Basınca çalışan sistemler. -kemerler -kubbe ve kabuklar -yüzeysel ve katlanmış plaklar

Transkript

1 Basınca çalışan sistemler -kemerler -kubbe ve kabuklar -yüzeysel ve katlanmış plaklar

2 Çekme çalışan sistemler Kablolar Membran sistemler Pnömatik (Şişirme) sistemler

3 Asma-Germe Sistemler Asma germe sistemler, taşıyıcı elemanları ankraj noktaları arasına asılı kablolar olan bir sistemdir. Gergili Membran Sistemler, diğer adıyla asma-germe sistemler, geleneksel yapılardaki basınç ve bükülme esaslı tasarım yerine membran yüzeyi boyunca uygulanan gerilmeye dayanan bir mimari tarzdır. Eğri biçimlerin yarattığı strüktürel üstünlüklere ek olarak kabloların yalnızca çekme etkisinde olmaları asma sistemleri, büyük açılıkların kolon gerektirmeden geçilmesinde en etkili sistemlerden biri durumuna getirmektedir. Bu şekilde geleneksel mimarinin sınırlamalarının çok ötesine geçilerek kapalı veya açık çok çeşitli tipte benzeri olmayan çözümlerin sunulması mümkün olmaktadır.

4

5 Doğal salınışları zincir eğrisi biçiminde olan, çekmeye çalışan çelik kabloların ve çelik ipliği ile güçlendirilmiş ince membran örtülerin kesit ölçülerinin çok az olması nedeniyle, bu strüktürler hafiflik açısından büyük bir etkinlik ortaya koymuştur. Geleneksel çelik sistemden 10 kez, dolu gövdeli iskelet sistemden ise kez daha hafif oluşları, ekonomik çözümler getirmektedir. Bu ekonomi, salt örtü öğesinde değil, diğer yardımcı öğelerde de önemli oranda gerçekleştirilmektedir.

6

7

8 Malzeme Temel olarak membran malzemesi liflerin dokunması ile elde edilen özel bir tür kumaştır.malzemeyi oluşturan lifler esas taşıyıcı elemanlarıdır. Membran örtüleri malzeme açısından iki ana grupta toplanabilir: PVC kaplı polyester ve PTFE kaplı cam elyafı. PVC kaplı olanlar daha ekonomik, ömürleri PTFE(polytetrafluoroethylene) ye göre daha kısa, bol renk seçeneğine sahip, mevsimsel montaj demontaja uygun malzemelerdir. PTFE kaplı olanlar ise daha pahalı, daha uzun ömürlü, sınırlı renk seçeneği, sınırlı taşınabilirlik ve mükemmel kir tutmama özelliklerine sahiptir. Ethylene tetrafluoroethylene (ETFE) ise oldukça hafif cam gibi transparan bir malzeme olmasına rağmen camın ağırlığının %1 i kadar ağırdır. Stadyum ve spor salonu gibi yapılarda tercih edilir 20 yıldan fazla bir süre kullanılabilir.

9 Örgü dokuma membran malzemeden meydana getirilen, hafif ve kolay kurulup sökülebilen, asma germe membran sistemlerin dayanımları, minimum yüzeyli ters eğrilikli formlarından ve yüksek dayanımlı taşıyıcı özellikli malzemelerinden ileri gelmektedir Hem taşıyıcılık işlevini, hem de çatı kaplaması işlevini beraber yerine getirebilmektedirler. Çekme mukavemetleri 90 kg/mm2 ye çıkmaktadır..

10 Noble House, NZ (PVC) Kansas City

11 Indoor Sports Facility, NZ (PVC)

12 Matiatia Ferry Terminal, NZ (PVC)

13 Abu Dhabi Corniche, UAE (PTFE)

14 Kansas City Live!, USA (ETFE) Kansas City Live!, USA (ETFE)

15 Charlotte Area Transport System, USA (ETFE)

16 Form bulma Örtülere veya kablo ağlarına germe kuvveti belli bazı noktalardan (mesnet noktaları) çekilerek veya tutularak uygulanabilir. Bu durumda örtü veya kablo ağı mesnet noktalarının arasında üç boyutlu bir yüzey oluşturur. Bu yüzeyin formu, uygulanan germe kuvvetlerinin yüzeyin her noktasında dengelenmesi sonucunda oluşur. Bu yüzeye Denge Formu (equilibrium form) denir. Temel denge formları: Gerçek eyer formu parabollerin birbiri ile kesişmelerinden elde edilen yüzeyden oluşur. Bu formu karakterize eden diğer bir özellik ise; iki yöndeki diyagonal noktaların birbirine doğrular ile bağlanmasıdır. hyperparaboloid, high-point, saddle-shaped arch

17 Statik Analiz Seçilen denge formu üzerinde; mevcut şartnamelere göre yapının geometrik lineer olmama durumu göz önüne alınarak Statik Analiz yapılır. Force Density metod kullanılarak bilgisayar programı ile analizde, membran örtünün yüzeyi dikdörtgen ya da üçgen elemanlara bölünerek bir eleman ağı oluşturulur. Bu ağ içinde zemine mesnet noktaları ile çelik destek noktaları tesbit edilir. Oluşan ağ, kablo ağı olarak düşünülerek her bir kablonun birleşim noktası düğüm noktası olarak ele alınır. Analiz kuvvet dengesi prensibi üzerine kurulmuştur. Analiz sonucunda aşırı gerilme yığınlarının olduğu bölgeler, deformasyonun fazla oluduğu yerler varsa, öngermede, geometride, malzemede ya da mesnet noktalarında değişikler yapılarak sistem güvenli hale getirilebilir. Analizi yapılan membran örtü kesme kalıplarının çıkarılmasına hazır hale getirilmiştir.

18 Kesme Kalıpları Statik analiz sonucunda belirlenen form, şeritler halinde parçalanarak Kesme Kalıpları (Cutting Patterns Patterning Proces) hazırlanır ve uygun bir yöntemle birleştirilir. Kesme kalıbı yöntemleri paneller belirlenir paneller seçilir kesme hatları belirlenir Uygulanan gerilme dolayı malzemenin zaman içinde esnemesinden ve yüklemeler altında uzayıp kısalmasında oluşacak gerilme kayıpları da göz önünde tutularak kesme kalıpları küçültülür. Böylece yüzeyin devamlı gerilme altında sağlanır. Kesme kalıplarının geometrisi koordinat listesi ve şekil olarak hazırlanan data sayfaları olarak raporlanır.

19 Bu tür strüktürel malzemelerin kullanıldığı yapılar temelde yeni uygulamalar olmayıp, kızılderili çadırı, yurt, bedevi çadırı gibi geleneksel eski tarihi dokuma formların yeni ve modern ve de yüksek dayanımlı, gelişmiş örgü dokuma malzemeler ile tekrar yorumlanmasıdır. Geleneksel çadırlarda kullanılan deri, pamuk, keçe, keten gibi yüzey örtülerinin yerini daha esnek ve dış fiziki etkilere daha dayanıklı silikon, yumuşak P.V.C. veya P.T.F.E.(teflon) kaplı aramid, polyester, cam lifi, kevlar lifi örgü dokuma dokulara sahip membran malzemeler, ip, halat, ahşap direkler gibi germe ve destek elemanlarının yerini de ileri teknoloji ile geliştirilmiş son derece dayanımlı ve esnek çelik kablolar, çelik dikmeler, uzay kafes veya çelik çerçeveli sistemler, yüksek dayanımlı lamine ahşap kemerler almıştır.

20 Anadolu yarım adasında çadır geleneksel olarak eskiden beri kullanıla gelmiştir. Ancak toplumların yerleşik düzene geçmeleri ile birlikte çadır ve benzeri yapılar ağırlıklarını yitirmişlerdir. Bizans, Selçuklu, Osmanlı dönemlerinde çadırların daha çok askeri amaçlı kullanıldığı görülmüştür. Daha sonraları ise ağırlıkla Yörükler tarafından yaylalarda ve Akdeniz Bölgesi nde kullanıldığı görülmektedir li yılların sonlarına doğru yurdumuzda eski tarihi formların tıpkı 1970 lerde Avrupa da olduğu gibi yeni modern ve yüksek dayanımlı, gelişmiş örgü dokuma membran malzemeler ile çağdaş anlamda tekrar yorumlanmaya başladığını görmekteyiz.

21

22 Asma germe membran strüktrülerin ana elemanları olan, aşırı gerilimlere dayanımlı kablolar ve dokuma membran malzemeler yüksek teknolojileri gereği düşük maliyetli değildirler. Bu yapılar konvansiyonel ve endüstrileşmiş yapım sistemlerine ve de demir, çelik, beton, betonarme gibi malzemelere göre; kolay kurulup sökülebilme katlanıp depolanabilme, çok kısa sürede yerinde uygulanabilme gibi rasyonel özelliklerin getirdikleri avantajlara sahiptirler. Bunun en iyi örneği Yeni İzmir Otobüs Terminali nde yaşanmıştır. İlk önce betonarme kabuk sistem olarak tasarlanan üst örtü; şantiyede yapılabilirlik, uygulanabilirlik ve montaj sürecinin kısalığı gibi rasyonel inşaat avantajlar getirmesi nedeni ile çelik çerçeveli ters radyal membran bir üst örtü ile değiştirilmiştir.

23

24

25 Ortaya çıkan yukarıdaki özellikler doğrultusunda asma germe membran sistemler çok farklı işlevlere sahip yapılarda kullanım alanı bulmaktadır. Bunların başlıcaları; ticari yapılar, endüstri yapıları, spor yapıları, sergi-kültür ve eğlence yapıları, ulaşım yapıları, askeri yapılar, açık alan düzenlemeleri ve hatta konutlar olarak sıralanabilir.

26 Bunların ilk örnekleri olarak Ankara Altınpark Fuar Alanı ndaki açık hava tiyatrosunu ve tekerlekli paten pisti örneklerini görmekteyiz. İstanbul Maçka Parkı nda eski Levent Kırca-Oya Başar Tiyatrosu nda (yeni Gima) taşıyıcı sistem olarak ağır bir çelik tonoz sistem ve örtücü olarak membran malzemesi kullanılmıştır. Yine bir eğlence merkezi olan Temalı Park; Tatilya da giriş saçağı olarak membran üst örtü kullanılmıştır. Bu yapıya 2003 yılında alüminyum ve membran malzemelerin kullanıldığı çok amaçlı salon eklenmiştir.

27

28

29 Kuruluşları gereği, bu sistemlerde kalıp ve iskele yok denecek kadar az kullanılmaktadır. Bu strüktürlerin 40 m den az açıklıklarda uygulanmaları ekonomik olmamalarına karşın, açıklıklar arttıkça ekonomikliği de doğru orantılı olarak artmaktadır. Diğer taşıyıcı sistemler 100 m (10.000m2) sınırından sonra ekonomik olmamakta ve yerlerini bu sistemlere bırakmaktadır. Bu sistemlerin ekonomik sınırı da, 300 m. ( m2) açıklığa kadar devam etmektedir. Asma germe strüktürler kısa sürede kurulabilmektedir. Bazı uygulama türleri de, gereğinde sökülerek başka bir alanda tekrar kurulabilmektedir.

30 Gergili membran yapıların temel kullanım alanları; Normal park ve rekreasyon alanları Amfi tiyatro üstü kapatmaları Tribün üstü kapatmaları Fuar-Sergi salonları Konferans toplantı salonları Spor salonları Yüzme havuzu üstü kapatmaları Otopark üstü kapatmaları Pazaryeri üstü kapatmaları Bina girişleri İç mekan uygulamaları (asma tavanlar, bölme paneller)

31 Asma - germe sistemlerin sanayi yapılarında kullanımı Asma - germe yapım sistemleri, büyük açıklıkların, minimum kesitlerde, çok kısa sürelerde geçilmesine olanak verebilmektedir. Sanayi yapıları, fonksiyonları gereği, büyük açıklıklı olarak tasarlanan yapılardır. Bu açıdan asma - germe sistemler, bu tür yapılarda kullanılabilmektedir. Fakat avantajları ve dezavantajları açısından kullanım alanları sınırlıdır.

32 Asma-germe taşıyıcı sistemleri oluşturan öğeler; asal ve yardımcı olmak üzere iki grupta toplanmaktadır. Büyük açıklıkların geçilmesine olanak sağlayan bükülebilir ve yüksek mukavemetli gereçlerden oluşturulan örtü, bu sistemlerin asal öğesidir. Yardımcı öğeler ise destek, kenar ve ankraj öğelerden oluşmaktadır. Örtü, çelik kabloların çeşitli düzenlemelerinden ve genellikle dokusal membranlardan oluşturulan yapı bileşenidir. Yükleri çekme kuvvetleri ile asılma noktalarına iletmektedir. Çelik kablolu örtüler, taşıyıcı ve taşınan olmak üzere iki bileşenden oluşturulmaktadır. Çelik kablolar, sabit mesnetler arasında tek tek veya bir ağ şeklinde asılarak düzenlenen taşıyıcı bileşendir. Taşınan bileşen ise, kabloların üzerine serilen veya kablolara asılan çatı kaplamalarıdır.

33 Membran örtüler, çeşitli PVC ve metal esaslı tekstil ürünlerinden oluşturulan, gerilerek mesnetlere (asılma noktaları) bağlanan ve çekmeye çalışarak yükleri asılma noktalarına ileten bileşenlerdir. Hem taşıyıcılık işlevini, hem de çatı kaplaması işlevini beraber yerine getirebilmektedirler. Çekme mukavemetleri 90 kg/mm2 ye çıkmaktadır.

34 Membran örtülerde önemli detaylar şunlardır Kenar öğesi; örtünün kenar düğümlerle bağlandığı, geometrik biçimini sınırlayıcı işlevdeki öğesidir. Destek öğesi; asma - germe sistemlerin, yükleri ankraj noktalarına basınç kuvvetleri ile ileten, örtünün ayakta durmasını sağlayan öğesidir. Ankraj öğesi; asma germe sistemlerin biçiminin devamlılığını ve dengesini koruyan, asılma noktalarının gergi kabloları ile bağlandığı ve yüklerin zemine aktarıldığı sabit noktalardır.

35 Çelik kablolu örtülerde önemli detaylar şunlardır: 1.Çelik kablo ek yerleri 2.Asılma noktaları 3.Düğüm noktaları 4.Göz oluşumları

36

37

38

39

40

41

42

43

44

45

46