Kmo Yapı ENERJİ LTD. ŞTİ. CEPHE GİYDİRME SİSTEMLERİ HESAP ANALİZ VERİLERİ

Transkript

1 Km Yapı CEPHE GİYDİRME SİSTEMLERİ HESAP ANALİZ VERİLERİ

2 G YD RME CEPHE S STEMLER HESAP ANAL ZLER NDE D KKATE ALINAN YÜKLEMELER Giydirme Cephe Sistemlerinin dizayn ve prjelendirmesinde, cephe sistemine etkiyecek lan yüklemelerin belirlenerek buna göre byutland rmalar n yap lmas gerekmektedir. Bu ba lamda, temel larak Giydirme Cephe Sistemleri nde, yükleri sürekli ve süreksiz yükler larak iki gruba ay rabiliriz. Sürekli yükler ; sisteme devaml larak etkiyen yükler lup, sistemi meydana getiren malzemelerin öz a rl klar ndan luflan yükleme durumudur. Süreksiz yükler ise sisteme sürekli larak etkimeyen, d a laylar n n luflturmu flldu u yükleme durumudur. Bu durumda temel larak cephe sistemlerinde dikkate al nmas gereken yüklemeleri afla daki gibi s ralayabiliriz. - Rüzgar Yüklemesi - Zati A rl k Yüklemesi - Deprem Yüklemesi - Kar Yüklemesi Bu nktada, cephe sistemlerinde alt tafl y c knstrüksiyn buyutland rmas nda temel larak dikkate al nmas gereken yükleme durumunun, Rüzgar Yüklemesi ldu unun da alt n n çizilmesi gerekmektedir. RÜZGAR HIZI - RÜZGAR YÜKLEMES Süreksiz yüklemelerden; Rüzgar yükü de erinin tesbitinde, yap gemetrisine, yap yüksekli ine, yap n n bulundu u bölgenin meterljik iklim kflullar na ve rüzgar h z na ba l larak DIN 1055 ve Türk Standartlar ndan da TS 498 den faydalan lmaktad r. Standartlar n (DIN 1055, TS 498, ASCE 7-98, BS 6399-Part 2), yap yüksekli i ile rüzgar h z aras ndaki ilifliklendirmesi flu flekildedir: Yap Yüksekli i Rüzgar H z Rüzgar H z (metre) (m/sn) (km/h) > metre/saniye (m/sn) larak verilmi fllan Rüzgar h z de erlerinin, kilmetre/saat (km/h) labilmesi birim çevirmesi yap lmas gerekmektedir. K saca; m/sn de eri, 3.6 katsay s ile çarp l rsa bulunan snuç de eri km/h lur. Örne in: (9-20) metre yap yükseklik s n r için; V=36 m/sn ise V=36x3.6=129.6 km/h larak hesap edilebilir. Rüzgar h z ile Rüzgar yüklemesi aras ndaki frmülasyn afla daki flekildedir: = V 2 16 Q : Rüzgar Yüklemesi (kg/m2) V : Rüzgar H z (m/sn) 3

3 Örne in: (9-20) metre yap yükseklik s n r için; V=36 m/sn ise = V 2 16 = (36)2 16 = 80 2 m larak hesap edilir. Giydirme Cephe Sistemlerinde dikkate al nmas gereken Rüzgar yüklemesi katsay s ( c ) de eri Cephe sistemlerinin tafl y c elemanlar n n luflturmu flldu u knstrüksiynlar münferit tafl y c yap elemanlar larak çal flmaktad rlar. Bununla beraber, yap lar n betnarme hesap analizlerin de yap ya etkiyecek rüzgar yükü; yap n n bir yüzünde bas nç etkisi lufltururken, bu yap n n z t yüzünde ise havan n hareketinden dlay luflacak lan türbülans etkisinin bir snucu lan çekme kuvveti meydana getirecektir. Bu durumda betnarme hesap analizlerinde rüzgar yük katsay s larak yap n n bas nca maruz yüzeyi için cb=0.8, çekmeye maruz yüzeyi için ise cc=0.4 katsay lar dikkate al nmal ve hesaplamalarda betnarme yap ya gelecek lan rüzgar yükünün, yük katsay s larak ct=cb+cc kullan lmal d r. Ancak baflta da belirtildi i üzere cephe sistemlerinde tafl y c alt knstrüksiyn elemanlar münferit elemanlar lduklar için TS 498 de flu ibare yer almaktad r: Münferit tafl y c yap elemanlar için (mesela mertek, afl k, cephe elemanlar vs. gibi) rüzgar bas nc de eri katsay s artt r l r. Bu durumda dikkate al nmas gereken rüzgar yüklemesi katsay s cb=1.25x0.8=1.00 larak hesap edilebilir. Rüzgar yüklemesi de erini hesaplanmas Yap yüzeyine tesir edecek rüzgar bas nc de eri, afla daki frmül ile hesaplanabilir. = c t x ( kg m 2 ( Bu förmülde; q : Rüzgar yükü c t : Rüzgar yükü katsay s Rüzgar yük katsay s cephe sistemlerinde 1.0, nrmal betnarme yap larda 1.2 ve kule tipi betnarme yap larda ise 1.6 al n r. Buna göre hesap analizlerinde al nmas gereken Rüzgar Yükü de erleri afla daki iki tablda verilmifltir. Bir yap n n kule tipinde ldu unun kabulü için cephelerin yüksekli i rtalama yap geniflli inin en az 5 kat lmal d r.{ } (5X1 ) h rt. yap Yap Yüksekli i Rüzgar Yükü Rüzgar Yükü (Cephe Sistemlerinde) (Betnarme Yap larda) (metre) (kg/m 2 ) (kg/m 2 ) > Yap Yüksekli i Rüzgar Yükü Rüzgar Yükü (Betanarme Yap ) (Kule Tipi Betnarme Yap ) (metre) (kg/m 2 ) (kg/m 2 ) >

4 ZAT A IRLIK YÜKLEMES Giydirme cephe sistemlerinde dikkate al nmas gereken yüklemelerden bir di eride malzemelerin öza rl klar ndan kaynaklanan zati a rl k yüklemesidir. Zati a rl k yüklemesinden sistemi meydana getiren malzemelerin, öza rl klar vede hacimleri önemlidir. Zati a rl n hesaplanmas nda malzemenin y unlu u ile hacminin çarp lmas gerekmektedir. Afla da, baz malzemelerin y unluk de erleri görülmektedir. Malzeme Cinsi Y unluk De eri (kg/m3) Alüminyum 2710 Cam 2500 Dökme demir, çelik 7850 Paslanmaz Çelik 8000 Epdm 200 DC 983 Silikn 1360 Bak r 8900 Kurflun Çink 7200 Granit(Rsa Prrin) 2624 Kar fayans-kar seramik Mermer Cam Yünü 200 Mefle (ahflap) 800 Kntraplak 600VVV Betnarme (<BS16) 2400 Alç 1200 Plyamid 1300 Zati a rl k hesaplamas nda temel frmül larak : G = δ x V kullan labilir. Burda: G : Zati a rl k (kg) Y : Kullan lan malzemenin birim hacim a rl - y unlu u(kg/m 3 ) V : Kullan lan malzemenin hacmi (m 3 ) Örne in: Y unlu u 2710 kg/m 3 lan alüminyum bir levhan n byutlar (2000x1250)mm ve et kal nl da 4mm lsun. Bu malzemenin zati a rl bu durumda yukar daki frmüle göre; G = δ x V kg G = ( 2710 kg G = ( 2710 G = 27.1kg m 3 m 3 ( ( x[(2.000 m)x(1.250 m)x(0.004 m)] 3 x(0.010 m ) larak hesap edilir. 5

5 G = δ x A Ancak malzemenin, metretül a rl hesap edilmek isteniyr ise bu durumda kullan lan malzemenin y unluk de eri ile sadece kesit alan n n çarp lmas yeterli lmaktad r. Bu durumda; frmülü kullan labilir. Burda: G δ A : Malzemenin metretül a rl (kg/mt) : Kullan lan malzemenin y unlu u (kg/m3) : Kullan lan malzemenin kesit alan (m3) larak al nmal d r. Örne in: (50x115)mm lik, SC (T) cephe sistemi mulynunun kesit alan 6.79 cm2 ve y unlu u da 2710 kg/m3 ldu una göre bu prfilin metretül a rl afla daki gibi hesap edilebilir. AKesitAlan = 6.79 cm 2 = m 2 G = δ x A G kg = ( 2710 m 3 G = 1.84 kg mt ( x ( m ) larak hesap edilebilir. 6

6 KARYÜKÜ HESAP DE ER Kar yükü hesap de eri (Pk) için al nacak yük, kar ya fl art fl flartlar na de iflkenlik gösterir. Karyükü (Pk), hareketli yük s n f na girer. Karyükünün ba l ldu u etkenler c rafi ve meterljik flartlard r (kar ya mayan yerlerde karyükü hesap de eri s f r al n r). 30 ye kadar e imli yüzeylerde karyükü hesap de eri (Pk), karyükü (Pk) de erine eflit kabul edilir ve yüzey alan n n plandaki düzgün yay l yükü larak dikkate al n r. Yatayla α aç s kadar e im yapan ve kar kaymas n n engellenmedi i yüzeylerde, kar yükü hesap de eri larak: P k = m x P k ve m =1 a - 30 P k 40 Pk : Kar yükü hesap de eri Pk : Karyükü m : Yüzey e imine ( α ) ba l larak azaltma de eri Nt: m de eri afla daki tabldanda al nabilir. α Karyükü (Pk) de eri, kar ya flyüksekli i haritalar na bak larak bulunan bölgelere göre afla daki tabldan al n r. Tipik lmayan e imli yüzeylerde karyükü hesap de eri (Pk), yap lacak karyükü da l m deneyi snucunda belirlenmelidir. Bu aç klamalar n d fl nda kalacak özellikli bölgeler için yerdeki kar ya ma süresi ve yüksekli e ba l larak afla daki çizelgede verilen de erler, varsa meterljik ölçümlerden de faydalanarak art r lmal d r. Yap yerinin Bölgeler denizden yüksekli i > metreye tekabül eden de erler, 1500 metreye kadar %10, 1500 metreden yukar yüksekliklerde %15 art r l r. Nt: Kar ya mayan yerlerde karyükü hesap de eri s f r al n r. 7

7 KARYÜKÜ VE RÜZGARYÜKÜNÜN AYNI ANDA DÜfiÜNÜLMES DURUMU 45 O ye kadar e imli yüzeylerde karyükü (Pk) ve rüzgaryükünün (W) ayn anda etkimesi halinde hesap klayl larak ve yeterli yaklafl mla: P k + W 2 veya P k W+ 2 d r. Burada en gayri müsait durum dikkate al n r. 45 den fazla e imli çat larda ise, ayn anda etkiyen kar ve rüzgar n etkisinin yukar daki frmüllere göre hesaplanabilmesi için, kar birikintileri meydana gelen tipteki e imli yüzeyler veya y un kar ya fll bölgeler lmas gereklidir. BUZYÜKÜ Genel larak geçerli bir de er buzyükü için verilmemektedir. Çünkü buz luflumu çk de iflkene (rüzgar yönü, yükseklik, nem, hava s cakl, yap malzemesi cinsi vs.) ba l larak rtaya ç kmaktad r. Özellikle da l k bölgelerde, nemli rüzgar n esti i bölgelerde veya büyük su birikintileri civar nda meydana geldi i gibi, sahile yak n yerlerde ve nehir kenarlar nda da rtaya ç kabilmektedir. Mutlaka buzyükü de eri hesaba kat lmas gerekiyrsa ve bunun için elde yeterli veri yksa, buzlanma tehlikesine maruz kalacak bölgelerde deniz seviyesinden 400 metre ve yüzeylerinin 3 cm kal nl kta buz ile kapl ldu u kabul edilir. Buz birim hacim a rl 700 kg/m 3 al n r. 8

8 DEPREM YÜKLEMES Önceden bir uyar lmadan meydana gelmesi yönünden deprem, d al afetler aras nda kendisine has bir özelli e sahiptir. Depremin meydana gelmesi dünyan n yap s ile ilgilidir. Dünyam z yaklafl k larak, 6400 km yar çap nda, küresel bir flekle sahip lup, rtalama y unlu u 5500 kg/m3 civar nda bulunmaktad r. Ancak, merkeze d ru bas nc n artmas nedeniyle y unluk büyür. Depremlerin çk büyük bir bölümü, yer kabu unda s uma veya çeflitli etkilerden meydana gelen flekil de ifltirme enerjisinin ani larak aç a ç kmas ndan meydana gelir. Böyle bir lay s ras nda yer kabu unu luflturan plakalar kendisini s n rlayan çizgiler lan faylar byunca ani larak kayar. Bu tür tektnik depremde rtaya ç kan yerde ifltirme dalgalar sönümlenerek uzaklara yay l r. Deprem yer ve fliddetine göre yer kabu unda yeni faylar da luflturabilir. Deprem hareketinin bu tür aç klanmas Elastik Geri Sekme Terisi larak isimlendirilir. Giydirme cephe sistemlerinde deprem yüklemesi durumunda sisteme etki edecek lan yüklemenin hesaplanmas nda afla daki standartlardan yararlan lmaktad r. ASCE 7-98 Minimum Desing Lads fr Building and Other Structures Afet Bölgelerinde Yap lacak Yap lar Hakk nda Yönetmelik 1997 Deprem Yönetmeli i(1998 de ifliklikleri ile birlikte) Giydirme cephe sistemleri, sismik kuvvet analizinde dikkate al nmas gereken en önemli husus, sismik kuvvetin bizim cephe eleman m za ne flekilde kuvvet aktar m nda bulunaca n n tesbitidir. Yap lan çal flmalar flunu göstermifltir: Deprem lu flmerkezinden uzaklaflt kca sönümlenmeye u rar. Bu sönümleme s ras nda deprem dalgas n n bir snucu larak bizim cephe eleman m zda (x,y,z) eksenleri d rultular nda sismik kuvvetlere maruz kalacakt r. Bu (x,y,z) eksenleri cephe eleman m z n kendi düfleyi, yatay ve kendi düzleminin dikeyidir. Hesap analizlerinde genellikle cephe eleman n n byutland r lmas nda, kendi düzleminin dikeyi yönünde, rüzgar yüklemesinden yararlan lmaktad r. Bu rüzgar yüklemeside ç u zaman bu eksende deprem yüklemesinden büyük lmaktad r. Bundan dlay da deprem kuvvetinin cephe eleman na lan etkisi bu cephe eleman n n düfleyi ile yatay dgrultular nda dikkate al nmaktad r. Depremin yatay ve düfley sismik kuvvetleri flu flekilde hesaplanmaktad r: F P = 4.0 X C a X I p X W p Frmülde kullan lan terimlerin aç klamas afla da verilmifltir. F P C a I P W P : Sismik kuvvet : Sismik katsay : Eleman önem faktörü : Sismik kuvvet etkisinde çal flan eleman a rl Hesaplamalarda, deprem bölgeleri ve zemin ivme de erlerininde bilinmesi gerekmektedir. Bu maksatla, Türkiye Deprem Bölgeleri Haritas ve buna ba l verilen ivme de erleri kullan lmal d r. lerleyen sayfalarda gerek gene, l gerekse de il bazl deprem haritalar verilmi fllup, hesaplamalarda dikkate al nmas gereken ivme de erleri belirtilmifltir. 9

9 Türkiye Deprem Bölgeleri Haritas, mevcut bilgiler fl alt nda haz rlanm fl, Bakanlar Kurulu nun tarih ve 96/8109 say l karar ile yürülü e girmi flbulunmaktad r. Önceki haritalardan farkl larak las l k metdu hesaplar na göre çizilen eflivme kntur haritas esas al narak deprem bölgeleri tesbit edilmifltir. Buna göre, nrmal bir yap 50 y ll k eknmik ömrü içinde %90 ihtimal ile bu ivme de erlerinden fazla bir yüklenmeye maruz kalmayaca tahmin edilmektedir. Eknmik ömrü daha uzun veya önemli yap lar için karfl laflabilecekleri en büyük ivme de erlerinin ayr ca hesaplanmas gerekir. Deprem Bölgeleri Haritas ile Afet Bölgelerinde Yap lacak Yap lar Hakk nda Yönetmelik bir birini tamamlamaktad r. Bu yönetmeli e göre deprem bölgelerinde kabul edilen hesap ivmeleri, 1.derece için 0.4g, 2.derece için 0.3g, 3.derece için 0.2g, 4.derece için 0.1g larak al nmal d r. 5.derece için deprem hesab yapmak zrunlu de ildir. Türkiye Deprem Bölgeleri, ivme de erlerine göre afla daki flekilde derecelendirilmifltir. 1.derece deprem bölgesi: beklenen ivme de eri 0.40g den büyük 2. derece deprem bölgesi: beklenen ivme de eri 0.40g ve 0.30g aras 3. derece deprem bölgesi: beklenen ivme de eri 0.30g ve 0.20g aras 4. derece deprem bölgesi: beklenen ivme de eri 0.20g ve 0.10g aras 5. derece deprem bölgesi: beklenen ivme de eri 0.10g den az g: yer ivmesi (981cm/s 2 ) 10

10

11

12

13

14

15

16

17

18