Kirişlerin düzlemi doğrultusunda kolonlara rijit (moment aktaran) birleşim ile bağlanması durumu;

Transkript

1 DEPREM YÜKLERİ (E) Binalara ekiyen deprem yükleri Deprem Yönemeliği ne göre belirlenir. Çaı sisemindeki elemanlara (Kafes kiriş, aşık, sabilie elemanları vb.) deprem yüklerinin ekisi kafes kirişin kolonlara mesnelenme şekline bağlı olarak önemli değişim gösermekedir. Kafes kiriş-kolon birleşimleri, kafes kiriş düzlemine dik doğruluda genel olarak mafsallı (basi) birleşim olarak oluşurulur. Kafes kiriş düzlemindeki birleşim ise mafsallı veya momen akaran (riji) birleşim olarak iki farklı şekilde oluşurulabilmekedir. Kirişlerin düzlemi doğrulusunda kolonlara riji (momen akaran) birleşim ile bağlanması durumu; Kirişler ve kolon momen akaran çerçeve davranışı göserir. Bu nedenle, çaı kirişleri ve kolonların birlike analiz edilmesi gerekmekedir. Deprem doğrulusu Kolonlara riji bağlı kafes kiriş ve yaay yükler alında çerçeve davranışı Kirişlerin düzlemi doğrulusunda kolonlara mafsallı birleşim ile bağlanması durumu: Kirişlerin bu doğruluda deprem ekilerini karşılamadaki rolü ihmal edilebilecek düzeyde olur. Deprem yükleri kolonlar/ çaprazlı çerçeveler arafından karşılanır. Bu nedenle bu ip bağlanı durumunda çaı sisemi al yapıdan (kolonlar / çaprazlı çerçeveler) ayrılarak analiz ve asarım yapılabilir. Deprem doğrulusu Kolonlara mafsallı bağlı kafes kiriş ve yaay yükler alında konsol kolon davranışı 1

2 Bununla birlike kafes düzlemine dik deprem ekileri alında çaı sisemi aşıklarında, sabilie elemanlarında ve makas üs başlık elemanlarında kesi esirleri (normal kuvve) gözlenir. Bu esirler; Kiriş açıklığına, Çaı örüsü-aşık birleşimlerine, Çaı örüsünün düzlem içi rijiliğine Sabilie elemanlarının çaı düzlemindeki sayısına, yerleşim düzenine bağlı olarak değişim gösermekle birlike genellikle düşük düzeylerde kalırlar. Aynı eki kafes düzlemine dik düşey cephelere ekiyen yaay rüzgar yükleri için de söz konusudur. Deprem veya rüzgar yükleri üs başlığında basınç kuvvei üs başlığında çekme kuvvei Sabilie elemanında çekme kuvvei a basınç kuvvei Deprem ve rüzgar doğrulusu No: Bu proje kapsamında hesapları basileşirmek amacıyla, kafes kirişlerin kolonlara mafsallı birleşirildiği çaı sisemleri ele alınacak ve kiriş düzlemine dik cephelere ekiyen rüzgar yüklerinin ekisi ile depremin çaı sisemi bileşenlerine her iki doğruludaki ekileri ihmal edilecekir. 2

3 YAĞMUR YÜKLERİ (R) Çaıda göllenme oluşabilecek durumlarda (negaive çif eğimli çaı, büyük düz çaılar veya yağmur suyu birikmesine sebep olacak engeller olması gibi) yağmur yüklerinin gözöüne alınması gerekmekedir. Yağmur yükleri bölgesel meeorolojik verilere göre belirlenmelidir. Su seviyesi Su seviyesi Ekili bölge Ekili bölge Göllenme ekisinin oluşabileceği çaı örnekleri No: Bu proje kapsamında çaının poziif çif eğimli olması ve gerekli drenajın sağlanacağı kabulu ile yağmur yükleri gözönüne alınmayacakır. ISI ETKİSİ (Sıcaklık değişmesi ) (T) Yapının maruz kalacağı sıcaklıklarda önemli değişimler beklenmesi durumunda sıcaklık değişimi ekisinin gözönüne alınması gerekmekedir. Isısal yüklerin hesabında EN (Yapılar üzerindeki ekiler - Bölüm 1-5: Genel ekiler - Isıl ekiler) dokümanından yararlanılabilir. Isı ekileri, yapı uzunluklarına ve yapılan birleşimlerin özelliklerine (bulon, kaynak, birleşimdeki boşluk vb.) bağlı olarak önemli değişim gösermekedir. Isı ekilerinin çok büyük kesi esirleri oluşurmaması için yapılar belli uzunluklarda parçalar halinde inşa edilip aralarında derzler bırakılabilir. No: Bu proje kapsamında, seçilen çaı siseminde kafes kiriş açıklığının az olması, diğer doğruluda ise aşıkların eklerinde bırakılacak boşluklar nedeniyle sıcaklık değişmesi ekileri gözönüne alınmayacakır. 3

4 Çai Siseminin Kolonlardan Ayrilarak Basi Mesneli Kiriş Olarak İdealleşirilmesi Proje kapsamında kafes kirişler kolonlara mafsallı olarak bağlanmakadır. Hesapları basileşirmek amacıyla çaı sisemi kolonlardan ayrılarak asarlanacakır. Bu durumda kafes kirişin mesne koşulları kolon ucundaki davranışı yaklaşık edecek şekilde seçilmelidir. Kafes kirişe ekiyecek düşey yükler alında kolon uçlarında yaay deplasmanlar oluşacağı düşünülerek kiriş, bir sabi bir kayıcı mesne ile idealleşirilmişir. Yapı aşıyıcı sisemi Çaı asarımı için İdealleşirilmiş sisem Aşağıda bir yapı sisemi örneği üzerinde üm yapı siemi ve idealleşirilmiş sisemin düşey yükler alında çözümüne ai sayısal sonuçlar karşılaşırılmışır. Yerdeğişirme ve normal kuvvelerden görüldüğü gibi kafes kirişin düşey yüklere göre hesabı için yapılan idealleşirme davranışı yeerli yaklaşıklıkla emsil emekedir. Yapı aşıyıcı sisemi İdealleşirilmiş sisem Yerdeğişirmiş sisemler 4

5 Sisemlerdeki normal kuvve diyagramları 5

6 1.2) Aralıklarının Çaı Örüsüne Bağlı Olarak Belirlenmesi Çaı örüsünü aşıyan aşıyıcı eleman aşık olarak isimlendirilir. Çaı sisemi oplam maliyei içinde önemli bir yer uan aşık elemanlarının sayısını en aza indirmek amacıyla, çaı örüsünün aşıma kapasiesinden maksimum oranda yararlanılır. Çaı örüsü ana aşıyıcı eleman olmamakla birlike, kar, rüzgar, yağmur vb yüklere direk olarak maruz kalması ve bu yükleri yeerli güvenlikle aşık elemanlarına akarması nedeniyle ikincil aşıyıcı eleman olarak düşünülmekedir. Çaı örü iplerinin çeşililiği nedeniyle, örülerin uygulama şekilleri ve yük aşıma kapasielerine bağlı olarak geçebilecekleri maksimum açıklık değerleri ( max ), ilgili firmalar arafından verilen eknik kaaloglardan yararlanılarak belirlenir. Bunun için öncelikle; Çaı örüsünün maruz kalacağı maksimum yük belirlenir. Rüzgar ve kar yükleri için TS 498 veya TS EN (Kar yükleri), TS EN (Rüzgar yükleri) sandarları esas alınmalıdır. Daha sonra bu yüke bağlı olarak örülerin geçebilecekleri en büyük aşık aralığı ( max ) kaalogdan belirlenir. max değerini aşmayacak şekilde kafes kirişe örgü çubuklarının (dikme, diyagonal) aralıkları (a veya ) belirlenir. 6

7 UYGULAMA Aşağıdaki çelik binanın çaısına ekiyecek kar yükleri, rüzgar yükleri aşağıda verildiği gibi olduğuna göre, kaaloğu verilen sandviç panel için aşık aralıklarını belirleyip kafes kirişi çiziniz. Kar yükü 0.72 kn/m m = 15 o 30m 20m Rüzgar yükleri ( =0 o ) Rüzgar yükleri ( =90 o ) 5.34m Rüzgar =0 o F 5.34m F 2.136m 2.136m kn/m kn/m 2 30m Üseki değerler negaif basıncı, alaki değerler Poziif basınç poziif basıncı gösermekedir. Negaif basınç H 0.50 J G 0.97 I m H 2m F I 5m H G G 1.32 F 5m kn/m kn/m 2 I 30m Poziif basınç Negaif basınç 20m Rüzgar =90 o 20m Sandwiç panel yük aşıma ablosu Rüzgar ve kar yüklerinin doğruluları farklı olduğu için bileşenlerin hesaplanması gerekmekedir. Ancak, güvenli arafa kalacak şekilde kar yüklerinin de rüzgar doğrulusunda ekidiği kabul edilecekir. Kar yükleri doğrulusu Rüzgar yükleri doğrulusu 7

8 Rüzgar çaı örüsü üzerinde hem poziif basınç hem de negaive basınç uyguladığı için her iki yönde max belirlenmelidir. Çaı örüsüne ekiyen yükler (Maksimum poziif basınç için) Örü öz yükü = 0.05 kn/m 2 (Kaalogdan alınmışır) Kar yükü = 0.72 kn/m 2 Rüzgar yükü = 0.70 kn/m 2 (Poziif basınç için) Toplam yük =1.47 kn/m 2 (Poziif basınç) Çaı örüsüne ekiyen yükler (Maksimum negaif basınç için) Örü öz yükü = 0.05 kn/m 2 Rüzgar yükü = kn/m 2 (Negaif basınç için) Toplam yük =-1.27 kn/m 2 (Negaif basınç) Örü için en elverişsiz durum kar, rüzgar ve öz yük alındaki poziif basınç yüküdür. Buna göre kaalogdan 1.47 kn/m 2 (147kg/m 2 ) lik yük için aşık maksimum aşık aralığı max = 200 cm olarak seçilmişir. (üs meal 0.5mm/al meal 0.4mm 50 mm pur için) L = 10/cos =10.353m a 10m L 1 = 20m aralığı sayısı n= max değerinin aşılmaması için n= 6 seçilir. 8

9 aralığının kesin hesabı için açıklık bu kez göz sayısına (n) bölünür. = değeri kullanılarak; a = * cos = 1.667m olarak hesaplanır. Buna göre kafes kiriş örgü düzeni aşağıdaki gibi seçilebilir. 12*a= L 1 = m No: aralığı () hesabı yapılırken, panel boyu ve uygulama şekli (bindirme mesafesi vb.) ve zayia durumu da gözönünde bulundurulmalıdır. 9

10 1.3 Kafes Kiriş Sayısının ve Ara Mesafelerinin Belirlenmesi Kafes kiriş aralıkları yani aşık alıklıklarının belirlenmesinde kullanılacak olan aşık elemanı ipi ekili olmakadır. olarak dolu gövdeli I veya U profilleri kullanılması durumunda, genellikle kafes kiriş aralıklarının 3-8 m arasında seçilmesi uygun olmakadır. Daha büyük kafes kiriş aralıkları gerekiğinde aşık elemanının peek kiriş ve kafes kiriş şeklinde uygulanması daha ekonomik çözümler vermekedir. ek yeri (I profil) (I profil) (I profil) Mafsallı aşık-üs başlık birleşimi Kafes kiriş aralığı ( açıklığı) Mesne (makas üs başlığı) saik sisemi Bu proje kapsamında aşık olarak I ipi hadde ürünü profiller kullanılacağı için kafes kiriş aralıkları 3 8 m arasında seçilecekir. Çaı yüklerinin çok fazla olması durumunda 3 m ye yakın açıklıklar, çok hafif olması durumunda 8 m ye yakın açıklıklar seçilmesi uygun olmakadır. Kafes kiriş aralıklarını belirlerken ekonomik asarım için ayrıca aşağıda belirilen paramereler de gözönünde bulundurulmalıdır. saik sisemi (Basi kiriş, Sürekli Kirişler, Gerber Kirişi) ve Üreilen sandar profil boyu ve zayia 10

11 Saik sisemleri hakkında genel bilgi 1) Basi kiriş: elemanları her makas üzerinde aşağıda göserildiği gibi mafsallı (basi) olarak birbirine ve makas üs başlığına bağlanır. Bu sisem uygulama bakımından avanajlıdır. Ancak kesi esirleri (M) ve sehim bakımından diğer sisemlere göre daha büyük elemanlar gerekirir. Ayrıca, aşıkaşık eki sayısı fazla olduğu için işçilik ve zayia da fazla olabilmekedir. Mafsallı bağlanı Kiriş Rijileşirici levha Üş başlık Üş başlık 2) Sürekli kiriş: ların ümü birbirine riji olarak bağlanır. Kesi esirleri ve sehim bakımından en ekonomik sonucu veren sisemdir. Ancak momen akaran ekler gerekirdiği için çaı örüsünün yerleşmesine engel oluşurur. Bu sorunu aşmak için kaynaklı kü ekler kullanılabilse de inşaa sahasında bu ür ekler yapılması işçiliği zorlaşırır. Sürekli kiriş Riji bağlanı Riji bağlanı a) Tamamı sürekli kiriş Tamamı sürekli kirişlerin yukarıda belirilen dezavanajını oradan kaldırmak için, iki açıklıklı sürekli kiriş veya üç açıklıklı sürekli kiriş sisemleri kullanılır. Sandar profil boyları kullanılarak ek yapılmadan iki veya üç açıklık geçilir ve aşıklar birbirine mafsallı (basi) olarak birleşirilir. L sandar : Sandar profil boyu (genellikle 12m) İki açıklıklı sürekli kiriş 2L< L sandar 2L< L sandar 2L< L sandar L Mafsallı bağlanı Rijileşirici levha Üş başlık Üş başlık Ancak bu sisemlerde ora mesne reaksiyonları kenarlara göre yaklaşık %25 daha fazla olduğu için makaslara yük dağılımının düzenlemek gerekir. Bu amaçla bina planında aşıkların ora mesneleri 11

12 makaslara dağıılacak şekilde şaşırmalı bir yerleşim uygulanır. (akviyeli) uygulamayı gerekirir. Bu da bazı açıklıklarda basi kiriş Çaı örüsü adı a a a a a a L1 KESİT İki açıklıklı sürekli kiriş Üç açıklıklı sürekli kiriş için birleşim yerleri Basi kiriş PLAN L2 3) Gerber kiriş: lar birbirine yaklaşık olarak momenin sıfır olduğu bölgelerde ideal mafsallı olarak bağlanır. Böylece gerber kirişi oluşurulur. Kesi esirleri bakımından ekonomik sonuçlar veren bu sisemde çok sayıda mafsal olduğu için zayia fazla olabilir. 3) Gerber Kirişi Mafsallı bağlanı İdeal mafsal deayı asarımında en ekonomik çözüm için üm sisemler değerlendirilir, işçilik de gözönünde bulundurularak sisem seçimi yapılır. No: Bu proje dersi kapsamında donede verilen sisem için asarım yapılacakır. 12

13 L2=41m UYGULAMA Aşağıda planı verilen binanın çaı sisemi için kafes kiriş aralıklarını (L o ) ve sayısını belirleyiniz ve plan üzerinde göseriniz. lar basi kiriş olarak mesnelenecekir. 12 mlik sandar NPI profilleri kullanılacakır. Çaı yükü ora düzeydedir. Çaı örüsü L 1 KESİT Kafes kiriş Kafes kiriş L o =? Kafes kiriş PLAN lar NPI olacağı için açıklık (L o ) 3-8m arasında seçilmelidir. Profil boyları 12 m olduğu için bir boydan 12/2 = 6 m lik en az iki aşık elde edebilmek için; n açıklık sayısı olmak üzere, L 2 = n*l o eşiliğinde öncelikle L o = 6 m koyularak, 41m içinde kaç açıklık olduğu belirlenir. 41=n*6 n= 6.83 elde edilir. Açıklıkların 6 m yi geçmemesi için n= 7 alınarak L o belirlenir. 41=7*L o L o = 5.857m elde edilir. Zayia hesabı: (Profil kesim boyları henüz belli olmadığı için yaklaşık olarak belirlenir) 12 m lik profilden 2 ade aşık elde edilir. Bir boyda zayia = 12-2*5.857 = m Yüzde zayia= 100*0.286/12 = % 2.4 uygundur. 13

14 L2=41m Kafes kiriş L o = 5.857m 5.857m 5.857m Çaıda olarak oplam 28 boy (12m) profil kullanılır. Toplam aşık boyu = 28*12=336 m Kafes aralığı L o = 5.857m 5.857m Kafes sayısı = 8 olarak elde edilir m 5.857m 5.857m No: Zayiaın fazla olması durumunda aran parçaları değerlendirmek amacıyla kaynaklı ekler yapılarak zayia azalılabilir, bu aşamada açıklıklar da değişirilebilir. 14