük açıklıklı kirişlerin diyagonalleri olarak boru yada hadde mamulü profiller de kullanılabilir. R kirişler mesnet bölgesinde daraltılarak değişken kesitli ve son gözler dolu olarak ta yapılabilir. X kirişleri de R kiriş özellikleri taşır

5 Düzlem Kafes kirişler, üst başlık, alt başlık ve dikme ve diyagonal olarak düzenlenmiş hadde mamulü profillerle oluşturulur. Düzlem Kafes kirişi oluşturan çubuklar levhalarla birleştirilir. Araştırma Merkezi, Belçika L=162m, h=6,4m Düzlem kafes kirişler üst başlıklarının şekline göre isimlendirilir. Kafesi oluşturan çubukların düzenlenmesinde uzun çubukların çekmeye çalıştırılması önemlidir ÇELİK YAPILAR Düzlem Kafes Kirişler Kafes kiriş çubuklarının birleşimleri sürtünmesiz mafsallı kabul edilir. Bunun için kafesi oluşturan tüm çubukların ağırlık merkezi çakıştırılmalıdır

6 mesnet 1 a a 2 1b 2b Düzlem kafes kirişler, devrilmeye karşı düşey çaprazlanarak desteklenmelidir. a-a kesit 1-2 b-b görünüşü 31 a-a görünüş 32 Kafes Gövdeli Kirişler Uzay Kafes Kirişler Kafes Gövdeli Kirişler Uzay Kafes Kirişler Uzay kafes kiriş çubukları kaynaklanarak birleştirilir. Sainsbury Art Centre, UK 133x35m Antreman Salonu, Sidney Olimpiyat Merkezi Kafes Gövdeli Kirişler Uzay Kafes Kirişler Ön/Ard Germe Kirişler Ön/Ard germe Inachus Köprüsü, Beppu, Jp 36m B-con Plaza, Beppu, Jp 45m Kablolarla ön/ard germe verilen çelik kirişlerle daha büyük açıklıklar geçilebilir

7 Ön/Ard Germe Kirişler Eğri Kirişler Kuvvetler bir elemandan diğerine doğrusal aktarıldığı için eğri kirişler büyük açıklık geçemez. Kuvvetin doğrusal aktarımında eksenden sapma 5 0 olarak kabul edilir Eğik Kirişler Kemerler Yüzme havuzu, Hollanda W=33m Earl Court Sergi Sarayı, UK Kafes:3x3,2m Depo, Les Potastese de Congo Eğlence Merkezi, Bangkok Kirişler eğik düzenlendiğinde daha büyük açıklıklar geçilebilir. NS Demiryolu İstasyonu Planetarium, Stuttgart Çelik kemerler kirişlerin oluşturulduğu tüm sistemlerle yapılabilir Çelik yapıda kolon kiriş birleşimlerinin tamamen rijit ya da tamamen mafsallı yapılması bir idealdir. Ancak tek katlı ve tek açıklıklı çerçevelerde tam olarak uygulanabilir. Rijit Rijit Mafsallı Çelik yapıların kolon kiriş birleşimleri; tek katlı yada çok katlı çerçevelerin üst katlarında mafsallı yada rijit, yapılır. Tek katlı çok gözlü çerçevelerde kiriş-kolon birleşimi mafsallı da yapılsa kiriş uçlarında bir miktar dönme engellenir yada rijit yapılsa kirişle kolon arasındaki dönme tamamen önlenemez. Bu tür birleşimlere yarı rijit birleşim denir. 7

8 Tek Katlı Çerçeve Tek katlı çelik yapıda basit çerçeveler birlikte çalışacak şekilde yan yana getirilerek çok gözlü çerçeveler oluşturulur. Tek Katlı Çerçeve Kayıcı mesnet, kirişin geçtiği açıklığa ve taşıdığı yüke bağlı olarak; yüzeysel, çizgisel yada rulolu mesnet şeklinde yapılır. Çizgisel L<25m, V<30t Yüzeysel L<15m, V<12t. Yapısal çelik ısıya duyarlı bir malzemedir. Açıkta bırakılan çelik kirişlerin başka yapı elemanlarıyla birleştirilmesinde mesnetlerinden biri kiriş açıklığı doğrultusunda serbestçe hareket edebileceği şekilde kayıcı mafsallı düzenlenir. Rulolu L>25m, V>30t 44 Tek Katlı Çerçeve Tek Katlı Çerçeve Çizgisel Mafsal Çizgisel Mafsal Duvar Kiriş Birleşimi Kiriş Düzenleri Tek doğrultuda yük aktaran *Dolu, boşluklu yada kafes gövdeli kirişler ve * dolu, boşluklu yada kafes gövdeli kemerler: Sık aralıklarla düzenlenip rijit döşemelerle bağlanır yada seyrek düzenlenip bağ kirişleri ile bağlandıktan sonra üzerine döşeme serilir. Seyrek düzenlemede bağ kirişleri de geçecekleri açıklığa bağlı olarak *dolu, *boşluklu yada *kafes gövdeli düzenlenir