YAPI SİSTEMLERİ. Doç.Dr. Tahsin TURGAY

Transkript

1 YAPI SİSTEMLERİ Doç.Dr. Tahsin TURGAY BOLU,

2

3 Yapının taşıyıcı sistemi, üzerine etkiyen yükleri uygun biçimde taşıyıp zemine aktaran tüm taşıyıcı elemanlardır. Yapı taşıyıcı sistemini: Temeller Duvarlar Kolon gibi düşey Kirişler ve döşemeler gibi yatay elemanlar oluşturur.

4 Taşıyıcı Sistemler Çubuk Sistemler Tek doğrultuda yük aktaran sistemler Kolonlar Kirişler Kemerler Kablolar İki doğrultuda yük aktaran sistemler Uzay Kafesler Yüzeysel Taşıyıcı Sistemler Düzlem Yüzeysel Taşıyıcı Sistemler Plaklar Perdeler Katlanmış Plaklar Eğrilikli Yüzeysel Taşıyıcı Sistemler Kabuklar Çadırlar Şişme sistemler

5 Oyma yapı Kayseri, Ağırnas Afyon, Ġhsaniye, Ayazini İlk çağlardan beri taşıyıcı sistem gelişimi, malzeme ve teknolojik bilginin sınırlılığı nedeneniyle çok yavaş olmuştur

6 Eski çağlardan beri insanlar malzemeleri tanıdıkça, basınç dayanımı yüksek olan taşlardan yapı malzemesi olarak faydalanmışlardır. Başlangıçta elde iyi bir bağlayıcı olmadığından uygulama sınırlı kalmıştır. Helenistik ve Roma dönemi tapınaklarında, belirli açıklıkların geçilebilmesi için tek parça taştan oluşan kirişler kullanılmıştır. Taşın çekme dayanımı düşük olduğundan geçilen açıklıklar sınırlı kalmıştır. Daha büyük açıklıklar için daha büyük kesitler gerekmiş, büyük kesitli ağır elemanların taşınmasında ve yerine yerleştirilmesinde sorunlar yaşanmıştır.

7 Bu nedenlerle, daha büyük açıklıkları taģın düģük çekme dayanımından kaynaklanan sorunları ortadan kaldırarak geçmek için, bütün kesitlerinde basınç gerilmelerinin oluģtuğu yapı sistemleri geliģtirmiģtir. GeçmiĢ dönem mimarisinin belirgin özellikleri olan kemer, tonoz ve kubbeler insanoğlunun bu arayıģının sonucudur

8

9 16. Asırda Roma da inşa edilmiş Saint Pierre Kilisesi geleneksel, yığma sistemle yapılmış en ünlü kubbelerden birine sahiptir. 40m açıklığa sahip bu kubbedir. Başka bir kubbe ise Dischinger ın 40m açıklığa yapmış olduğu betonarme kubbesinde 6cm kabuk kalınlığı kullanmıştır. Açıklık Kalınlık Saint Pierre 40m 3m 1/13 Yumurta Kabuğu 4cm 0.4mm 1/100 Jena Kubbesi 40m 6cm 1/666

10 İmparatorluğun gücünü tüm dünyaya göstermek için M.S arasında İmparator Hadrianus tarafından inşa ettirilen Pantheon

11 Ana mekân 43.4 m çapında bir daire biçimindedir. Bu büyük silindirik strüktür yarım küre biçiminde bir kubbe ile örtülüdür. Kubbenin tepesinden döşemeye kadar olan uzaklık 43.4 m dir. Opus caementicum adıyla anılan, tuğla şeritli kalın harçtan yapım tekniğinin uygulandığı en önemli örnektir.

12 Mimar Sinan ın Selimiye Cami si 33.8 m açıklığa sahiptir. Matematiksel özelliklerinin dıģında yapının mühendislik açısından dikkat çeken bir diğer yönü ise raylı sistemle inģa edilmiģ olmasıdır. Oturduğu zeminin gevģek özelliklerine rağmen yüzyılları atlatması uygulanan sistemin baģarısının göstergesidir. Üstelik tüm bunlar 1568 de günümüzden 440 yıl önce yapılmıģtır.

13 Ayasofya'nnı kesit-plân çizimi. Ayasofya'nın kesit-plân çizimi mimarları, Aydınlı Anthemios ile Miletli isidoros'dur. 1-Ana kubbe, 2,3-Kubbe ve yarım kubbe bingilleri, 4,5-Sağ ve soldaki yarım kubbeler ile kemer taşıyıcıları, 6-Yarım kubbeleri kemerlere ulaştıran çeyrek küreler (eksedralar), 7-Kubbelerin dayandığı ana payandalar, 8,9-Payandaların dayandığı kemer, 10-Tonoz, 11,12'Tonozla iletilen kuzey-güney ağırlığını taşıyan dirsekler, 13,14-Kemerler üzerinde yer alan kubbeler. ( yılları arasında, 5 yılda tamamlandı)

14

15

16 Ctesiphon Sarayı, Bağdat,Irak MS400 Parabolik tonoz ile 24m lik açıklık geçilmiştir

17 KAGĠR (YIĞMA) YAPILARDA KULLANILAN MALZEMELER malzemeler TaĢ AhĢap Tuğla Gaz beton KumtaĢı (Grovak) Briket Kerpiç Harçlar

18 YIĞMA YAPI Taş, tuğla, biriket, ahşap, kerpiç, ytong gibi çok çeşitli malzemelerin üst üste yerleştirilerek harç ve kendi ağırlıklarının bağlayıcı gücü ile duvar, kolon, kemer, kubbe, tonoz gibi yapı elemanları aracılığıyla binaların elde edilmesine yığma sistem denilmektedir.

19 Taş yığma yapılar

20 Ottawa, TaĢ yığma, yapıların temel ve bodrum dıģ ve bazen de iç duvarlarında kullanılmaktadır. TaĢ duvarlar yaklaģık cm kalınlıktadır. Örgü biçimleri çok iyi olmayabilir. Ancak kalınlıkları nedeni ile zorlandıkları düģey gerilmeler azdır.

21 Kesme taş yapılarda, kurşun levhalar derzler içersine yerleştirilir. Çok hassas ölçümlendirilmiş kesme taş yapılarda, örneğin eski Yunan mabetlerinde taş işçiliğin birbirlerine kusursuz uyumu ile yetinilmiş hiç harç kullanılmamıştır.

22 TUĞLA YIĞMA YAPILAR

23 Yurdumuz çok büyük bir bölümü deprem bölgesi olduğu için yığma duvarların kalınlıkları ve kapı pencere gibi açıklıklara özen gösterilmelidir. Buna karşılık Danimarka gibi kuvvetli yer hareketlerinin görülme olasılığı düşük ülkelerde 10 kat ve daha fazla tuğla yapı örneklerine rastlanılmaktadır.

24 YIĞMA YAPILAR Ahşap yığma yapılar Rize, Fındıklı Ülkemizde ahşap yapı nadir olarak yapılmaktadır. Yüksek yapı yapılmaması, Yangın ve şiddetli rüzgara dayanıklı olmaması, malzemesinin az olması, iyi ustalık gerektirmesi gibi olumsuz yönleri vardır.

25 Kanada, Japonya, ABD ve Baltık Denizi etrafında bulunan ülkelerde yoğun olarak ahşap bireysel konut yapımında kullanılmaktadır.

26 Son yıllarda yüksek kalite ve büyük enkesitli ahģap elemanları elde etmek için lamine ahģap, glulam ve ahģap panel Ģeklinde oluģturulan ahģap kompozitlerle büyük açıklıklar geçilebilmektedir.

27 KARKAS YAPILAR Ahşap karkas sistemi ile yapılmış geleneksel konut örneği Ahşap karkas sistemi

28

29 Hımış yapılar, (Boşluk kısımları taş, tuğla veya kerpiçle doldurulan ahşap iskeletli yapı)

30 BETONARME KARKAS TAġIYICI SĠSTEMLER

31

32 Asurlular ve Babilliler külü, Eski Mısırlılar ise kireç ve alçıyı bağlayıcı olarak kullanmışlardır. Volkanik kül ve kireçten oluşan doğal çimentonun ilk kez Romalılarca kullanıldığı sanılmaktadır. Romalılardan 18. yüzyıla kadar bağlayıcı konusunda önemli bir ilerleme olmamıştır. Betonarme ile ilgili ilk patent de 1855 de Coignet ve 1857 de yine bir Fransız olan Moiner tarafından alınmıştır. Versaille Sarayı bahçesi için büyük saksı ve su kapları yapan Monier, ince bir beton cidar içine yerleştirdiği dairesel tel donatı ile bugunkü dairesel su depolarına öncülük etmiştir

33 BETON Betonarme, beton ve çelikten meydana gelen, bileşik bir yapı malzemesidir. Kum-çakıl-çimento ve suyun uygun oranlarda karıştırılması ile elde edilen betonun basınç dayanımı yüksek, çekme dayanımı ise çok düşüktür. Betonun bu kusurlu yanı, içine yüksek çekme dayanımlı çelik çubuklar yerleştirilerek ortadan kaldırılır ve betonarme malzemesi oluşturulur. Çekme dayanımı yüksek bu çelik çubuklar donatı olarak adlandırılır.

34 Betonarmenin yapıda ilk kullanışı 1855 yılında Fraçois Coignet tarafından teras çatılı bir binada olmuştur.

35 Hesap ilke ve yöntemleriyle ilgili ilk kitap, 1887 de Ways ve Koenen tarafından yayınlanan Monier Sistemi (Das System Monier) adlı kitaptır. ÇağdaĢ betonarme yapı sistemlerinin ve bunlarla ilgili hesap yöntemlerinin öncülüğünü Fransız mühendis Coignet yapmıģtır

36 ÇELĠK YAPI ÇELĠK KARKAS SĠSTEMLERĠ Dünya da hemen tüm gökdelenlerde çelik kullanılmaktadır. Sınırlı profil seçeneği, iyi ustalık gereksinimi, yüksek maliyet, yangına dayanıksızlık ve bakım gibi zorlukları vardır. Türkiye de konut yapımında nadir kullanılır. Genelde sanayii yapılarında kullanım alanı bulabilmektedir.

37 ÇELĠK YAPI

38 PREFABRĠKE BETON YAPI Yapının bütününün yada bazı yapı elemanlarının fabrikalarda üretilip yapının duracağı yere taşınması ve yerinde monte edilmesi yapıda prefabrikasyonun esasıdır. Prefabrikasyonun amaçlarından biri zaman ekonomisidir.

39

40

41 KABUKLAR

42 Taşıyıcı sistemler doğa nın yarattığı pek çok üründen esinlenmiştir. Örneğin asma sistemler de örümcek ağları iyi bir esin kaynağı olurken, kabuk sistemler içinde bir yumurta kabuğunu inceleyabiliriz. Kabukların ilk uygulamaları kubbeler, tonozlar ve depolar olmuştur. Kabuklar taşıyıcı eğri yüzeylerdir.

43

44 Palazzetto dello Sport, Rome (1960) Mimar: Annibale Vitelozzi Mühendis: Pier Luigi Nervi 60m açıklığa sahiptir

45 Olimpic Dome, Roma Mimar: Marcello Piacentini Mühendis: Pier Luigi Nervi Açıklık 100m

46 School Center Chamonix, Fransa Mimar: R Talibert Mühendis: H Isler Üçgen formdaki kabukların kenar uzunlukları22 ila 60m arasında değişmektedir. Avrupanın en yüksek dağı Mont Bllanc da bulunan yapı, kar yüklerine göre tasarlanmıştır

47 Endüstriyel Kabuklar, Lyon, Fransa Beton kabuk öngermeli kirişler üzerinde oturmaktadır. 30mX30m boyutundadır

48 Serbest form kabuk Trans World Airlines Terminali, New York Mimar: Ero saarinnen Mühendis: Ammann ve Whitney Uçan kuş şekli oluşturulmuş. 4 adet beton kabuktan oluşmuştur. 64m açıklık geçilmiştir

49

50 Katlanmış Plaklar Katlanmış plaklar kabuklara çok benzeyen bir çalışma içindedir. Kabuklarda olduğu gibi diğer boyutlarına göre kalınlığı çok küçük olan düzlem elemanlardan oluşur. Kabuklar gibi yüzeysel taşıyıcı sistemler sayılırlar. Katlanmış plaklar çok az malzeme ile büyük açıklıkların ekonomik örtülmesinde kullanılır. Katlanmış plaklar düz yüzeylerden oluştukları için kalıp giderleri kabuklara göre çok azdır.

51

52 Kablolu Yapılar Asma sistemlerbüyük açıklıkları kolonsuz geçmek için başarı ile kullanılan yöntemlerden biridir. Asma sistemlerin gerçek üstünlüğü ekonomik sonuç verebilmesidir.

53 Kablolu Yapılar

54 Kablolu Yapılar

55

56 Uzay Kafes Sistemleri Statik yararları açısından, bu sistemler diğer bir çok taşıyıcı sistemlere oranla çok daha hafiftir. Sabit yüklerin azlığı sadece çatıda değil, alt sistem öğeleri ile temellerde kendini göstermekte, buna bağlı olarak maliyet önemli ölçüde azalmaktadır. 100 m ye kadar olan açıklıkları örtülebilmektedir.

57 Uzay Kafes Sistemleri Uzay kafes sistemler yapılarda büyük açıklıkların kolonsuz ve hafif bir strüktür ile geçilmesini sağlayarak işlevsel olarak yapıların daha esnek ve kullanışlı olmasını sağlamıştır. Uzay kafes sistemler, birbirlerine düğüm noktalarından bağlı, basit çekmeye yada basınca çalışan doğrusal çubuklar ağından kurulu düzenlerdir

58 Uzay Kafes Sistemleri Statik yararları açısından, bu sistemler diğer bir çok taģıyıcı sistemlere oranla çok daha hafiftir. Sabit yüklerin azlığı sadece çatıda değil, alt sistem öğeleri ile temellerde kendini göstermekte, buna bağlı olarak maliyet önemli ölçüde azalmaktadır. 100 m ye kadar olan açıklıkları örtülebilmektedir.

59 Expo 67, Montreal, ABD Mimar: Buckminster Fuller ve Shoji Sadao 76m çapında ve 61m yüksekliğinde geodezik kubbe. Çelik boru yapı elemanından oluşmuştur

60 Şişme-Pnömatik Sistemler GeniĢ iç hacimler arada kolon olmaksızın geçilebilir. Yapım ve montaj süresi kısadır. Montajı kolaydır,büyük ustalık ve deneyim gerektirmez. Sökülüp baģka bir yerde yeniden kurulabilir. Hafif olması nedeniyle nakliyesi ucuzdur. IĢık geçirebilmsi nedeniyle aydınlatma gideri azdır. Geçici kullanımlar için uygundur. ġiģirme balonlardan yardımcı eleman olarak yararlanılmaktadır. Jeodezik kubbelerin yapımında montaj elemanı olarak yararlanılır. Binishel tekniğinde ĢiĢirme balonlar, betonarme kabukların kalıbı yerine kullanılmaktadır.

61 ġiģme-pnömatik Sistemler

62 Yüksek Yapı Sistemleri Büyük Giza Piramidi yüksek yapıların ilki kabul edilir. Yüksek yapı yapım nedenleri Teknolojik Nedenler Çeliğin yapılarda taşıyıcı sistem malzemesi olarak kullanımı Yüksek dayanımlı beton teknolojisindeki ilerlemeler Kalıp teknolojisindeki gelişimler Yatay yüklere göre analiz ve tasarım yöntemlerinin gelişimi

63

64 Yüksek Binaların TaĢıyıcı Sistem Malzemesi

65 Çerçeve Sistemler Çerçeve-Perde Sistemler Çekirdek Sistemler Tüp Sistemler

66 Taşıyıcı Sistem Tasarımı Tasarımda: Ġhtiyaç programı çıkartılması Yapının yer alacağı zemin incelenmesi Yapının arsa üzerindeki yerinin seçilmesi Taşıyıcı sistem malzemesinin seçilmesi Taşıyıcı sistem türüne karar verilmesi Yapı fonksiyon ilişkilerinin saptanması Sistemin geçeceği açıklıklara karar verilmesi Taşıyıcı sisteme önboyut verilmesi Sistemin yatay kuvvetlere karşı rijitleştirilmesi Temel tipi ve derinliğinin saptanması Sistemin statik hesaplarının yapılması Taşıyıcı sistemin maliyet yönünden incelenmesi ortak çalıģma sonucunda oluģturulur

67 Kaynaklar Arun, E. G. Taşıyıcı Sistem Tasarımı Ders Notları, YTÜ Mimarlık Fakültesi, Taşıyıcı Sistemler Bilim Dalı, 2012 Gerçek, C. Yapıda Taşıyıcı Sistemler Yaprak Yayınevi, Ankara, 1979