Programı : YAPI ANALİZİ VE TASARIMI

Transkript

1 İSTANBUL TEKNİK ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ ÇOK KATLI ÇELİK YAPILARIN TASARIMI YÜKSEK LİSANS TEZİ İnş. Müh. Yunus Emre ÇAĞATAY Anabilim Dalı : İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ Programı : YAPI ANALİZİ VE TASARIMI KASIM 006

2 İSTANBUL TEKNİK ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ ÇOK KATLI ÇELİK YAPILARIN TASARIMI YÜKSEK LİSANS TEZİ İnş. Müh. Yunus Emre ÇAĞATAY ( ) Tezin Enstitüye Verildiği Tarih : 10 Kasım 006 Tezin Savunulduğu Tarih : 7 Kasım 006 Tez Danışmanı : Diğer Jüri Üyeleri Doç.Dr. Filiz PİROĞLU Prof.Dr. Erdoğan UZGİDER (İ.T.Ü.) Prof.Dr. Zafer ÖZTÜRK (Y.T.Ü.) KASIM 006

3 ÖNSÖZ İ.T.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, İnşaat Mühendisliği Bölümü Yapı Analizi ve Tasarımı Programı çerçevesinde gerçekleştirilen bu yüksek lisans tez çalışmasında, betonarme karkas taşıyıcı sisteme sahip olan Metrocity binası süneklik düzeyi yüksek dışmerkez güçlendirilmiş çerçeveli çelik yapı olarak tasarlanmış ve mevcut betonarme durum ile yapım süresi, maliyet ve yatırımın geri dönüşü bakımından karşılaştırılmıştır. Çalışmalarım süresince bana yardımlarını esirgemeyen sayın hocam Doç. Dr. Filiz Piroğlu na, değerli arkadaşım Erdem Demirkıran a ve bugüne kadar maddi, manevi her türlü desteği bana sağlamış olan aileme teşekkürlerimi bir borç bilirim Yunus Emre ÇAĞATAY ii

4 İÇİNDEKİLER KISALTMALAR TABLO LİSTESİ ŞEKİL LİSTESİ SEMBOL LİSTESİ ÖZET SUMMARY x xi xii xiv xvi xviii 1. GİRİŞ Konu Projenin Genel Özellikleri Yapının Mimari ve Betonarme Özellikleri 1.4. Çelik Olarak Tasarlanan Yapının Özellikleri Kullanılan Yönetmelikler, Kombinasyonlar ve Malzeme Emniyet Değerleri 8. YÜK ANALİZİ 1.1. Sabit Yükler 1.. Hareketli Yükler Rüzgar Yükleri Toprak Yükü Deprem Yükü YAPI ELEMANLARININ BOYUTLANDIRILMASI 3.1. Kompozit Döşemenin Boyutlandırılması Boyutların belirlenmesi Yüklerin belirlenmesi Katlanmış çelik sacın kalıp sürecinde hesabı Karma plakta taşıma gücü kontrolü Sehim kontrolü Kompozit Kat Kirişlerinin Boyutlandırılması K1 kirişi hesabı Enkesit kontrolü Gerilme kontrolü Sehim kontrolü Kesme güvenliği kontrolü Kayma elemanlarının hesabı 34 iii

5 3... K kirişi hesabı Enkesit kontrolü Gerilme kontrolü Sehim kontrolü Kesme güvenliği kontrolü Kayma elemanlarının hesabı T1 kirişi hesabı Enkesit kontrolü Gerilme kontrolü Sehim kontrolü Kesme güvenliği kontrolü Kayma elemanlarının hesabı T kirişi hesabı Enkesit kontrolü Gerilme kontrolü Sehim kontrolü Kesme güvenliği kontrolü Kayma elemanlarının hesabı T3 kirişi hesabı Enkesit kontrolü Gerilme kontrolü Sehim kontrolü Kesme güvenliği kontrolü Kayma elemanlarının hesabı Kolonların Boyutlandırılması Zemin - 4. normal kat kolonları hesabı Enkesit kontrolü Gerilme kontrolü Yanal burkulma kontrolü Kesme güvenliği kontrolü Arttırılmış deprem yükleri dayanım kontrolü Kolon kesiti kaynak hesabı Bodrum kat kolonları gerilme kontrolü Normal - 9. normal kat kolonları hesabı Enkesit kontrolü Gerilme kontrolü Yanal burkulma kontrolü Kesme güvenliği kontrolü 57 iv

6 Arttırılmış deprem yükleri dayanım kontrolü Kolon kesiti kaynak hesabı Normal normal kat kolonları hesabı Enkesit kontrolü Gerilme kontrolü Yanal burkulma kontrolü Kesme güvenliği kontrolü Arttırılmış deprem yükleri dayanım kontrolü Kolon kesiti kaynak hesabı Kolonların kirişlerden güçlü olma kontrolü Bağlantı Kirişlerinin Boyutlandırılması X doğrultusundaki bağlantı kirişlerinin hesabı Kiriş boyu kontrolü Enkesit kontrolü Gerilme kontrolü Dönme açısı kontrolü Çerçeve kirişinin gerilme kontrolü Gövde rijitlik levhası hesabı Y doğrultusundaki bağlantı kirişlerinin hesabı Kiriş boyu kontrolü Enkesit kontrolü Gerilme kontrolü Dönme açısı kontrolü Çerçeve kirişinin gerilme kontrolü Gövde rijitlik levhası hesabı Çaprazların Boyutlandırılması X doğrultusundaki çaprazların hesabı Narinlik kontrolü Enkesit kontrolü Gerilme kontrolü Y doğrultusundaki çaprazların hesabı Gerilme kontrolü Radye Temelin Boyutlandırılması Zemin emniyet gerilmesi kontrolü Zımbalama kontrolü Donatı hesabı Bodrum Kat Kompozit Kolonlarının Boyutlandırılması 80 v

7 4. YAPI ELEMANLARI BİRLEŞİM HESAPLARI Kolon Ayağı Hesabı Bulon hesabı Beton basınç gerilmesi kontrolü Taban levhası kalınlığı kontrolü Guse levhasını profil başlığına bağlayan kaynak dikişlerinin hesabı Guse levhalarının uç kesitinde gerilme kontrolü Guse levhalasını taban levhasına bağlayan kaynak dikişlerinin hesabı Kolon gövdesini taban levhasına bağlayan kaynak dikişlerinin hesabı Kama elemanında kontrol Kamayı taban levhasına bağlayan kaynak dikişlerinin hesabı Döşeme Kirişi Bağlantı Hesabı Bulon hesabı Döşeme kirişi azalan gövde kontrolü Nervür levhasındaki kaynak dikişlerinin hesabı Kolonların Kesit Değiştirdiği Noktaların Ek Hesabı Normal kat kolon kesit değişim hesabı Gövdeyi enine levhaya bağlayan kaynak dikişlerinin hesabı Başlığı enine levhaya bağlayan kaynak dikişlerinin hesabı Levha gerilme kontrolü Normal kat kolon kesit değişim hesabı Gövdeyi enine levhaya bağlayan kaynak dikişlerinin hesabı Başlığı enine levhaya bağlayan kaynak dikişlerinin hesabı Levha gerilme kontrolü Çaprazların Bağ Kirişlerine Bağlantı Hesabı X doğrultusundaki çaprazların hesabı Bulon hesabı Guse levhası kontrolü Guse levhasındaki kaynak dikişlerinin hesabı Flanş levhası kontrolü Flanş levhasındaki kaynak dikişlerinin hesabı Y doğrultusundaki çaprazların hesabı Bulon hesabı Guse levhası kontrolü Guse levhasındaki kaynak dikişlerinin hesabı Flanş levhası kontrolü Flanş levhasındaki kaynak dikişlerinin hesabı Kirişlerin Ek Hesabı 103 vi

8 X doğrultusundaki kompozit IPE 400 kesitli kirişlerin eki Levha gerilme kontrolü Bulon hesabı Y doğrultusundaki kompozit IPE 450 kesitli kirişlerin eki Levha gerilme kontrolü Bulon hesabı Çaprazların Kolon ve Kirişe Bağlantı Hesabı Zemin kattaki ve X doğrultusundaki çaprazların hesabı Guse levhasını kirişe birleştiren köşe kaynak dikişlerinin hesabı Guse levhasını kolona birleştiren bulonların hesabı Levhayı kolona birleştiren kaynak dikişlerinin hesabı Kirişi kolona birleştiren bulonların hesabı Zemin kattaki ve Y doğrultusundaki çaprazların hesabı Guse levhasını kirişe birleştiren köşe kaynak dikişlerinin hesabı Guse levhasını kolona birleştiren bulonların hesabı Levhayı kolona birleştiren kaynak dikişlerinin hesabı Kirişi kolona birleştiren bulonların hesabı Normal kattaki ve X doğrultusundaki çaprazların hesabı Guse levhasını kirişe birleştiren köşe kaynak dikişlerinin hesabı Guse levhasını kolona birleştiren bulonların hesabı Levhayı kolona birleştiren kaynak dikişlerinin hesabı Kirişi kolona birleştiren bulonların hesabı Normal kattaki ve Y doğrultusundaki çaprazların hesabı Guse levhasını kirişe birleştiren köşe kaynak dikişlerinin hesabı Guse levhasını kolona birleştiren bulonların hesabı Levhayı kolona birleştiren kaynak dikişlerinin hesabı Kirişi kolona birleştiren bulonların hesabı Normal kattaki ve X doğrultusundaki çaprazların hesabı Guse levhasını kirişe birleştiren köşe kaynak dikişlerinin hesabı Guse levhasını kolona birleştiren bulonların hesabı Levhayı kolona birleştiren kaynak dikişlerinin hesabı Kirişi kolona birleştiren bulonların hesabı Normal kattaki ve Y doğrultusundaki çaprazların hesabı Guse levhasını kirişe birleştiren köşe kaynak dikişlerinin hesabı Guse levhasını kolona birleştiren bulonların hesabı Levhayı kolona birleştiren kaynak dikişlerinin hesabı Kirişi kolona birleştiren bulonların hesabı Kolon Kiriş Birleşim Hesabı 134 vii

9 Zemin kat X doğrultusu için kolon kiriş birleşim hesabı Bulon hesabı Alın levhası kalınlığı hesabı Kolon başlık kalınlığı kontrolü Kayma bölgesi gövde takviye levhası hesabı Zemin kat Y doğrultusu için kolon kiriş birleşim hesabı Bulon hesabı Alın levhası kalınlığı hesabı Kolon başlık kalınlığı kontrolü Kayma bölgesi gövde takviye levhası hesabı Normal kat X doğrultusu için kolon kiriş birleşim hesabı Bulon hesabı Alın levhası kalınlığı hesabı Kolon başlık kalınlığı kontrolü Kayma bölgesi gövde takviye levhası hesabı Normal kat Y doğrultusu için kolon kiriş birleşim hesabı Bulon hesabı Alın levhası kalınlığı hesabı Kolon başlık kalınlığı kontrolü Kayma bölgesi gövde takviye levhası hesabı Normal kat X doğrultusu için kolon kiriş birleşim hesabı Bulon hesabı Alın levhası kalınlığı hesabı Kolon başlık kalınlığı kontrolü Kayma bölgesi gövde takviye levhası hesabı Normal kat Y doğrultusu için kolon kiriş birleşim hesabı Bulon hesabı Alın levhası kalınlığı hesabı Kolon başlık kalınlığı kontrolü Kayma bölgesi gövde takviye levhası hesabı MALİYET VE SÜRE ANALİZİ Maliyet Analizi Mevcut betonarme yapı metrajı Beton metrajı Betonarme donatı çelik metrajı Kalıp metrajı Tasarlanan çelik yapı metrajı Çelik metrajı 159 viii

10 Beton metrajı Betonarme donatı çelik metrajı Birim fiyatlar ve tarifleri Toplam maliyetler İnce işlerin maliyeti Mevcut betonarme yapı maliyeti Tasarlanan çelik yapı maliyeti Süre Analizi Proje,ruhsat,hafriyat,bodrum perdeleri ve temel inşaatı süre analizi Mevcut betonarme yapı süre analizi Tasarlanan çelik yapı süre analizi Kira Geliri Hesabı Mevcut betonarme yapı kira geliri hesabı Tasarlanan çelik yapı kira geliri hesabı Yatırımın Geri Dönüş Hesabı Mevcut betonarme yapı için hesap Tasarlanan çelik yapı için hesap 165 SONUÇLAR VE TARTIŞMA 166 KAYNAKLAR 17 EKLER 174 ÖZGEÇMİŞ 176 ix

11 KISALTMALAR BA BÇ DIN Etabs St TS TDY AISC-ASD TBK GKÖ : Betonarme : Betonarme Çeliği : Deutches Institut für Norme : Extended Three Dimensional Analysis Of Building Systems : Steel : Türk Standartları : Deprem Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik : American Institute Of Steel Construction-Allowable Steel Design : Tasarım Büyütme Katsayısı : Göreli Kat Ötelemesi x

12 TABLO LİSTESİ Sayfa No Tablo 1.1 Elektrod mekanik özellikleri Tablo.1 Yüksekliğe bağlı C e bölge faktörü katsayısı değerleri 14 Tablo. Rüzgar yükü değerleri. 15 Tablo.3 Etkin yer ivmesi katsayısı Tablo.4 Hareketli yük katılım katsayısı Tablo.5 Spektrum karakteristik periyotları Tablo.6 Bina önem katsayısı. 18 Tablo.7 Modal analiz kütle katılım oranları Tablo 3.1 En elverişsiz kiriş kesit tesirleri Tablo 3. IPE 450 kesit özellikleri Tablo 3.3 IPE 400 kesit özellikleri Tablo 3.4 IPE 360 kesit özellikleri Tablo 3.5 IPE 00 kesit özellikleri.. 41 Tablo 3.6 IPE 100 kesit özellikleri Tablo 3.7 Deprem büyütme katsayısı.. 49 Tablo 3.8 HE kesit özellikleri Tablo 3.9 HE 700B kesit özellikleri Tablo 3.10 HE 600B kesit özellikleri Tablo 3.11 Da arttırma katsayıları. 63 Tablo 3.1 HD kesit özellikleri Tablo 3.13 Radye temelde oluşan en büyük moment değerleri Tablo 3.14 Radye temelde hesaplanan donatı miktarları xi

13 ŞEKİL LİSTESİ Şekil 1.1 Şekil 1. Şekil 1.3 Şekil 1.4 Şekil 1.5 Şekil.1 Şekil. Şekil.3 Şekil.4 Şekil 3.1 Şekil 3. Şekil 3.3 Şekil 3.4 Şekil 3.5 Şekil 3.6 Şekil 3.7 Şekil 3.8 Şekil 3.9 Şekil 3.10 Şekil 3.11 Şekil 3.1 Şekil 3.13 Şekil 3.14 Şekil 4.1 Şekil 4. Şekil 4.3 Şekil 4.4 Şekil 4.5 Şekil 4.6 Şekil 4.7 Şekil 4.8 Şekil 4.9 Şekil 4.10 Şekil 4.11 Şekil 4.1 Şekil 4.13 Şekil 4.14 Şekil 4.15 : Betonarme kat kalıp planı... : Betonarme yapı radye temel kesiti... : Çelik olarak tasarlanan kat planı... : X ve y doğrultusundaki çapraz yerleşimi... : Yapının 3 boyutlu modeli... : Rüzgar yükü etkitilme şekli... : Bodrum perdelerine etkiyen toprak basıncı dağılımı... : Tasarım spektrum diyagramı... : Yapının birinci mod şekli. : Kompozit döşemede beton ve sac çelik kama bağlantısı... : Sac levha ve plağın boyutları... : Kompozit döşeme kesiti... Sayfa No 4 : Kesit etkileri dağıtımı yöntemi... 8 : Kompozit kat kirişi kesiti : Kompozit kat kirişleri : Kayma elemanı boyutları. 34 : Kullanılan kolon kesitleri : Kolonların kirişlerden güçlü olma koşulu : Rijitlik levhaları detayı : Çapraz yerleşimleri : Radye temel modeli : Radye temeldeki moment dağılımı : Kompozit kolon kesiti : Kolon ayağı serbest cisim diyagramı : Kolon ayağı detayı : Guse levhaları kesiti : Döşeme kirişi bağlantı detayı : 5. Normal kat kolon kesit değişim detayı : 10. Normal kat kolon kesit değişim detayı : X doğrultusundaki çaprazların bağ kirişine bağlantı detayı... : X doğrultusundaki çaprazların bağ kirişine bağlantı detayı için Whitmore kesiti boyutları... : Y doğrultusundaki çaprazların bağ kirişine bağlantı detayı... : Y doğrultusundaki çaprazların bağ kirişine bağlantı detayı için Whitmore kesiti boyutları... : Kompozit IPE 400 kirişi ek detayı..... : Kompozit IPE 450 kirişi ek detayı..... : Düğüm noktası serbest cisim diyagramı : Zemin kattaki ve X doğrultusundaki çaprazların bağlantı detayı : Zemin kattaki ve Y doğrultusundaki çaprazların bağlantı detayı xii

14 Şekil 4.16 Şekil 4.17 Şekil 4.18 Şekil 4.19 Şekil 4.0 Şekil 4.1 Şekil 4. Şekil 4.3 Şekil 4.4 Şekil 4.5 Şekil 4.6 : 5. Normal kattaki ve X doğrultusundaki çaprazların bağlantı detayı 117 : 5. Normal kattaki ve Y doğrultusundaki çaprazların bağlantı detayı... 1 : 10. Normal kattaki ve X doğrultusundaki çaprazların bağlantı detayı.. 16 : 10. Normal kattaki ve Y doğrultusundaki çaprazların bağlantı detayı : Kolon kiriş birleşim detayı : Zemin kat X doğrultusu için kolon kiriş birleşim detayı : Zemin kat Y doğrultusu için kolon kiriş birleşim detayı : 5. Normal kat X doğrultusu için kolon kiriş birleşim detayı : 5. Normal kat Y doğrultusu için kolon kiriş birleşim detayı : 10. Normal kat X doğrultusu için kolon kiriş birleşim detayı : 10. Normal kat Y doğrultusu için kolon kiriş birleşim detayı xiii

15 SEMBOL LİSTESİ A(T) : Spektral ivme katsayısı A smin : Minimum donatı kesit alanı b x, b y : Zımbalama çevresinin x ve y doğrultusundaki boyutları d : Eğilme elemanlarında faydalı yükseklik d t : Basınç donatısı merkezinden ölçülen beton örtüsü e : Eğilme düzleminde hesaba katılacak dışmerkezlik e min : Minimum dışmerkezlik e x, e y : x v e y doğrultularındaki dışmerkezlikler E beton : Beton elastisite modülü E çelik : Çelik elastisite modülü f : Sehim f ctd : Beton tasarım eksenel çekme dayanımı F : Kesit alanı G : Sabit yük h : Eleman yüksekliği,kiriş toplam yüksekliği,kolonun eğilme düzlemindeki kesit boyutu H : Esas yükler HZ : İlave Yükler i : Eylemsizlik yarıçapı l : Mesnet yerleri arasındaki eleman uzunluğu I : Eylemsizlik momenti I : Bina önem katsayısı k s : Donatı hesabına esas katsayı k v : Zemin düşey yatak katsayısı K : Donatı hesabına esas katsayı L b : Basınca çalışan başlık elemanın yanal olarak tutulmuş uzunluğu L c : Berkitme boyu katsayısı M x,m y : x ve y düzlemindeki Moment n : Hareketli yük katılım katsayısı N : Normal Kuvvet p : Hesaplanan beton basınç gerilmesi P : Eksenel kuvvet q : Eleman üzerindeki yayılı yük R : Taşıyıcı sistem davranış katsayısı R a (T) : Deprem yükü azaltma katsayısı s : Profilin gövde kalınlığı S(T) : Spektrum katsayısı S ae (T) : Elastik Spektral İvme S kx : x-x eksenine dik burkulma boyu S ky : y-y eksenine dik burkulma boyu S x : x eksenine göre kesit statik momenti T : Binanın doğal titreşim periyodu xiv

16 T A,T B T r,t s u p V pd V pr y β γ z : Spektrum karakteristik periyotları : Binanın r inci ve s inci doğal titreşim periyotları : Zımbalama çevresi(yüklenen alandan d/ uzaklıkta) : Tasarım Zımbalama Kuvveti : Zımbalama Dayanımı : Kesit ağırlık merkezinin koordinatı : Burkulma boyu katsayısı : Zımbalamada eğilme etkisini yansıtan katsayı : Zemin emniyet gerilmesi xv

17 ÇOK KATLI ÇELİK YAPILARIN TASARIMI ÖZET Yapılan bu tez çalışmasında betonarme bir yapı olan, İstanbul 1. Levent'te bulunan Metrocity binasının dışmerkez güçlendirilmiş çelik çapraz perde sistemli çelik tasarımı yapılmıştır. Yapı 835 m taban alanına oturan dikdörtgen bir plana sahip 8 bodrum, zemin, 8 normal ve 3 çatı katı ile toplam 40 katlı bir binadır. Bodrum katlar otopark amaçlı kullanılmakta, ilk dört katta alışveriş merkezi, mağazalar ve lokantalar bulunmakta, üstteki 4 kat ise konut amaçlı kullanılmaktadır. Bina toplam kullanım alanı m ve toplam yapı yüksekliği m dir. Yapı 1. derece deprem bölgesindedir. Zemin sınıfı Z1 ve zemin emniyet gerilmesi 5 kg/cm dir. Mevcut binada malzeme olarak BS 35 hazır beton ve BÇ I, BÇ III betonarme çeliği kullanılmıştır. Tasarlanan binada da betonarme malzemeler mevcut bina ile aynı alınmış, çelik elemanlarda kolon, kiriş ve çaprazlar için St5, levhalar için ise St37 kullanılmıştır. Birleşimlerde yüksek mukavemetli bulonlar tercih edilmiştir. Tasarlanan yapıda mevcut binanın, dış sınırları, aks aralıkları, kat yükseklikleri, kolon ve kiriş konumları gibi ölçü ve özelliklerine sadık kalınmıştır. Aks aralıkları mevcut binada olduğu gibi 8 m alınmış ve her kata toplam 0 adet kolon konulmuştur. Kolon aralarına 8 m açıklıkta kirişler yerleştirilmiş ve döşemenin yerleşimi için x doğrultusunda kiriş ortalarından tali kirişler geçirilmiştir. Döşemeler katlanmış çelik sac ve betonarme malzemeleri birlikte kullanılarak kompozit olarak tasarlanmış ve kayma elemanlarıyla ana ve tali kirişlere bağlanarak kirişler de kompozit hale getirilmiştir. Yapı temeli mevcut binada olduğu gibi radye olarak tasarlanmış ve yüksekliği m alınmıştır. Çelik elemanlar için yüklerin hesaplanması ve boyutlandırma kuralları için TS , Deprem Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik-006 ve xvi

18 TS 648-Taslak 006, TS , betonarme temel ve döşeme hesapları için ise TS dikkate alınmıştır. Yapı sisteminin statik ve dinamik analizi Etabs v8.11 programı ile yapılmıştır. Bu programdan alınan kesit tesirlerine göre yapı elemanları boyutlandırılmış ve birleşim hesapları yapılmıştır. İmalat çizimleri için Tekla Xsteel v8.0 ve Autocad 005 programları kullanılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre son bölümde yapının maliyet ve süre analizi yapılmış ve mevcut betonarme binaya ait verilerle karşılaştırılmıştır. xvii

19 DESIGN OF HIGH RISE STEEL STRUCTURES SUMMARY In this study, a reinforced concrete building located in İstanbul 1. Levent, Metrocity is designed as a steel structure with eccentrically braced steel frames. The building has a rectangular base in plan view having the area of 835 m and consisting of 8 basement, 8 normal and 3 attic, totally 40 stories. Basement stories which are located in first 4 stories are used for car parking, shopping centers, stores and restaurants and the upper 4 stories are used residentially. The total usage area is m and the total height is m. The building is in the first earthquake zone. Soil type is assumed as Z1 and thus allowable soil stress is 5 kg/cm. Current building is constructed as reinforced concrete building having the quality of concrete as BS 35 concrete and BÇ I, BÇ III are used for reinforced concrete rebars. These materials are chosen the same with the current building in the new designed building and for the steel parts; St5 steel material is used for columns, beams and braces and St37 steel quality is used for plates. High strength bolts are chosen for steel connections. General dimensions of the building are taken the same in the designed building. Axis spacing is taken 8 m as in the current building and totally 0 columns are placed in each storey. Beams having 8 m span length are supported by columns and, for supporting the floor slab secondary beams are placed in the centre of beams in x direction. Floor slabs are formed with folded steel plate and reinforced concrete materials compositely and by joining them to the beams with shearing elements, so that these beams are designed as composite beams. Foundation of the building is spread foundation as the current building with m height. For calculating the dimensions of the steel members TS , Turkish Earthquake Code called Regulations for Buildings of Disasters Regions, TS 648- Study 006,TS is used. The foundation and floor slab is calculated by using TS xviii

20 The model of the structure and its analysis are created using Etabs v8.11 computer program. The parts of the structure are designed and connection calculations are made using the results taken from this computer software and the above mentioned specifications. Tekla Xsteel v8.0 and Autocad 005 programs are used for the manufacturing drawings. Based on the results obtained, the total cost and the weight of the building are calculated and compared with the findings from the data base of the current reinforced concrete building. xix

21 BÖLÜM 1 GİRİŞ 1.1 Konu Yapılan bu tez çalışmasında Yüksel Yapı Yatırım A.Ş. firması tarafından 003 yılında inşaatı tümüyle betonarme olarak tamamlanmış olan, İstanbul 1. Levent'te bulunan Metrocity binasının süneklik düzeyi yüksek dışmerkez güçlendirilmiş çelik perde sistemli çelik tasarımı yapılmıştır. Elde edilen sonuçlar binanın mevcut betonarme verileriyle maliyet, yapım süresi ve yatırımın geri dönüşü bakımından karşılaştırılmıştır. 1. Projenin Genel Özellikleri Dünyanın önemli metropollerinden biri olan İstanbul da inşa edilmiş olan bu yapı kompleksi; Levent te m² lik bir arsa üzerine kurulu, kat karşılığı arsa değerlendirme projesidir. Metrocity Projesi 5 ana bölümden oluşmaktadır. Birinci bölüm olan Metrocity Millenium; toplam m² lik 7 katlı iki konut kulesidir ve içerisinde büyüklükleri 11 ile 370 m² arasında değişen daireler bulunmaktadır. Kompleksin diğer bölümleri ise; 3 kattan oluşan, toplam m² lik ofis kulesi, sosyal tesisler, m² lik alışveriş merkezi ve bunlara ait m² lik,.300 araç kapasiteli otoparktan oluşmaktadır. Toplam m² lik inşaat alanı ile İstanbul un en büyük projelerinden birisi olan Metrocity projesi, yüksek inşaat teknolojisi ile gerçekleştirilmiştir. Alışveriş merkezine 30 dakikalık bir zaman içinde ulaşabilen kişi sayısı yaklaşık 'dir. 1

22 1.3 Yapının Mimari ve Betonarme Özellikleri Yukarıdaki resimden de görülebileceği gibi Metrocity projesi genel olarak 3 adet binadan ve bunları birleştiren 3 ~ 4 katlı yapılardan oluşmaktadır. Bu tez çalışmasında bu yapılardan, aynı mimari ve statik özelliklere sahip, resimde sol kısımda bulunan iki aynı tip yapı incelenmiştir. Yapı 4 m 3 m lik dikdörtgen bir plana sahip 8 bodrum, zemin, 8 normal ve 3 çatı katı ile toplam 40 katlı bir binadır. Bodrum katlar otopark amaçlı kullanılmakta, zemin, 1,, 3 ve 4. normal katlarda alışveriş merkezi, mağazalar ve lokantalar bulunmakta, üstte bulunan 4 kat ise konut amaçlı kullanılmaktadır. Brüt kat alanı konsol kısımlarla birlikte 835 m olan binanın toplam kullanım alanı m dir. Kat yükseklikleri bodrum katlarda 3.3 m ile 5 m arasında, alışveriş merkezi olan ilk 4 katta 4.4 m ile 6 m arasında değişmekte, konut olarak kullanılan katlarda ise 3.3 m dir. Yapının zeminden itibaren toplam yüksekliği m, zeminden itibaren temel üstüne kadar olan derinlik 31.3 m dir. Dolayısıyla toplam yapı yüksekliği m dir. ( Kat alanı küçük olan 3 adet çatı katı da dahil edilirse toplam yükseklik m dir.)

23 Şekil 1.1: Betonarme Kat Kalıp Planı Yapı İstanbul da bulunduğundan 1. derece deprem bölgesindedir. Yapı zemin sınıfı kg Z1 ve zemin emniyet gerilmesi z = 5 dir. cm Binanın mevcut betonarme statik projelendirmesi Balkar Mühendislik Bürosu tarafından yapılmıştır. Şekil 1.1 den görülebileceği gibi betonarme taşıyıcı sistem simetrik bir şekilde tasarlanmıştır. Aks aralıkları x ve y doğrultusunda eşit olup 8 m dir. Bina dış sınırlarına x doğrultusunda dikdörtgen kolonlar, y doğrultusunda rijit perdeler yerleştirilmiş ve bunlar birbirlerine geniş kirişlerle bağlanarak çerçeveler oluşturulmuştur. Orta kısımda ise asansör boşluğu çevresine ve merdiven çevresine iç içe perdeler yerleştirilmiş ve bunlar yine geniş kirişler aracılığıyla dış kısımdaki kolon ve perdelere bağlanmıştır. 10 cm 140 cm boyutundaki kolonlar, 75 cm kalınlığındaki dış perdeler ve iç çekirdek kısmındaki 80 cm ve 5 cm kalınlığındaki perdelerle yapı yatay yüklere karşı aşırı rijit bir görüntü sergilemektedir. Bu boyutlar üst katlara çıkıldıkça azaltılmıştır. En üst katta kolon boyutları 50 cm 130 cm e, iç kısımdaki perde kalınlığı ise 60 cm ye indirilmiştir. 3

24 Dış kısımda y doğrultusunda bulunan perdeler de üst katlara doğru parçalara ayrılmış ve en üst katta 4 ayrı kolon şeklinde çalıştırılmıştır. İlk katlardaki dikdörtgen kolonların her birinde 46 adet Ø3 donatı bulunmaktadır. Döşemeler 0 cm kalınlığında plak döşeme olarak tasarlanmıştır. Donatı olarak her iki doğrultuda da açıklık bölgelerinde 15 cm arayla, mesnet bölgelerinde 10 cm arayla Ø10 konulmuştur. Kiriş boyutları ise 155 cm 60 cm ile 10 cm 60 cm arasında değişmektedir. Dış cephe kaplamasının montajı için konsol döşemelerin ucuna çelik profillerin oturtulabilmesi için 0 cm genişliğinde plakalar yerleştirilmiştir. Bina temeli radye temel olarak tasarlanmış olup 3 m yüksekliğindedir. Şekil 1. den görülebileceği gibi temel alt bölgesine her bir doğrultuda 15 cm arayla 4 kat Ø3, orta bölgeye 40 cm arayla Ø14 ve üst bölgeye 0 cm arayla kat Ø6 konularak toplam yaklaşık 800 ton demir döşenmiştir. Bodrum kat perdeleri temel hizasında 40 cm kalınlığında tasarlanmış, zemin kata doğru aralıklarla azaltılarak 5 cm ye kadar indirilmiştir ve yatay ve düşey doğrultuda 15 cm arayla Ø16 ile donatılmıştır. Binada malzeme olarak BS 35 hazır beton ve BÇ I, BÇ III betonarme donatı çeliği kullanılmıştır. Şekil 1.: Betonarme Yapı Radye Temel Kesiti 4

25 1.4 Çelik Olarak Tasarlanan Yapının Özellikleri Şekil 1.3: Çelik Olarak Tasarlanan Kat Planı Göz önüne alınan Metrocity binası süneklik düzeyi yüksek dışmerkez çelik çapraz perdeli bir çelik yapı olarak yeniden tasarlanmıştır. Bu tasarım sırasında Bölüm 1.3 de tanımlanmış ve Şekil 1.1 de belirtilmiş olan mevcut binanın, dış sınırları, aks aralıkları, kat yükseklikleri, kolon ve kiriş konumları gibi ölçü ve özelliklerine sadık kalınmıştır. Çelik yapı elemanları Arbed profillerinden seçilmiştir. Kompaktlık şartlarının sağlanabilmesi için ağırlıklı olarak HE-B ve IPE tipi kesitler tercih edilmiştir. Yapı çeliği olarak kolon, kiriş, çapraz ve tali döşeme kiriş elemanları için St5 kalitesinde çelik kullanılmıştır. Birleşimlerde H10.9 kalitesinde SL ve SLP tipi yüksek mukavemetli bulonlar tercih edilmiştir. Temel ve döşeme betonlarında mevcut yapıdaki gibi BS35 hazır beton ve BÇ III donatı çeliği kullanılmıştır. 5

26 Döşemelerde katlanmış çelik sac levhalar ile beton birlikte kullanılarak kompozit döşeme çalışması öngörülmüş ve bu levhaların kayma elemanlarıyla ana ve tali kirişlere bağlanılmasıyla kompozit döşeme kirişleri oluşturulmuştur. Beton kalınlığı 15 cm olarak düşünülmüş ve bu sayede 0 cm döşeme kalınlığına sahip mevcut yapıya oranla beton tasarrufu sağlanmıştır. Kolon kesitleri, böyle bir yüksek yapının düşey yüklerini temele aktarabilecek enkesit alanına sahip olabilmesi ve her iki doğrultuda da çerçeve davranışının daha sağlıklı bir şekilde sağlanabilmesi için iki hadde profilinin kaynakla sürekli birleştirilmesiyle oluşturulmuştur. Kesitler 5 ve 10. normal katlarda küçültülerek malzeme tasarrufu sağlanmış ve yapı ağırlığı azaltılmıştır. Yapının temeli radye temel olarak tasarlanmıştır. Temel yüksekliği olarak betonarme yapıya oranla daha az yük etkisinde kalacağı düşünülerek m uygun görülmüştür. Yapı sisteminin statik ve dinamik analizi için Etabs v8.11 bilgisayar programı kullanılmıştır. Programda yapı sistemini temsilen bir model hazırlanmış, hesaplanan Şekil 1.4: X ve Y Doğrultusundaki Çapraz Yerleşimi 6

27 Şekil 1.5: Yapının 3 Boyutlu Modeli yatay ve düşey yük kombinasyonları bu modele etkitilmiş, eleman kesit ve malzeme özellikleri atanmış ve analiz yaptırılarak en büyük kesit tesirleri bulunmuştur. Temelde zemin gerilme kontrolü ve donatı hesabı için de Etabs bilgisayar programında bir model hazırlanmıştır. Çizimler için Tekla Xsteel v8.0 ve Autocad 005 programları kullanılmıştır. 7

28 1.5 Kullanılan Yönetmelikler, Kombinasyonlar ve Malzeme Emniyet Değerleri Yapı elemanlarına etkiyen yüklerin hesaplanmasında TS (Yapı Elemanlarının Boyutlandırılmasında Alınacak Yüklerin Hesap Değerleri) dikkate alınmıştır. Deprem yüklemesi ile ilgili kriterler için Deprem Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik 006 (Bundan böyle TDY olarak anılacaktır) kullanılmıştır. Ayrıca çelik yapı elemanları hesapları ile ilgili TS 648-Taslak 006 (Çelik Yapıların Hesap ve Yapım Kuralları) ve TS (Çelik Yapıların Plastik Teoriye Göre Hesap Kuralları) dikkate alınmıştır. Kaynaklı birleşimler için TS ve İMO-01.R den yararlanılmıştır. Rüzgar yükünün hesaplanmasıyla ilgili kurallar Kanada Rüzgar Şartnamesi nden alınmıştır. Betonarme temel ve döşeme hesapları ise TS e (Betonarme Yapıların Hesap ve Yapım Kuralları) göre yapılmıştır. Çelik yapı elemanlarının boyutlandırılmasında kullanılan yükleme kombinasyonları AISC - ASD ye göre belirlenmiştir. Bu kombinasyonlar aşağıda görülmektedir; 1. D ( ). D + L + L veya S veya R r ( ) 3. D + L + L veya Sveya R + T 4. D + (W veya E) + T r [ ] 5. D + L + (L veya S veya R) + (W veya E) 6. D + L + W + 0.5S 7. D + L + (0.5W veya S) r [ ] 8. D + L + (L veya Sveya R) + (W veya E) + T r Esas yüklerle birlikte ilave yüklerin etkimesi halinde emniyet gerilmesindeki artış durumunu bilgisayar modeline yansıtabilmek için yukarıdaki kombinasyonlardan 3, 4, 5, 6 ve 7 no lu olanlar 0.75 ile 8 no lu olan ise 0.66 ile çarpılarak bilgisayara girilmiştir. Birleşimlerin hesabı için ayrıca bu katsayılar olmaksızın da yükleme yapılmıştır. Betonarme radye temel için ise TS500 deki aşağıdaki kombinasyonlar kullanılmıştır; G Q. G + 1. Q + 1. T 8

29 3. G Q W G W 5. G + Q + E G + E G Q H G H D, G:Ölü yük L, Q : Döşeme hareketli yükü L : Çatı hareketli yükü r S : Kar yükü R : Yağmur yükü W : Rüzgar yükü E : Deprem yükü T : Sıcaklık değişimi H : Yanal toprak yükü Hesaplarda kullanılan yapı çeliği St37 ve St5 ile ilgili malzeme karakteristikleri aşağıda verilmiştir; E çelik = 1000 cm, ρ çelik = m St37 İçin a = 4 cm çem,h = 14.4 cm çem,hz = cm τ em,h = 8.31 cm τ em,hz = 9.56 cm St5 İçin a = 36 cm çem,h = 4 cm çem,hz = 7 cm τ em,h = 13.5 cm τ em,hz = 15.5 cm 9

30 Hesaplarda kullanılan beton ve betonarme çeliği ile ilgili malzeme karakteristikleri aşağıda verilmiştir; ρ betonarme = 5 3 m BS 35 İçin f ck = 3.5 cm f cd =.33 cm BÇ III İçin f yk = 4 cm f yd = 36.5 cm f ctd = 0.14 cm E beton = 3300 cm Birleşimlerde kullanılan bulon ve kaynaklarla ilgili malzeme karakteristikleri aşağıda verilmiştir; 10.9 Sınıfı yüksek mukavemetli bulonlar için, St5 birleşimlerinde; SL Tipi Bulonlar İçin cm τ sem, H = 4 cm τ sem, HZ = 7 cm lem, H = 4 cm lem, HZ = 47 Öngerilme 0.5 P v alındığında; cm lem, H = 57 cm lem, HZ = 64 SLP Tipi Bulonlar İçin cm τ sem, H = 8 cm τ sem, HZ = 3 cm lem, H = 48 cm lem, HZ = 54 Öngerilme 0.5 P v alındığında; cm lem, H = 63 cm lem, HZ = 71 10

31 Tablo 1.1: Elektrod Mekanik Özellikleri İMO-01.R-01 e göre köşe kaynak dikişleri için kaynak emniyet gerilmesi ilave metalin (elektrod malzemesi) çekme dayanımının %30 u kadar alınacaktır. Elektrodlar için Askaynak A.Ş. firmasının hazırladığı [5] no lu kaynaktan yararlanılmıştır. E C1 tipi elektrod için; v,h = 16.8 cm, v,hz = 19.3 cm, v,he =.3 cm E D tipi elektrod için; v = 1 cm, v,hz = 4.1 cm, v,he = 7.9 cm E M tipi elektrod için; v = 3.1 cm, v,hz = 6.5 cm, v,he = 30.7 cm v,he : Deprem durumu söz konusu olduğunda kullanılacak emniyet gerilmesi 11

32 BÖLÜM YÜK ANALİZİ.1 Sabit Yükler Sabit yükler TS498 yönetmeliği uyarınca belirlenmiştir. Yönetmeliğe göre, sabit yükler yapı içerisindeki tüm elemanların ağırlıklarının oluşturduğu statik kuvvetler olarak tanımlanmıştır. Hesaplanan bu yükler döşemelere etkitilmiştir. İç Kısımdaki Döşemelerde Kaplama, asma tavan ve sıva ağırlığı... = 0.90 m Tesisat ağırlığı... = 0.15 m 7 cm Şap beton ağırlığı... = 1.54 m Bölme duvar ağırlığı... = 0.50 m g = 3.09 m Dış Kısımdaki Döşemelerde Kaplama, asma tavan ve sıva ağırlığı... = 0.90 m Tesisat ağırlığı... = 0.15 m 7 cm Şap beton ağırlığı... = 1.54 m Bölme duvar ağırlığı... = 0.50 m Cephe kaplaması ağırlığı... = 0.50 m g = 3.59 m Tanımlanan taşıcı elemanların öz ağırlıkları Etabs bilgisayar programı tarafından yapı çözümlenirken otomatik olarak hesaplanıp etkitilmiştir [10]. 1

33 . Hareketli Yükler Yapının 8 adet bodrum katında otopark, ilk 5 katında alışveriş merkezleri, mağazalar ve lokantalar bulunmakta, üstteki 3 kat ise konut amaçlı kullanılmaktadır. Bu sebeple; 8 Bodrum kat ve ilk 5 kat için q = 5.00 m, Üstteki 4 kat için q =.00 m alınmıştır..3 Rüzgar Yükleri Rüzgar yüklerinin belirlenmesinde Kanada Şartnamesi dikkate alınmıştır. [13] P = q C e C g C p (.1) P : Rüzgar basıncı q : Ortalama hızdan meydana gelen rüzgar yükleri C e : Bölge faktörü C g : Fırtına faktörü C p : Dış basınç katsayısı q = C V (.) q r = P L (.3) q r : Kolonların 1 m lik kısmına etkiyen rüzgar yükü L : Kolonun yük aldığı aks aralığı C = V = 90 km h 13

34 q = = 0.41 m (.) Tablo.1: Yüksekliğe Bağlı C e Bölge Faktörü Katsayısı Değerleri H (m) Ce H (m) Ce C g = C p = 0.8 (Rüzgarın basınç yaptığı dik cephede) C p = (Rüzgarın emme yaptığı dik cephede) P basınç = 0.41 C e 0.8 = C e (.1) P emme = 0.41 C e ( - 0.5) = C e (.1) Yapı, şartnameye göre C bölgesinde bulunduğundan ilk 30 m lik kısım için 30 m deki rüzgar basıncı baz alınarak üniform bir yükleme yapılacaktır. [13] 0 30 m için; P basınç = = m, P emme = = m m için; P basınç = = m, P emme = = m m için; P basınç = = m, P emme = = m m için; P basınç = = m, P emme = = m m için; P basınç = = m,p emme = = m Köşe kolonlar için; L = 4 m Orta kolonlar için; L = 8 m 14

35 Tablo.: Rüzgar Yükü Değerleri ( / m) H (m) q r,basınç (Köşe Kolonlarda) q r,basınç (Orta Kolonlarda) q r,emme (Köşe Kolonlarda) q r,emme (Orta Kolonlarda) Şekil.1: Rüzgar Yükü Etkitilme Şekli 15

36 .4 Toprak Yükü Binanın betonarme bodrum perdelerine etkiyen toprak yükü bu bölümde hesaplanmıştır. Zemine ait bilgilere ulaşılamadığından hesapların yapılabilmesi için aşağıdaki kabuller yapılmıştır; Yapının üzerine inşa edildiği zemin türü orta sıkılıkta iyi derecelenmiş az kumlu çakıldan oluşmaktadır. Buna göre zemin tabii birim hacim ağırlığı γ 0 = 18, kayma direnci açısı φ = 35º alınacaktır. [3] m 3 Zemin üzerinde P = 5 m yayılı yük mevcuttur. Zemin boşluk oranı n = 0.4 alınacaktır. A Binanın temel seviyesinde drenaj yapılmıştır. Dolayısıyla bodrum perdelerine su basıncı etkimemektedir. P = γ H K (.4) A P A : Perdeye etkiyen aktif basınç γ k = (1-0.4) 18 = 10.8 m 3 H: Perde yüksekliği Zemin üzerindeki yayılı yük toprak basıncına dönüştürülürse; P 5 h = = =.31 m γ 10.8 H = = m ϕ 35 K A = tan (45 - ) = tan (45 - ) = 0.7 üst P A = = 6.7 (.4) m 16

37 Bodrum Kat 30.6.Bodrum Kat Bodrum Kat 4.Bodrum Kat 5.Bodrum Kat 6.Bodrum Kat 7.Bodrum Kat 97.7 PA (/m) 8.Bodrum Kat Şekil.: Bodrum Perdelerine Etkiyen Toprak Basıncı Dağılımı alt P A = = 97.7 (.4) m Toprak basıncının zemin seviyesindeki değeri ile temel seviyesindeki değerine göre ara katlar doğru orantı hesabı ile bulunacaktır..5 Deprem Yükü Yapının deprem yükü hesabı TDY kurallarına göre yapılmıştır. Yapının deprem yükü analizi ile ilgili tüm yapı ve zemin parametreleri, bu yönetmeliğin ışığı altında değerlendirilmiş ve yönetmeliğin uygun gördüğü değerler hesaplarda kullanılmıştır. Yapı üç boyutlu olarak Etabs v8.11 bilgisayar programı ile modellenmiş olup yatay yük analizinde bina toplam yüksekliği olan H N > 40 m olduğundan eşdeğer deprem yükü yöntemi uygulanamamış, mod birleştirme yöntemi kullanılmıştır. [1] Göz önüne alınan deprem doğrultusunda, binanın tümüne etkiyen toplam taban kesme kuvveti V t, denklem (.5) ile hesaplanacaktır; [1] W A(T ) 1 V t = 0.10 Ao I W Ra(T 1) (.5) A(T) = A 0 I S(T) (.6) 17

38 Tablo.3: Etkin Yer İvmesi Katsayısı Deprem Bölgesi A Tablo.4: Hareketli Yük Katılım Katsayısı Binanın Kullanım Amacı n Depo, antrepo, vb Okul, öğrenci yurdu, spor tesisi, sinema, tiyatro, konser salonu, garaj, lokanta, mağaza, vb Konut, işyeri, otel, hastane, vb Tablo.5: Spektrum Karakteristik Periyotları Yerel Zemin Sınıfı T A T B (saniye) (saniye) Z Z Z Z Tablo.6: Bina Önem Katsayısı Binanın Kullanım Amacı veya Türü 1. Deprem sonrası kullanımı gereken binalar ve tehlikeli madde içeren binalar a) Deprem sonrasında hemen kullanılması gerekli binalar (Hastaneler, dispanserler, sağlık ocakları, itfaiye bina ve tesisleri, PTT ve diğer haberleşme tesisleri, ulaşım istasyonları ve terminalleri, enerji üretim ve dağıtım tesisleri; vilayet, kaymakamlık ve belediye yönetim binaları, ilk yardım ve afet planlama istasyonları) b) Toksik, patlayıcı, parlayıcı, vb özellikleri olan maddelerin bulunduğu veya depolandığı binalar. İnsanların uzun süreli ve yoğun olarak bulunduğu ve değerli eşyanın saklandığı binalar a) Okullar, diğer eğitim bina ve tesisleri, yurt ve yatakhaneler, askeri kışlalar, cezaevleri, vb. b) Müzeler 3. İnsanların kısa süreli ve yoğun olarak bulunduğu binalar Spor tesisleri, sinema, tiyatro ve konser salonları, vb. 4. Diğer binalar Yukarıdaki tanımlara girmeyen diğer binalar (Konutlar, işyerleri, oteller, bina türü endüstri yapıları, vb) 18 Bina Önem Katsayısı ( I )

39 Şekil.3: Tasarım Spektrum Diyagramı Denklem (.6) de yer alan spektrum katsayısı, S(T), yerel zemin koşullarına ve bina doğal periyodu T ye bağlı olarak denklem (.7) ile hesaplanacaktır (Şekil.3). S(T) = T / T A (0 T T A ) (.7a) S(T) =.5 (T A < T T B ) (.7b) S(T) =.5 (T B / T ) 0.8 (T > T B ) (.7c) Yapılan Kabuller Taşıyıcı sistem davranış katsayısı R için, deprem yüklerinin çerçeveler ile birlikte dışmerkez çaprazlı çelik perdeler ile taşındığı süneklik düzeyi yüksek sistemler için geçerli olan R = 8 değeri alınmıştır Yapı 1. derece deprem bölgesinde olup Tablo.3 den A 0 = 0,40 alınmıştır. Yapının deprem hesabına esas olan kütlesinin hesabında kullanılacak olan hareketli yük katılım katsayısı Tablo.4 den n = 0.30 alınmıştır Yapı yerel zemin sınıfı Z1 kabul edilmiş ve Tablo.5 den karakteristik periyotlar T A = 0,10 ve T B = 0,30 alınmıştır. Bina önem katsayısı olan I için Tablo.6 dan, konut ve işyeri olan binalar için geçerli olan I = 1.0 alınmıştır. Etabs bilgisayar programı yapının ağırlığını otomatik olarak hesaplayıp sisteme etkitmektedir. Denklem (.5) ve (.6) da geçen S(T) değeri için denklem (.7) de geçen ifadeler hesaplanmış ve programa spektrum fonksiyonu olarak girilmiştir. 19

40 Ayrıca denklemlerdeki A 0, I ve R değerleri için aşağıdaki scale factor hesaplanmış ve programa girilerek modal analiz yapılmıştır. A g I R 8 0 Scale factor = = = 0.49 Hesaba katılması gereken yeterli titreşim modu sayısı, göz önüne alınan birbirine dik x ve y yatay deprem doğrultularının her birinde, her bir mod için hesaplanan etkin kütlelerin toplamının, hiçbir zaman bina toplam kütlesinin %90 ından daha az olmaması kuralına göre belirlenecektir. Ayrıca göz önüne alınan deprem doğrultusunda etkin kütlesi, bina toplam kütlesinin %5 inden büyük olan bütün titreşim modları göz önüne alınacaktır. [1] Modal analiz sonuçları Tablo.7 de verilmiştir. Buradan da görülebileceği gibi X yönünde yeterli kütle katılım oranı 38. modda, Y yönünde ise 45. modda sağlanmıştır. Şekil.4: Yapının Birinci Mod Şekli 0

41 Tablo.7: Modal Analiz Kütle Katılım Oranları Mod Periyod UX UY ΣUX ΣUY 1 6,988 0, ,548 0, ,548 5, ,5939 0, , , ,433 0,0078 0, , ,548 4,84 0,0000 9, , , ,880 9,451 0, , , ,454 0,0006 0, , , ,034 0,0000 3,850 58, , ,0135,5655 0, ,419 60, ,8148 0,0000 1, ,419 6, ,7885 0,0001 0,000 61,4130 6, ,6940 1,03 0,0000 6,6333 6, ,6094 0,0000 1,1150 6, , ,5405 0,0000 0,0000 6, , ,543 0,8516 0, , , ,4848 0,0000 0,934 63, , ,409 0,7153 0, ,003 64, ,4088 0,0001 0, ,004 64, ,408 0,0000 0, ,004 65, ,351 0,619 0, , , ,3415 0,0000 0, , , ,389 0,0001 0, , ,963 0,998 0,4835 0, ,303 65, ,947 0,0000 0,657 65,303 66, ,753 0,0001 0, ,303 66, ,596 0,4307 0, , , ,570 0,0000 0, , , ,349 0,0000 0, , , ,77 0,5149 0, ,488 67, ,75 0,0000 1,949 66,488 69, ,067 0,0000 9,999 66,488 78, ,035 0,0000 0, ,488 78, ,018 0,854 0, , , ,1947 0,0000 9,00 67, , ,18,4699 0, ,579 87, ,1790 0,0013 0, ,574 87, ,1784 0,0000 1, , , ,1680 8,9370 0, ,511 89, ,1633 0,0000 0, ,511 90, ,1587 0,0354 0, , , ,1576 7,496 0, ,048 90, ,1503 0,0000 0, ,048 91, ,1470 3,813 0, , , ,1431 0,0018 0, , , ,1398 0,0000 0,369 89, , ,1365 1,6519 0, , ,3795 Ux: X yönündeki etkin kütle katılım oranı Uy: Y yönündeki etkin kütle katılım oranı 1

42 BÖLÜM 3 YAPI ELEMANLARININ BOYUTLANDIRILMASI Yapı elemanları boyutlandırılırken kombinasyonlar sonucunda elemanda oluşan en büyük iç kuvvetler dikkate alınmış, TS648 ve TDY de verilen hesap yöntemleri ve boyutlandırma esaslarına uyulmuştur. Ayrıca TDY de belirtilmiş olan kompaktlık sınırlarına göre de gerekli eleman enkesit kontrolleri yapılmıştır Kompozit Döşemenin Boyutlandırılması Yapı döşemeleri katlanmış çelik sac ile betonun birlikte uygulanmasıyla oluşan kompozit döşeme olarak tasarlanmıştır. Sac ile betonun beraber çalışması için aralarındaki aderans yeterli değildir. Bu sebeple aderansın sağlanması için çelik kamalar kullanılmıştır. Şekil 3.1: Kompozit Döşemede Beton ve Sac Çelik Kama Bağlantısı Plak bir miktar hasır donatı ile güçlendirilmiştir. Hasır donatı konulmasının sebebi yükün homojen dağıtılması ve yangın mukavemetinin arttırılmasıdır. Korozyona dayanıklı olması açısından galvanize sac kullanılmıştır. Şekil 3.: Sac Levha ve Plağın Boyutları

43 Kompozit döşemede aşağıda görülen boyutlar sağlanmalıdır (Şekil 3.): b d d d t 0 0 t a 50 mm 50 mm 90 mm (3.1) 80 mm 0.7 mm Kompozit döşemedeki çekme kuvveti (Z) ve ağırlık merkezinin yeri (y) hesaplandıktan sonra moment taşıma kapasitesi (M u ) hesaplanacaktır. Z = αa F As (3.) αa = Çelik emniyet katsayısı F = Akma sınır gerilmesi Çelik sac için; F = cm A s = Katlanmış çelik sac enkesit alanı y = d o Z α (100 cm) b br d s / (3.3) α b = Beton emniyet katsayısı br = Beton emniyet gerilmesi y M u = Z ds (3.4) Kompozit kirişin etkin döşeme genişliği (b eff ) e bağlı olarak kompozit kirişte beton etkin genişliği (b * ) saptanır. Burada (n), beton ve çeliğin elastisite modüllerinin oranıdır. Öte yandan sehim de (f max ) kirişlerin tasarımını kontrol etmektedir. * b b = eff n 5 q l f max = 384 E I (3.5) (3.6) 3

44 3.1.1 Boyutların Belirlenmesi b = 135 mm > min b = 50 mm 0 0 d = 80 mm > min d = 50 mm 0 0 d = 150 mm > min d = 90 mm t a (3.1) d = 70 mm < max d = 80 mm a t = 1 mm > t = 0.7 mm min 70 d s = 80 + = 115 mm a t = 1 mm Şekil 3.3: Kompozit Döşeme Kesiti 3.1. Yüklerin Belirlenmesi Katlanmış çelik sacın enkesit alanı: ( ) 100 cm A s = =13. 7 m Katlanmış çelik sac ağırlığı : g a = = 0.1 m Beton ağırlığı : g b = = m ' Sıva + Kaplama + Tesisat + Şap ağırlığı (10 cm) : g = 0.1 =. m Kalıp sürecinde hesap için toplam sabit yük : g = =.11 m Kalıp sürecinde hesap için hareketli yük : p =.00 m 4

45 Taşıma gücü kontrolü için toplam sabit yük : g = = 4.31 m Taşıma gücü kontrolü için hareketli yük : p = 5.00 m Katlanmış Çelik Sacın Kalıp Sürecinde Hesabı (1 m Genişlik İçin) Katlanmış sac, inşaat çalışmaları sırasında kalıp görevi üstlenir. Bu durumda üzerine yük olarak; kendi ağırlığı (g a ), beton ağırlığı (g b ), ve inşaat süreci hareketli (p) yükleri gelir. Katlanmış sacdaki kesit zorları sürekli kiriş kabulüyle belirlenmiş, kompozit döşeme mukavemet hesapları ise 1 metre genişliğinde döşeme şeridi için yapılmıştır. Buradaki hesaplar [11] no lu kaynaktan yararlanılarak yapılmıştır. g =.11 =.11 m p =.00 =.00 m kg cm kg cm Çelik sacın atalet momenti ; Ia = ( ) = cm max f = ( ) 100 = cm 6 max f = cm < f lim 400 = =.667 cm max M = ( ) 1 = m max Q = ( ) 1=.50 '' b = = 100 > 45 = 46.5 Kalın cidarlı hesap yapılamaz t 0.1. ' b cm = = ' b 9 ' = = 90 < 500, d g = = 6.83 cm t 0.1 ' dg 6.83 = = 68.3 < 150 İnce cidarlı hesap yapılabilir, şöyle ki: t 0.1 Elemanter sınır gerilmesi ; = em = 0.6 F = 0.6 = 13. cm 5

46 ' b 1000 = 90 > 1.64 = 65.4 olduğundan, t Etkin genişlik ; be = = 6.54 cm 13. '' b - be = = 3.46 cm 1 m genişlikte 4 nervür olduğu kabul edilerek ağırlık merkezinden sapma ; ' y = = cm (Negatif değer aşağıya kaymayı belirtmektedir) I = ( ) = cm e We = = 3.9 cm = = 0.79 < cm cm.5 τ = = 0.46 (7 0.1) cm = v = cm < = cm Karma Plakta Taşıma Gücü Kontrolü q = = 9.31 m * q = = m max M max Q = = m = 3166 cm = = Z = = 90.4 (3.) y = 90.4 do = 8 cm = cm < d s = = 5.75 cm 6 (3.3)

47 0.968 Mu = 90.4 (11.5 ) = 3199 cm (3.4) max M = 3166 cm < M u = 3199 cm Q lu = = 1.9 Nervür 100 Qu = 1.9 = max Q = < Q u = Sehim Kontrolü BS 35 için; E b = 330 cm E = 1000 cm a E 1000 E 330 çelik n = = = u b s beton * beff 100 Eşdeğer kesit için; b = = = 7.90 cm n 6.33 A = = 63.0 cm A y = 13.0 cm = = 3.91 cm y = = cm Ix = ( ) ( ) = cm f = = 1. cm < f 4 limit = = 1.33 cm (3.6) Döşemelerde rijit diyafram etkisinin sağlanması için her iki doğrultuda minimum % 0.' lik donatı konulması gerektiğinden; A = = 3 cm olarak boyutlandıracaktır. Seçilen : Q 335/335 (As = 3.35 cm ) s 7

48 3. Kompozit Kat Kirişlerinin Boyutlandırılması Betonarme döşeme plaklarıyla çelik döşeme kirişlerinin ortak çalıştırılmasıyla ortaya çıkan kompozit kirişler, üzerlerine serbestçe oturan bir betonarme plağı yalnız başlarına taşımaya çalışan çelik kirişlere göre çok ekonomiktir. Çünkü bir karma kirişte, eğilmeden ileri gelen kuvvet çiftinin çekme bileşeni çelik profil tarafından, basınç bileşeni ise yalnız betonarme plak, ya da betonarme plak ve çelik profilin bir bölümünce ortak olarak taşınmaktadır. Dolayısıyla çelik profil, eğilmenin basınç bileşenini taşımaktan ya bütünüyle, ya da büyük ölçüde kurtulmaktadır. Betonarme tablanın bir ölü yük olmaktan çıkıp basınç bileşenini taşıyan yararlı bir elemana dönüşmesinin yanı sıra, böyle bir ortak çalışmada kuvvet çiftinin z manivela kolunun da büyümesi ikinci bir ekonomik etken oluşturmaktadır. Kompozit kirişlerin hesabı plastik yöntem kullanılarak kesit etkileri dağıtımı yöntemine göre yapılmıştır. Bu hesap kesin bir hesap yöntemidir. Karma kiriş enkesitine etki eden M 0 eğilme momenti, kesiti oluşturan çelik profil ve betonarme plağa, atalet momentlerinin ideal kesitin atalet momentine oranlarına göre dağıtılır. Buradaki hesaplar [11] no lu kaynaktan yararlanılarak yapılmıştır. Şekil 3.4: Kesit Etkileri Dağıtımı Yöntemi 8

49 b eff = Etkin döşeme genişliği Şekil 3.5: Kompozit Kat Kirişi Kesiti lx beff = min l / 4 16d + b ao (3.7) l x = Kirişler arası aks mesafesi l = Kiriş açıklığı d = Döşeme kalınlığı b ao = Çelik profil başlık genişliği b * = beff n (3.5a) n = E E çelik beton (3.5b) A k = A beton + A çelik A beton = d b * (3.8a) (3.8b) I k = 3 * d b + A beton d 1 + I x + A çelik d 1 (3.9a) 9

50 y o = d h A ( h + ) + A beton çelik A k (3.9b) d 1 = h + d - y 0 (3.9c) d = y 0 - h (3.9d) A k = Kompozit kesit toplam alanı I k = Kompozit kesit toplam atalet momenti y 0 = Kesit ağırlık merkezinin çelik profil alt ucundan mesafesi d 1 = Beton döşeme ağırlık merkezinin kesit ağırlık merkezine mesafesi d = Çelik profil ağırlık merkezinin kesit ağırlık merkezine mesafesi Z = α A a (3.) F çelik αa = Çelik emniyet katsayısı = 0.94 F = Akma sınır gerilmesi d 0 Z b d (3.10) s y = α b br eff αb = Beton emniyet katsayısı = 0.74 BS 35 Betonu için; E b = 3300 cm, br = 3.5 cm 1 F Moment kolu; h = t + - b t a oa bo ao bo t g (3.11) t bo = Çelik profil başlık kalınlığı t g = Çelik profil gövde kalınlığı y M u = Z h oa + d (3.1) 30

51 Şekil 3.6: Kompozit Kat Kirişleri Şekil 3.6 da kompozit kat kirişleri görülmektedir. Daha ekonomik sonuçlar bulmak amacıyla ana kirişler, tali kirişler, dış sınırlarda bulunan konsol kirişler ve bağlantı kirişlerinin tümü kompozit olarak tasarlanmıştır. Bu kirişlere ait Etabs bilgisayar programından alınan en elverişsiz kesit tesirleri, en büyük sehim miktarları ve bunları oluşturan yük kombinasyonları Tablo 3.1 de gösterilmiştir. Tablo 3.1: En Elverişsiz Kiriş Kesit Tesirleri Kiriş M (cm) V () f (cm) Kombinasyon K1 Kirişi ,50 G+Q K Kirişi , G+Q+W T1 Kirişi ,65 G+Q T Kirişi ,48 G+Q T3 Kirişi , G+Q+W1 31

52 Kesitin kompaktlık kontrolü yapılmalıdır. Bu kontrol TDY ye göre denklem (3.13) ve (3.14) ile yapılır. Eğilme etkisindeki I Kesitleri için: b t E çelik 0. 3 (3.13) a h t w E çelik 3 (3.14). a 3..1 K1 Kirişi Hesabı Tablo 3.: IPE 450 Kesit Özellikleri I x (cm 4 ) W x (cm 3 ) i x (cm) I y (cm 4 ) W y (cm 3 ) i y (cm) A (cm ) h (cm) b (cm) t w (cm) t f (cm) d (cm) Enkesit Kontrolü b 19 E 1000 t çelik = = 6.5 < 0.3 = 0.3 = 7.5 a (3.13) h t w = = 47.8 < 3. = 77 Kesit kompakttır (3.14) Gerilme Kontrolü b = 19 cm, t = 1.46 cm, t = 0.94 cm ao bo g L = 8m, L = 4 m, d = 15 cm x 4m 8 b eff = min = m =.59 m (3.7) b eff = m 3

53 n = = (3.5b) b * = =15.7 A beton = = 35.8 cm A k = = cm (3.5a) (3.8b) (3.8a) y o = ( 45 + ) = cm (3.9b) d 1 = = 8.86 cm (3.9c) d = = 1.14 cm (3.9d) I k = cm = (3.9a) Z = = 3344 (3.) 3344 y = 6.46 < d = 15 cm = (3.10) hoa = = 4.51 cm 0.94 (3.11) 6.46 Mu = = 1130 cm (3.1) M = cm < M = 1130 cm max u Sehim Kontrolü L 800 f max = 1.50 cm < f limit = = = 1.66 cm

54 Kesme Güvenliği Kontrolü Kesme kuvvetinin sadece gövde tarafından taşındığı kabulüyle hesap yapılmıştır. V= 337 F = = 35.6 cm g Kompozit kesit için kesme kuvveti kapasitesi; V p = 0.5 F g a [] V p = = > V = Kayma Elemanlarının Hesabı Şekil 3.7: Kayma Elemanı Boyutları Kayma elemanı boyutları aşağıda belirtilen sınırlara uymalıdır. h 5cm s,3cm d1 ta (3.15) d 1.5 d 1 Bir moment ekstremum noktası ile bir moment sıfır noktası arası olarak sınırlandırılacak bir kayma bölgesine konulması gerekli kayma bağlantı elemanı sayısı n h, denklem (3.16) ile hesaplanır. H n = (3.16) α H h H lu 34

55 H : Plak ile çelik arasındaki kayma kuvveti α : Güvenlik katsayısı ( genellikle 0.85 alınır) H Ele alınan kayma bölgesinde, plak ile çelik arasındaki kayma kuvveti, çelik profilin taşıyabileceği Z kuvveti ile beton tablanın taşıyabileceği D basınç kuvvetinden küçük olanına eşittir. Z = α a F Fa H= D = α b d H lu b br eff min : Bir kayma elemanının yük taşıma kapasitesi lu br 1 br b 1 FH (3.17) H = 0.3 α d E 0.55 d (3.18) FH :Kayma elemanının akma sınırı BS 35 Beton için; E b = 330, br = 3.5 cm h = 3 için 0.85 d1 α br = h 4. için 1 d1 Kayma elemanları ara mesafeleri; cm (3.19) Enine doğrultuda e 4 d e 1 5 d1 Boyuna doğrultuda e b (3.0) (3 ~ 4) d 60cm Kayma elemanı olarak akma sınırı FH = 35, boyu h = 6 cm, kalınlığı cm d 1 = cm olan kamalar seçilmiştir. h 6 = = 3 için α = 0.85 (3.19) d 1 H lu Hlu = min = = 77 (3.18) Z = 3344 D = =

56 Z = 3344 < D = 7770 H = 3344 (3.17) 3344 n = 51.1 n = 5 h e h = (3.16) e 4 = 8 cm 5 = 10 cm eb 3 15 = 45 cm 60cm (3.0) Kiriş başlangıcından açıklık ortasına kadar 5 adet kayma elemanı, enine doğrultuda 8 cm arayla, boyuna doğrultuda 11 cm arayla, çift sıra halinde çakılacaktır. 3.. K Kirişi Hesabı Tablo 3.3: IPE 400 Kesit Özellikleri I x (cm 4 ) W x (cm 3 ) i x (cm) I y (cm 4 ) W y (cm 3 ) i y (cm) A (cm ) h (cm) b (cm) t w (cm) t f (cm) d (cm) Enkesit Kontrolü b = = 6.6 < 0.3 = 7.5 t (3.13) h t w = = 46.5 < 3. = 77 Kesit kompakttır (3.14) Gerilme Kontrolü b = 18 cm, t = 1.35 cm, t = 0.86 cm ao bo g L = 8m, L = 4 m, d = 15 cm x 4m 8 b eff = min = m =.58m (3.7) b eff = m 36

57 n = 6.36 b * = =15.7 A beton = = 35.8 cm A k = = 30.6 cm (3.5b) (3.5a) (3.8b) (3.8a) y o = ( 40 + ) = 40.5 cm (3.9b) 30.6 d 1 = = 7.5 cm (3.9c) d = = 0.5 cm (3.9d) I k = cm = (3.9a) Z = = 858 (3.) 858 y = 5.5 < d = 15 cm = (3.10) hoa = =. cm 0.86 (3.11) 5.5 Mu = = 9849 cm (3.1) M = 946 cm < M = 9849 cm max u Sehim Kontrolü L 800 f max = 0.50 cm < f limit = = = 1.66 cm

58 3...4 Kesme Güvenliği Kontrolü V= 114 F = = 8.46 cm g V p = = 53 > V = Kayma Elemanlarının Hesabı Kayma elemanı olarak akma sınırı FH = 35, boyu h = 6 cm, kalınlığı cm d 1 = cm olan kamalar seçilmiştir. h 6 = = 3 için α = 0.85 (3.19) d 1 H lu Hlu = min = = 77 (3.18) Z = 858 D = = 7770 Z = 858 < D = 7770 H = 858 (3.17) 858 n = 43.7 n = 44 h e h = (3.16) e 8 cm 45 cm e 10 cm (3.0) b Kiriş başlangıcından açıklık ortasına kadar 44 adet kayma elemanı, enine doğrultuda 8 cm arayla, boyuna doğrultuda 1 cm arayla, çift sıra halinde çakılacaktır T1 Kirişi Hesabı Tablo 3.4: IPE 360 Kesit Özellikleri I x (cm 4 ) W x (cm 3 ) i x (cm) I y (cm 4 ) W y (cm 3 ) i y (cm) A (cm ) h (cm) b (cm) t w (cm) t f (cm) d (cm)

59 Enkesit Kontrolü b = = 6.7 < 0.3 = 7.5 t (3.13) h t w = = 45 < 3. = 77 Kesit kompakttır (3.14) Gerilme Kontrolü b = 17 cm, t = 1.7 cm, t = 0.8 cm ao bo g L = 8m, L = 4 m, d = 15 cm x 4m 8 b eff = min = m =.57 m (3.7) b eff = m n = 6.36 b * = =15.7 A beton = = 35.8 cm A k = = cm (3.5b) (3.5a) (3.8b) (3.8a) y o = ( 36 + ) = cm (3.9b) d 1 = = 6.01 cm (3.9c) d = = cm (3.9d) 39

60 I k = cm = (3.9a) Z = = 461 (3.) y = cm < d = 15 cm = (3.10) hoa = = cm 0.8 (3.11) 4.75 Mu = = cm (3.1) M = cm < M = cm max u Sehim Kontrolü L 800 f max = 0.65 cm < f limit = = =.66 cm Kesme Güvenliği Kontrolü V= 95 F = = 3.88cm g V p = = 447 > V = Kayma Elemanlarının Hesabı Kayma elemanı olarak akma sınırı FH = 35, boyu h = 6 cm, kalınlığı cm d 1 = cm olan kamalar seçilmiştir. h 6 = = 3 için α = 0.85 (3.19) d 1 Hlu = 77 (3.18) Z = 461 D = =

61 Z = 461 < D = 7770 H = 461 (3.17) 461 n = 37.6 n = 38 h e h = (3.16) e 8 cm 45 cm e 10 cm (3.0) b Kiriş başlangıcından açıklık ortasına kadar 38 adet kayma elemanı, enine doğrultuda 8 cm arayla, boyuna doğrultuda 14 cm arayla, çift sıra halinde çakılacaktır T Kirişi Hesabı Tablo 3.5: IPE 00 Kesit Özellikleri I x (cm 4 ) W x (cm 3 ) i x (cm) I y (cm 4 ) W y (cm 3 ) i y (cm) A (cm ) h (cm) b (cm) t w (cm) t f (cm) d (cm) Enkesit Kontrolü b = = 5.9 < 0.3 = 7.5 t (3.13) h t w = = 35.7 < 3. = 77 Kesit kompakttır (3.14) Gerilme Kontrolü b = 10 cm, t = 0.85 cm, t = 0.56 cm ao bo g L = 8m, L = 4 m, d = 15 cm x 4 m 8 b eff = min = m =.5 m (3.7) b eff = m n = 6.36 (3.5b) 41

62 b * = =15.7 A beton = = 35.8 cm A k = = 64.8 cm (3.5a) (3.8b) (3.8a) y o = ( 0 + ) = 5.61cm (3.9b) 64.8 d 1 = = 1.89 cm (3.9c) d = = cm (3.9d) I k = cm = (3.9a) Z = = 963 (3.) 963 y = 1.86 cm < d = 15 cm = hoa = = 11.1 cm 0.56 (3.10) (3.11) 1.86 Mu = = 438 cm (3.1) M = 113 cm < M = 438 cm max u Sehim Kontrolü L 800 f max = 0.48 cm < f limit = = =.66 cm Kesme Güvenliği Kontrolü V= 36 F = = 8.9cm g 4

63 V p = = 166 > V = Kayma Elemanlarının Hesabı Kayma elemanı olarak akma sınırı FH = 35, boyu h = 6 cm, kalınlığı cm d 1 = cm olan kamalar seçilmiştir. h 6 = = 3 için α = 0.85 (3.19) d 1 Hlu = 77 (3.18) Z = 963 D = = 7770 Z = 963 < D = 7770 H = 963 (3.17) 963 n = 14.7 n = 15 h e h = (3.16) e 8 cm 45 cm e 10 cm (3.0) b Kiriş başlangıcından açıklık ortasına kadar 15 adet kayma elemanı, boyuna doğrultuda 0 cm arayla, tek sıra halinde çakılacaktır T3 Kirişi Hesabı Tablo 3.6: IPE 100 Kesit Özellikleri I x (cm 4 ) W x (cm 3 ) i x (cm) I y (cm 4 ) W y (cm 3 ) i y (cm) A (cm ) h (cm) b (cm) t w (cm) t f (cm) d (cm) Enkesit Kontrolü b = = 4.8 < 0.3 = 7.5 t (3.13) h = = 4.4 < 3. = 77 Kesit kompakttır (3.14) t w 43

64 3..5. Gerilme Kontrolü b = 5.5 cm, t = 0.57 cm, t = 0.41 cm ao bo g L =.0 m, L = 6 m, d = 15 cm x 6m. b eff = min = 0.55m =.45m (3.7) b eff = 0.55m n = 6.36 b * = =15.7 A beton = = 35.8 cm A k = = 46.1 cm (3.5b) (3.5a) (3.8b) (3.8a) y o = ( 10 + ) = cm (3.9b) 46.1 d 1 = = 0.53 cm (3.9c) d = = cm (3.9d) I k = cm = (3.9a) Z = = 349 (3.) y = cm < d = 15 cm = (3.10) hoa = = 5.51 cm 0.41 (3.11) 44

65 .45 Mu = = 6730 cm (3.1) M = 6390 cm < M = 6730 cm max u Sehim Kontrolü L 150 f max = 0.4 cm < f limit = = = 0.5 cm Kesme Güvenliği Kontrolü V= 35 F = = 3.06 cm g V p = = 57 > V = Kayma Elemanlarının Hesabı Kayma elemanı olarak akma sınırı FH = 35, boyu h = 6 cm, kalınlığı cm d 1 = cm olan kamalar seçilmiştir. h 6 = = 3 için α = 0.85 (3.19) d 1 Hlu = 77 (3.18) Z = 349 D = = 7770 Z = 349 < D = 7770 H = 349 (3.17) 349 n = 5.3 n = 6 h e h = (3.16) e 8 cm 45 cm e 10 cm (3.0) b Kiriş başlangıcından açıklık ortasına kadar 6 adet kayma elemanı, boyuna doğrultuda 11 cm arayla, tek sıra halinde çakılacaktır. 45

66 3.3 Kolonların Boyutlandırılması Yapıda bodrum katlarda ve ilk beş kattaki kolonlar HE , 5. normal kat ile 9. normal kat arasındaki kolonlar HE 700B, 10. normal kat ile 8. normal kat arasındaki kolonlar HE 600B profillerinden teşkil edilmiş olduğundan belirtilen katlar için ayrı ayrı hesap yapılacaktır. Kesitlerin kompaktlık kontrolü yapılmalıdır. Bu kontrol TDY ye göre denklem (3.13) ve (3.1) ile yapılır. Eğilme ve basınç etkisindeki I Kesitleri için: b t E çelik 0. 3 (3.13) a h t w N Eçelik d N d a A a a A N E d çelik N d a A a a A (3.1) Şekil 3.8: Kullanılan Kolon Kesitleri 46

67 TS 648 uyarınca eğilmeye çalışan ve eksenel kuvvetin etkidiği elemanlarda gerilme tahkiki aşağıdaki gibi yapılacaktır. Eleman boyutlandırılırken sağlanırsa denklem (3.3), sağlanmazsa (3.) denklemi kullanılır. eb bem 0.15 koşulu eb C mx C bx my by eb bx by a Bx By bem eb eb ' Bx ' By ex ey (3.) eb bx by (3.3) bem Bx By eb bem : Yalnız eksenel basınç etkisi altında hesaplanan gerilme : Yalnız eksenel basınç kuvveti etkisinde uygulanacak emniyet gerilmesi, : Yalnız eğilme momentleri etkisinde hesaplanan eğilme-basınç başlığı bx Bx by By gerilmeleri, : Yalnız eğilme momentleri etkisinde uygulanacak eğilme-basınç başlığı için emniyet gerilmeleri ' ' ex, ey : (x-x) ve (y-y) asal eksenleri etrafındaki burkulmalar için hesaplanan mx my x y ve Euler gerilmesinden türetilen gerilmeler C,C : M, M moment diyagramlarını ve hesap yapılan düzleme dik doğrultuda çubuğun tutulma düzenini göz önünde tutan katsayılar Herhangi bir enkesitte basınç başlığı olarak enkesitin başlık elemanıyla, basınç bölgesindeki gövde yüksekliğinin (1/3) nün çalıştığı varsayılır. [4] Zayıf eksen etrafında eğilen elemanlar için izin verilen eğilme sınır gerilmesi B = 0.75 a olacaktır. [4] P eb = (3.4) F λ p = = = 0.5 π E π E π E p a a (3.5) λ p : Plastik narinlik sınırı 47

68 1 λ 1- λ p λ < λ p ise bem = n λ > λ p ise bem = λ Bu formüllerde a çeliğin akma gerilmesi, n emniyet katsayısıdır. a (3.6) (3.7) λ < 0 ise n = 1.67 (3.8) λ λ 0 < λ < λ p ise n = λ λ p 3 p (3.9) λ > λ p ise n =.5 (3.30) M = (d + t ) (3.31) x b 1 1 Ix λ Cb a yb λ yb Bx1= - (3.3) a Cb C C λ = b b yb Bx1 (3.33) a λ yb Bx1 0.6 a (3.34) C b Bx = (3.35) d S k F b Bx = min ( Bx1 ; Bx ) 0.6 a (3.36) 4 ' e = (3.37) λ Elemanın zayıf yönde narinliğine göre (3.3) veya (3.33) denklemleri ile yalnız eğilme momentleri etkisi altında uygulanacak eğilme basınç başlığı emniyet gerilmeleri hesaplanır. Ayrıca bulunan bu emniyet gerilmesi (3.34) denklemiyle bulunan değerden küçük olmalıdır. Enkesitte basınç başlığı dolu kesit, dikdörtgene yakın formda ve alanı da çekme başlığından küçük değilse (3.35) denklemiyle emniyet gerilmesi sınırlandırılır. Denklemlerde bulunan C b ve C m değerleri Ek A da verilen moment şekillerine göre belirlenmiştir. Eksenel basınç ve eğilme halinde eğilme emniyet gerilmeleri Bx ve By değerlerinin hesabında C b = 1 alınacaktır. [4] 48

69 Kolon burkulma boyu katsayısının hesabında gerekli olan kolon A ve B uçları için etkin burkulma katsayısına yönelik G katsayısı G I / S c c = I g / Sg formülüyle elde edilir. [4] (3.38) I c : Göz önüne alınan noktaya rijit olarak bağlanmış ve burkulma boyunun hesaplanacağı düzlemdeki kolonların atalet momenti (cm 4 ) I g : Göz önüne alınan noktaya rijit olarak bağlanmış ve burkulma boyunun hesaplanacağı düzlemdeki kirişlerin atalet momenti (cm 4 ) S c = Göz önüne alınan noktaya rijit olarak bağlanmış kolonların boyu (cm) S g = Göz önüne alınan noktaya rijit olarak bağlanmış kirişlerin boyu (cm) Çelik yapı elemanlarının ve birleşim detaylarının tasarımında, aşağıda verilen arttırılmış deprem etkileri de göz önüne alınacaktır. Arttırılmış deprem etkilerini veren yüklemeler 1.0 G Q ± Ωo E veya daha elverişsiz sonuç vermesi halinde 0.9 G ± Ω 0 E şeklinde tanımlanmıştır. Hesaplanan deprem yüklerinden oluşan iç kuvvetlere uygulanacak Ωo Büyütme Katsayısı nın değerleri, çelik taşıyıcı sistemlerin türlerine bağlı olarak, Tablo 3.7 de verilmiştir. [1] Tablo 3.7: Deprem Büyütme Katsayısı Taşıyıcı Sistem Türü Ω 0 Süneklik düzeyi yüksek çerçeveler.5 Süneklik düzeyi normal çerçeveler.0 Merkezi çelik çaprazlı perdeler (süneklik düzeyi yüksek veya normal).0 Dışmerkez çelik çaprazlı perdeler.5 Gerekli durumlarda kullanılmak üzere, yapı elemanlarının iç kuvvet kapasiteleri ve birleşim elemanlarının gerilme sınır değerleri aşağıda tanımlanmıştır.[1] Eğilme momenti kapasitesi : M p = W p a (3.39) Kesme kuvveti kapasitesi : V p = 0.60 a b t (3.40) Eksenel basınç kapasitesi : N bp = 1.7 bem A (3.41) Eksenel çekme kapasitesi : N çp = a A net (3.4) 49

70 3.3.1 Zemin 4. Normal Kat Kolonları Hesabı L = 600 cm Tablo 3.8: HE Kesit Özellikleri I x (cm 4 ) W x (cm 3 ) i x (cm) I y (cm 4 ) W y (cm 3 ) i y (cm) W px (cm 3 ) A(cm ) h (cm) b (cm) t w (cm) t f (cm) h i (cm) W py (cm 3 ) Bilgisayar Programından Alınan En Elverişsiz Kesit Tesirleri : ( G + Q Yüklemesi) N = 7580 M xx = 1678 cm M yy = 759 cm V xx = Enkesit Kontrolü b 30.3 E 1000 t çelik = = 3.45 < 0.3 = 0.3 = 7.5 a (3.13) Nd 1054 = = 0.9 > 0.1 A w a h = = 41.6 < 1.33 (.1 0.9) = 58 t Kesit kompakttır (3.1) Gerilme Kontrolü 4 X Yönü İçin; Kolona bağlı kiriş kesiti Kompozit IPE 400; I x = cm L = 800 cm TS 648'deki nomogramdan etkin + G A = = burkulma katsayısı β elde edilir βkx = 3.5 λx = ωx = 1.76 G B = =

71 4 Y Yönü İçin; Kolona bağlı kirişlerin kesiti Kompozit IPE 450; I x = cm L = 800 cm G A = = βky = 4.5 λy = ωy = G B = = eb = = 7.69 (3.4) 985 cm π λ p = = (3.5) < λ = 9 < λ p = n = = (3.9) λ = 9 < λ p =107.3 bem = = 9.48 (3.6) bx = = 1.05 by = = 0.45 (3.31) cm cm C = C = 0.85 C = 1 (Ek A) mx my b yb yb λyb I = 4.39 = cm, i = = 8.75 cm, = = λ yb = 68.5 < = Bx = 36 = < = 1.6 (3.3 3 ) cm cm Bx = By = = 7 cm cm ex ' = = 15.5 ' 9.79 (3.37) ey = = 73 cm 9 cm eb bem 7.69 = = 0.81 > 0.15 (3.) = = 0.97 <

72 Yanal Burkulma Kontrolü bx = 1.05 < Bx = cm cm Yanal burkulma tehlikesi yoktur by = 0.45 < By = 7 cm cm Kesme Güvenliği Kontrolü V = 5 F = = 6.4cm g 5 τ = 1.7 = 0.39 < cm cm Arttırılmış Deprem Yükleri Dayanım Kontrolü Ω 0 =.5 ( Tablo 3.8) G + Q +.5 EX Yüklemesinden Oluşan En Elverişsiz Kesit Tesirleri : N = 1815 M xx = 5734 cm M yy = cm N bp = = 18 (3.41) M px = = 7304 cm M py = = cm (3.39) = = 0.95 < G + Q +.5 EY Yüklemesinden Oluşan En Elverişsiz Kesit Tesirleri : N = M xx = 1495 cm M yy = cm = = 0.75 < Kolon Kesiti Kaynak Hesabı İki profilin birleştirilmesiyle oluşturulan kolon kesiti, iki eleman gövdesine köşe kaynak çekilmesiyle oluşturulmuştur. Kaynakların kayma değeri statik momentiyle orantılı olacak şekilde hesaplanmıştır. Kaynaklara gelen normal kuvvet, elemanın aktardığı kuvvet kadardır. Bu değer parça alanının toplam alana oranıyla 5

73 bulunmuştur. Momentten kaynaklanan etki, kuvvet koluna bölünerek normal kuvvete dönüştürülmüştür. 0.3 cm a 0.7 t w = = 1.7 cm Seçilen kaynak kalınlığı: a = 1 cm 15 a = 15 cm L k 100 a = 100 cm Seçilen kaynak boyu: L k = 90 cm Seçilen elektrod tipi: E10016 D S b = b t f ( h - t f ) = ( ) = 6465 cm τ k = Q Sb = I a x = cm 1 cm F b = = 133 cm F t = 985 cm P n k n k = Normal Kuvvetten Kaynaklanan Kuvvet Fb P = N = 1054 F t 133 = P m k m P k = P k = = Momentten Kaynaklanan Kuvvet M h = 158 = i n k P + P m k = = 1618 F k = (90 1) 1 = 88 cm k = = 18.4 cm 1 cm v = + τ = k k = cm 1 cm 53

74 Bodrum Kat Kolonları Gerilme Kontrolü L = 330 cm Bilgisayar Programından Alınan En Elverişsiz Kesit Tesirleri : ( G + Q Yüklemesi) N = M xx = 451 cm M yy = 3860 cm 4 X Yönü İçin; Kompozit IPE 400 kesiti için; I x = cm L = 800 cm G A = G B = = 13. βkx 3.4 λx = ωx = = Y Yönü İçin; Kompozit IPE 450 kesiti için; I x = cm L = 800 cm G A = G B = = 19.5 βky 4 λy = 4 45 ωy = = eb = = (3.4) 985 cm π λ p = = (3.5) < λ = 45 < λ p = n = = mx my b 3 (3.9) λ = 45 < λ p =107.3 bem = = (3.6) bx = = 0.8 by = = 0.3 (3.31) cm cm C = C = 0.85 C = 1 (Ek A) Iyb = cm, iyb = 8.75 cm, λyb = = λ yb = 37.7 < = Bx = 36 =.9 < = 1.6 (3.3) cm cm Bx = 1.6 By = = 7 cm cm 54

75 ex ' = = 54.5 ' 40.9 (3.37) ey = = 39 cm 45 cm eb bem = = 0.91 > 0.15 (3.) = = 0.94 < Normal 9. Normal Kat Kolonları Hesabı L = 330 cm Tablo 3.9: HE 700B Kesit Özellikleri I x (cm 4 ) W x (cm 3 ) i x (cm) I y (cm 4 ) W y (cm 3 ) i y (cm) W px (cm 3 ) A(cm ) h (cm) b (cm) t w (cm) t f (cm) h i (cm) W py (cm 3 ) Bilgisayar Programından Alınan En Elverişsiz Kesit Tesirleri: ( G + 0.5W1 Yüklemesi) N = 6988 M xx = 1146 cm M yy = cm V xx = Enkesit Kontrolü b = = 4.68 < 0.3 = 7.5 t Nd 8560 = = 0.39 > 0.1 A w a h = = 41. < 1.33 ( ) = 55 t (3.13) Kesit kompakttır (3.1) Gerilme Kontrolü 4 X Yönü İçin; Kolona bağlı kiriş kesiti Kompozit IPE 400; I x = cm L = 800 cm G A = G B = = 8.6 βkx.8 λx =.8 44 ωx = =

76 4 Y Yönü İçin; Kolona bağlı kirişlerin kesiti Kompozit IPE 450; I x = cm L = 800 cm G A = G B = = 13.4 βky 3.3 λy = ωy = = eb = = (3.4) cm π λ p = = (3.5) < λ = 51 < λ p = n = = (3.9) λ = 51 < λ p =107.3 bem = = (3.6) bx = = 0.15 by = =.08 (3.31) 7577 cm 7978 cm C = C = 0.85 C = 1 (Ek A) mx my b yb yb λyb I = 3. = 700 cm, i = = 8.66 cm, = = λ yb = 38 < = Bx = 36 =.3 > = 1.6 (3.3) cm cm = 1.6 Bx eb bem cm = = 7 cm By ex ' = = 4.8 ' 31.8 (3.37) ey = = 44 cm 51 cm = = 0.75 > 0.15 (3.) = = <

77 Yanal Burkulma Kontrolü bx = 0.15 < Bx = 1.6 cm cm Yanal burkulma tehlikesi yoktur by =.08 < By = 7 cm cm Kesme Güvenliği Kontrolü V = 109 F = = cm g 109 τ = 1.7 = 1.71 < cm cm Arttırılmış Deprem Yükleri Dayanım Kontrolü Ω 0 =.5 ( Tablo 3.8) G + Q +.5 EX Yüklemesinden Oluşan En Elverişsiz Kesit Tesirleri : N = 1539 M xx = 1604 cm M yy = 1540 cm N bp = = (3.41) M px = = cm M py = = cm (3.39) = = 0.96 < G + Q +.5 EY Yüklemesinden Oluşan En Elverişsiz Kesit Tesirleri : N = M xx = 556 cm M yy = 9988 cm = = 0.73 <

78 Kolon Kesiti Kaynak Hesabı 0.3 cm a = 1.19 cm Seçilen kaynak kalınlığı: a = 1 cm 15 a = 15 cm L k 100 a = 100 cm Seçilen kaynak boyu: L k = 90 cm Seçilen elektrod tipi: E10016 D S b = ( ) = 306 cm τ k = = cm 1 cm F b = = 96 cm F t = cm n 96 P k = 7818 = m P k = = 61 P k = = 1511 F k = (90 1) 1 = 88 cm k = = 17. cm 1 cm v = + τ = k k = 17.1 cm 1 cm 58

79 Normal 8. Normal Kat Kolonları Hesabı L = 330 cm Tablo 3.10: HE 600B Kesit Özellikleri I x (cm 4 ) W x (cm 3 ) i x (cm) I y (cm 4 ) W y (cm 3 ) i y (cm) W px (cm 3 ) A(cm ) h (cm) b (cm) t w (cm) t f (cm) h i (cm) W py (cm 3 ) Bilgisayar Programından Alınan En Elverişsiz Kesit Tesirleri : ( G + Q Yüklemesi) N = 590 M xx = 1310 cm M yy = 175 cm V xx = Enkesit Kontrolü b = = 5 < 0.3 = 7.5 t 3 36 Nd 7540 = = 0.39 > 0.1 A w a h = = 38.7 < 1.33 ( ) = 55 t (3.13) Kesit kompakttır (3.1) Gerilme Kontrolü 4 X Yönü İçin; Kirişlerin kesiti Kompozit IPE 400; I x = cm L = 800 cm G A = G B = = 5.86 βkx.35 λx =.35 4 ωx = = Y Yönü İçin; Kiriş kesiti Kompozit IPE 450; I x = cm L = 800 cm G A = G B = = 9 βky.9 λy =.9 51 ωy = = eb = = (3.4) 57.4 cm 59

80 π λ p = = (3.5) < λ = 51 < λ p = n = = mx my b 3 (3.9) λ = 51 < λ p =107.3 bem = = (3.6) bx = = 0. by = =.7 (3.31) 6006 cm 6335 cm C = C = 0.85 C = 1 (Ek A) yb yb λyb I =.8 = 6300 cm, i = = 8.66 cm, = = λ yb = 38 < = Bx = 36 =.3 > = 1.6 (3.3) cm cm = 1.6 Bx cm = = 7 cm By ex ' = = 47 ' 31.8 (3.37) ey = = 4 cm 51 cm eb bem = = 0.64 > 0.15 (3.) = = 0.77 < Yanal Burkulma Kontrolü bx = 0. < Bx = 1.6 cm cm Yanal burkulma tehlikesi yoktur by =.7 < By = 7 cm cm 60

81 Kesme Güvenliği Kontrolü V = 10 F = = 64.38cm g 10 τ = 1.7 = 3.17 < cm cm Arttırılmış Deprem Yükleri Dayanım Kontrolü Ω 0 =.5 ( Tablo 3.8) G + Q +.5 EX Yüklemesinden Oluşan En Elverişsiz Kesit Tesirleri : N = M xx = 6957 cm M yy = 3140 cm N bp = = (3.41) M px = = 7511 cm M py = = 8456 cm (3.39) = = 0.79 < G + Q +.5 EY Yüklemesinden Oluşan En Elverişsiz Kesit Tesirleri : N = 8757 M xx = 183 cm M yy = cm = = 0.71 < Kolon Kesiti Kaynak Hesabı 0.3 cm a = 1.19 cm Seçilen kaynak kalınlığı: a = 1 cm 15 a = 15 cm L k 100 a = 100 cm Seçilen kaynak boyu: L k = 90 cm Seçilen elektrod tipi: E10016 D 61

82 S b = 30 3 ( 60-3 ) = 565 cm τ k = = cm 1 cm F b = 30 3 = 90 cm F t = 57.4 cm n 90 P k = 7540 = m P k = = 353 P k = = 1640 F k = (90 1) 1 = 88 cm k = = cm 1 cm v = + τ = k k = cm 1 cm Kolonların Kirişlerden Güçlü Olma Kontrolü Çerçeve türü sistemlerde veya perdeli-çerçeveli sistemlerin çerçevelerinde, göz önüne alınan deprem doğrultusunda her bir kolon-kiriş düğüm noktasına birleşen kolonların eğilme momenti kapasitelerinin toplamı, o düğüm noktasına birleşen kirişlerin kolon yüzündeki eğilme momenti kapasiteleri toplamının 1.1Da katından daha büyük olacaktır. ( M pa + M pü ) 1.1 D a ( M pi + M vi + M pj + M vj ) Bu denklemdeki M vi ve M vj terimleri, zayıflatılmış kiriş enkesitleri kullanılması veya kiriş uçlarında guseler oluşturulması halinde, kiriş uçlarındaki olası plastik mafsallardaki kesme kuvvetlerinden dolayı, kolon yüzünde meydana gelen ek eğilme momentlerini göstermektedir. Plastik momentlerin kirişlerin kolon yüzündeki kesitlerinde oluşması halinde, bu terimler sıfır değerini almaktadır. [1] 6

83 Şekil 3.9: Kolonların Kirişlerden Güçlü Olma Koşulu Tablo 3.11: D a Arttırma Katsayıları HE 600B kesitli kolonlar en küçük kesite sahip kolonlar, K1 kirişleri en büyük kesite sahip kirişler olduğundan kolonların kirişlerden güçlü olma kontrolü sadece bu kolon ve kirişler için yapılacaktır. HE 600B kolon kesiti için; W px = 645 cm 3 M pa = M pü = = cm Kompozit IPE 450 kiriş kesiti için; M u = M pi = M pj = 1130 cm D a = 1.1 ( Tablo 3.11) = cm > = cm 63

84 3.4 Bağlantı Kirişlerinin Boyutlandırılması Bağlantı kirişleri çerçeve ana kirişleri gibi X doğrultusunda kompozit IPE 400, Y doğrultusunda ise kompozit IPE 450 profillerinden teşkil edilmiştir. Bağlantı kirişinin boyu denklem (3.43) de belirtilen sınırlarda kalacaktır. Ayrıca kolona birleşen bağlantı kirişi boyu denklem (3.44) deki sınırda kalacaktır. Bağ kirişinin V d tasarım kesme kuvveti, denklem (3.45) ve (3.46) daki koşulların her ikisini de sağlayacaktır. [4] Bağ kirişinin üst ve alt başlıkları kirişin iki ucunda, kolon kenarında düzenlenen bağ kirişlerinde ise kirişin bir ucunda, yanal doğrultuda mesnetlenecektir. Yanal doğrultudaki mesnetlerin gerekli dayanımı, kiriş başlığının eksenel çekme kapasitesinin 0.06 sından daha az olmayacaktır. Ayrıca, bağ kirişi dışında kalan kiriş bölümü de, denklem (3.47) deki aralıklarla yanal doğrultuda mesnetlenecektir. Bu mesnetlerin gerekli dayanımı, kiriş başlığının eksenel çekme kapasitesinin 0.01 inden daha az olmayacaktır. Ancak betonarme döşemelerin çelik kirişler ile kompozit olarak çalıştığı çelik taşıyıcı sistemlerde bağ kirişinin ve çerçeve kirişinin yanal doğrultuda mesnetlenmesi zorunlu değildir. Bu sebeple bağ kirişinin iki ucunda sadece kiriş alt başlığı levhalarla tutulacaktır. [1] 1.0 M M p V e 5.0 p p Vp (3.43) e 1.6 M V p p (3.44) V d < 0.8 V p (3.45) V d < M p e (3.46) Es 0.45 b f a (3.47) X Doğrultusundaki Bağlantı Kirişlerinin Hesabı IPE 400 için; h = 40 cm, b = 18 cm, t f = 1.35 cm, t w = 0.86 cm 64

85 Bilgisayar Programından Alınan En Elverişsiz Kesit Tesirleri : N d = 9 M d = cm V d = Kiriş Boyu Kontrolü Kompozit IPE 400 kiriş kesiti için; M p = M u = cm, A = 30. cm Kompozit kesit için kesme kuvveti kapasitesi; V p = 0.5 F g a [] V p = 0.5 ( ) 36 = e = 00 cm Mp = = cm V p M V p p Mp = cm < e = 00 cm < 5 = cm V p (3.43) Bağlantı kirişi kolona birleşmediğinden e 1.6 M V p p kontrolüne gerek yoktur Enkesit Kontrolü b 18 E 1000 = < = = t çelik = a (3.13) Nd 9 = = 0.03 < 0.1 A w a h = = 46.5 < 3. ( ) = 73 t Kesit kompakttır (3.1) Gerilme Kontrolü 1 00 λ = = 30 ω = M rp = = cm 30. V rp = Mrp = = e 00 65

86 V kontrol eden dayanım = min (V p ; V rp ) = min ( ; ) = V d = 431 < = (3.45) V d = 431 < = (3.46) N M = + = 18 < 36 A W / 36 cm cm b p Dönme Açısı Kontrolü a θ = (1+ ) denklemi ile bulunan bağ kirişi ile bu kirişin uzantısındaki kat kirişi h e arasında meydana gelen bağ kirişi dönme açısı; bağ kirişi uzunluğunun 1.6 M p / V p ye eşit veya daha küçük olması halinde 0.10 radyan, bağ kirişi uzunluğunun.6 M p / V p ye eşit veya daha büyük olması halinde 0.03 radyan değerlerini aşmayacaktır. Bağ kirişi uzunluğunun bu iki sınır değer arasında olması halinde doğrusal interpolasyon yapılacaktır. Burada, deprem yükleri altında oluşan kat yatay deplasmanı, a ise bağ kirişi uzantısındaki kat kirişlerinin boyudur. [4] Zemin kat için; max = 0.81 cm, h = 600 cm θ = (1 + ) = radyan M V p e = 00 cm < 1.6 = 6. cm p θ s = 0.1 radyan > θ = radyan 1. Normal kat için; max = 0.99 cm, h = 580 cm θ = (1 + ) = radyan θ s = 0.1 radyan > θ = radyan Üst katlarda daha büyük kat yatay deplasmanı bulunmadığından bu katları kontrole gerek yoktur. 66

87 Çerçeve Kirişinin Gerilme Kontrolü Kat kirişinin bağ kirişi dışında kalan bölümü, bağ kirişinin plastikleşmesine neden olan yüklemenin 1.1 Da katından oluşan iç kuvvetlere göre boyutlandırılacaktır. Bağ kirişinin plastikleşmesine neden olan yükleme, hesaplanan deprem etkilerinden oluşan iç kuvvetlerin, bağ kirişinde kesit seçimi sonucunda hesaplanan M p / M d ve V p / V d Tasarım Büyütme Katsayıları (TBK) nın büyüğü ile çarpımı suretiyle belirlenecektir. [4] Mp = =.3 Md Vp = = Vd 431 TBK =.3 Bilgisayar Programından Alınan Çerçeve Kirişindeki En Elverişsiz Kesit Tesirleri : N = 63 M xx = 946 cm M p,kiriş = = cm λ = = 45 ω = Mrp = = cm 30. M rp = cm > M p,kiriş = cm Gövde Rijitlik Levhası Hesabı Çapraz elemanların bağ kirişine ve uzantılarına doğrudan yük aktardığı uçlarında rijitlik levhaları düzenlenecektir. Rijitlik levhaları, aksi belirtilmedikçe, bağ kirişi gövde levhasının her iki tarafına konulacak, gövde levhası yüksekliğinde ve yarım başlık levhası genişliğinde olacaktır (Şekil 3.11). Rijitlik levhalarının kalınlığı, gövde levhası kalınlığının 0.75 inden ve 10 mm den az olmayacaktır. Rijitlik levhalarını bağ kirişinin gövdesine bağlayan sürekli köşe kaynakları, rijitlik levhasının enkesit alanı ile malzeme akma gerilmesinin çarpımından oluşan kuvvetleri aktaracak kapasitede olacaktır.[1] 67

88 Şekil 3.10: Rijitlik Levhaları Detayı Bağlantı kirişi uçlarındaki rijitlik levhalarına ek olarak, aşağıda tanımlanan ara rijitlik levhaları konulacaktır: (a) Boyu 1.6 M p / V p den daha kısa olan bağ kirişlerinde, ara rijitlik levhalarının ara uzaklıkları, bağ kirişi dönme açısının 0.10 radyan olması halinde (30 t w d b / 5) den, bağ kirişi dönme açısının 0.03 radyandan daha küçük olması halinde ise (5 t w d b / 5) den daha az olmayacaktır. Dönme açısının ara değerleri için doğrusal interpolasyon yapılacaktır. (b) Boyu.6 M p / V p den büyük ve 5 M p / V p den küçük olan bağ kirişlerinde, bağ kirişi uçlarından 1.5b bf uzaklıkta birer rijitlik levhaları konulacaktır. (c) Boyu 1.6 M p / V p ve.6 M p / V p arasında olan bağ kirişlerinde, (a) ve (b) de belirtilen ara rijitlik levhaları birlikte kullanılacaktır. (d) Boyu 5 M p / V p den büyük olan bağ kirişlerinde ara rijitlik levhaları kullanılmayabilir. b = 8.5 cm, t = 1 cm alınırsa; 8.5 = 17 cm > = 16.3 cm t = 1 cm > = 0.65 cm 68

89 t = 1 cm 1 cm M p e = 00 cm < 1.6 = 6. cm V p 33.1 θ = < 0.03 radyan a = 38.1 cm 5 a = 33 cm olacak şekilde toplam 6 adet levha konulacaktır Gövdedeki Kaynakların Kontrolü: P k = A st y A st = = 8.5 cm P k = = 306 Seçilen elektrod tipi: E8016 C1 a = 0.5 cm için; A k = 0.5 ( ) = 36 cm 306 τ k = = 8.5 <.3 36 cm cm Başlıktaki Kaynakların Kontrolü: P = k = 76.5 a = 0.3 cm için; A k = 0.3 ( ) = 4.74 cm 76.5 τ k = = 16.1 < cm cm 3.4. Y Doğrultusundaki Bağlantı Kirişlerinin Hesabı IPE 450 için; h = 45 cm, b = 19 cm, t f = 1.46 cm, t w = 0.94 cm Bilgisayar Programından Alınan En Elverişsiz Kesit Tesirleri : N d = 6 M d = cm V d = 49 69

90 Kiriş Boyu Kontrolü Kompozit IPE 450 kiriş kesiti için; M p = M u = cm, A = cm V p = 0.5 ( ) 36 = e = 00 cm Mp = = 18 cm V p M V p p p = 18 cm < e = 00 cm < 5 = 910 cm M V p (3.40) Enkesit Kontrolü b = = 6.5 < 0.3 = 7.5 t (3.) Nd 6 = = < 0.1 A w a h = = 47.8 < 3. ( ) = 75 t Kesit kompakttır (3.4) Gerilme Kontrolü 1 00 λ = = 7 ω = M rp = = 1133 cm V rp = Mrp = = e 00 V kontrol eden dayanım = min (V p ; V rp ) = min ( ; ) = V d = 49 < = 533. (3.45) V d = 49 < = (3.46) 00 N M = + = 18.6 < 36 A W / 36 cm cm b p 70

91 Dönme Açısı Kontrolü Zemin kat için; max = 0.93 cm, h = 600 cm θ = (1 + ) = radyan M V p e = 00 cm < 1.6 = 91. cm p θ s = 0.1 radyan > θ = radyan 1. Normal kat için; max = 1.05 cm, h = 580 cm θ = (1 + ) = radyan θ s = 0.1 radyan > θ = radyan Üst katlarda daha büyük kat yatay deplasmanı bulunmadığından bu katları kontrole gerek yoktur Çerçeve Kirişinin Gerilme Kontrolü Mp = =.06 Md Vp = = Vd 49 TBK =.06 Bilgisayar Programından Alınan Çerçeve Kirişindeki En Elverişsiz Kesit Tesirleri : N = 103 M xx = cm M p,kiriş = = cm λ = = 40 ω = Mrp = = cm M rp = cm > M p,kiriş = cm 71

92 Gövde Rijitlik Levhası Hesabı b = 9 cm, t = 1 cm alınırsa; 9 = 18 cm > = 17.1 cm t = 1 cm > = 0.7 cm t = 1 cm 1 cm e = 00 cm < 1.6 M V p p = 91. cm θ = < 0.03 radyan a = 41.3 cm 5 a = 33 cm olacak şekilde toplam 6 adet levha konulacaktır Gövdedeki Kaynakların Kontrolü: P k = A st y A st = 9 1 = 9 cm P k = 9 36 = 34 Seçilen elektrod tipi: E8016 C1 a = 0.5 cm için; A k = 0.5 ( 4 0.5) = 41 cm 34 τ k = = 7.9 <.3 41 cm cm Başlıktaki Kaynakların Kontrolü: P = k = 81 a = 0.3 cm için; A k = 0.3 ( 9 0.3) = 5.04 cm 81 τ k = = 16.1 < cm cm 7

93 3.5 Çaprazların Boyutlandırılması X ve Y doğrultusunda çaprazlar HD profillerinden teşkil edilmişlerdir. Şekil 3.11: Çapraz Yerleşimleri Çaprazların narinlik oranı 4.3 Es a sınır değerini aşmayacaktır. [4] (3.48) X Doğrultusundaki Çaprazların Hesabı L = 5.3 m Tablo 3.1: HD Kesit Özellikleri I x (cm 4 ) W x (cm 3 ) i x (cm) I y (cm 4 ) W y (cm 3 ) i y (cm) W px (cm 3 ) A(cm ) h (cm) b (cm) t w (cm) t f (cm) h i (cm) W py (cm 3 ) Bilgisayar Programından Alınan En Elverişsiz Kesit Tesiri : N d = Narinlik Kontrolü λ = = 77 < 4.3 = 10 (3.48)

94 Enkesit Kontrolü b 6.8 E 1000 = < = = t çelik = a (3.13) Nd 713 = = 0.09 < 0.1 A w a h = = 16 < 3. ( ) = 65 t Kesit kompakttır (3.1) Gerilme Kontrolü λ = 77 ω = 1.85 N kr = = N ç = = 186 < N kr = Y Doğrultusundaki Çaprazların Hesabı Y doğrultusunda, X doğrultusunda olduğu gibi HD profili kullanıldığından narinlik ve enkesit kontrolüne gerek yoktur, sadece gerilme kontrolü yapılması yeterlidir Gerilme Kontrolü L = 5.3 m Bilgisayar Programından Alınan En Elverişsiz Kesit Tesiri : N d = 1085 λ = 77 ω = 1.85 N kr = = N ç = = 3073 < N kr =

95 3.6 Radye Temelin Boyutlandırılması Yapı temeli radye temel olarak tasarlanmış ve temel yüksekliği m seçilmiştir. Betonarme hesabı için TS500 dikkate alınmıştır. Temel Etabs v8.11 programı ile modellenmiş, en büyük zemin gerilmesinin zemin emniyet gerilmesini aşmamasına dikkat edilmiştir. Şekil 3.1: Radye Temel Modeli Etabs bilgisayar programında şekil 3.14 de görüldüğü gibi temel, bir döşeme gibi tanımlanmış ve 1 m 1 m boyutlarında sonlu eleman parçalarına bölünmüştür. Temel basma payları dört cephe için de 3 m alınmış ve toplamda 38 m 30 m lik bir temel sistemi oluşturulmuştur. Sonlu eleman parçalarının birleştiği düğüm noktalarına yaylar tanımlanmış ve bu yayların çökmeye karşı yay sabiti değerleri olarak düşey yatak katsayısı ile ilgili sonlu elemanın etkili yük alanının çarpılmasıyla bulunan değerler girilmiştir. Zemin düşey yatak katsayısı k v = m beton için E = m alınmıştır., BS 35 z = k v U max (3.49) z f zn (3.50) f zn = f zu 18 H (3.51) 75

96 f zu = 1.5 zem (3.5) z : Zeminde oluşan en büyük gerilme k v : Zemin düşey yatak katsayısı U max : Zeminde oluşan en büyük çökme Zımbalama olayının ortaya çıkmaması ve bu bölgede güvenli olarak kuvvet geçişinin oluşması için kesme kuvveti kapasitesinin iletilmesi gereken kuvvetten daha büyük olması gerekir. [] V pr V (3.53) pd Zımbalama dayanımı, zımbalama yüzeyi alanının beton çekme dayanımı ile çarpılmasından bulunmuştur. V pr = γ f ctd u p d (3.54) V pr:zımbalama dayanımı V pd:tasarım zımbalama kuvveti γ:eğilme etkisini yansıtan katsayı f ctd:beton hesap çekme dayanımı U p : Zımbalama çevresi d: Temel faydalı yüksekliği γ = e + e x x y b + b y ( Dikdörtgen yük alanları için) (3.55) e: Kolonun eğilme düzlemindeki dışmerkezliği b: Zımbalama çevresinin boyutları 76

97 e = 0.4 M N d d (3.56) b = b t + d (3.57) V pd = N d z A p (3.58) A p : Zımbalama alanı Zemin Emniyet Gerilmesi Kontrolü Radye temelde oluşan en büyük çökme program sonuçlarından U max = m olarak bulunmuştur. Bilgisayar programından alınan, kolonlardan temel aktarılan en büyük kesit tesirleri N d = 7555, M d = 1459 m dir. Zemin emniyet gerilmesi zem = 500 dir. Buna göre; m z = , = 69 m f zu = = 750 m f zn = = 714 m z = 69 m < f zn = 714 m (3.49) (3.5) (3.51) (3.50) 3.6. Zımbalama Kontrolü e = = 0.01 m (3.56) 7555 Kolonlar HE olduğundan h = m dir; e min = = 0.03 m > e = 0.01 m e = 0.03 m Paspayı 5 cm kabul edilirse; d = 0.05 = 1.95 m 77

98 Kolon altındaki taban levhaları 1.9 m 1.9 m boyutlarında seçilmiştir; b = b = = 3.85 m (3.57) x y γ = = (3.55) BS 35 için f ctd = 1400 m U p = ( ) = 15.4 m V pr = = (3.54) A p = = 14.8 m V pd = = 1799 (3.58) V = >V pr pd = 1799 (3.53) Donatı Hesabı Şekil 3.13: Radye Temeldeki Moment Dağılımı 78

99 Tablo 3.13: Radye Temelde Oluşan En Büyük Moment Değerleri (m) Aks Kenar Mesnet Momenti Kenar Açıklık Momenti Orta Mesnet Momenti Orta Açıklık Momenti B F C E D A = 0.00 b d (3.59) smin w A smin = = 39 cm ( t ) b w d K= M (3.60) K > K l (3.61) BS35 ve BÇ III için; K l = 15 [19] (Abaklar, Çizelge B-1) A s = f yd j d M (3.6) f yd = 36.5 cm j = mm K max = 10 = 760 > K l = 15 (3.61)

100 Tablo 3.14: Radye Temelde Hesaplanan Donatı Miktarları (cm ) Aks Kenar Mesnet İçin Kenar Açıklık İçin Orta Mesnet İçin Orta Açıklık İçin B F C E D Tablo 3.14 den görüldüğü gibi açıklık kısımlarında hesaplanan donatı miktarları minimum donatı miktarından azdır. Bu sebeple açıklık kısımlarına minimum donatı olarak Ø4/1 (A s = cm ) konulacaktır. Mesnet kısımlarında ise bulunan tüm değerleri karşılayacak şekilde Ø34/1 (A s = cm ) uygun görülmüştür. Ayrıca Ø/80 düşey sehpa donatısı ve temel orta bölgesine Ø1/40 konstrüktif donatı konulacaktır. 3.7 Bodrum Kat Kompozit Kolonlarının Boyutlandırılması Bodrum katta dış sınırda bulunan kolonlar, betonarme bodrum perdelerine denk geldiklerinden, temele kadar devam edebilmeleri ve zemindeki hava ve su etkilerinden daha iyi korunabilmeleri için kompozit olarak tasarlanmıştır. Buradaki hesaplar [15] no lu kaynaktan yararlanılarak yapılmıştır. Bilgisayar Programından Alınan En Elverişsiz Kesit Tesirleri : N max = 30, M max = 6973 cm, V max =

101 Şekil 3.14: Kompozit Kolon Kesiti N u = A s a + A d f yd A c f cd HE için; A s = 985 cm, a = 36 cm, W x = cm 3, d = 86.8 cm t w =.44 cm 8 Ø16 için; A d = 8 Π cm = 16 cm, f yd = 36.5 BS 35 için; A c = = cm, f cd =.33 cm N u = = 6580 h - cr M uo = W s a + A d f yd 3 + A h A sw a sw a 1.7 fcd h1 h, h 1 : Kolon boyutları 81

102 c r : Kolon kenarından ilk donatıya kadar olan mesafe h = h 1 = 10 cm c r = 5 cm A sw = d t w = = 11.8 cm M uo = (10 ) M uo = 9301 cm max + = + = < N max M Nu Mu

103 BÖLÜM 4 YAPI ELEMANLARI BİRLEŞİM HESAPLARI 4.1 Kolon Ayağı Hesabı M N T D Z e L c c Şekil 4.1: Kolon Ayağı Serbest Cisim Diyagramı L c = 4 (4.1) e = L - c - f (4.) c c L - L - 1 Z e + N min - M 1 = 0 Z = M 1 - N min e (4.3) L 1 D e - N L max f - M = 0 D = M + N max f e D: Kolon ayağında oluşan basınç kuvveti 83 (4.4) D P = (4.5) A B 4 A: Taban levhası boyu B: Taban levhası eni

104 Z: Kolon ayağında oluşan çekme kuvveti P: Beton yüzünde oluşan basınç gerilmesi Taban levhasının kalınlığının hesabı üç kenarından ankastre, bir kenarı boşta plak gibi düşünülüp çözülecektir; K = P l x l y (4.6) lx ε = Abaktan m bulunur (4.7) l y M = K m (4.8) Bilgisayar Programından Alınan En Elverişsiz Kesit Tesirleri : ( G + Q Yüklemesi) N min = 9717 M 1 = 3361 cm N max = M = 90 cm V max = 30 Şekil 4.: Kolon Ayağı Detayı 84

105 4.1.1 Bulon Hesabı L = A = 190 cm, B = 190 cm, f = 30 cm alınırsa; 190 c = = 47.5 cm (4.1) e = = cm (4.) Z = = 5904 Çekme kuvveti oluşmaz D = = (4.3) (4.4) Çekme kuvveti oluşmadığından ankraj amaçlı 4 adet M4 bulon yeterlidir 4.1. Beton Basınç Gerilmesi Kontrolü 9010 P = = 0.99 cm 1.00 cm (BS 35) (4.5) Taban Levhası Kalınlığı Kontrolü Levha kalınlığı 0 cm alınırsa; K = = 1019 (4.6) ε = = 1 m = 7.54 (4.7) M = cm 7.54 = (4.8) W = l 0 1 = 66.6 cm = cm = < 4 3 cm 85

106 4.1.4 Guse Levhasını Profil Başlığına Bağlayan Kaynak Dikişlerinin Hesabı N g,a = N g,b = = N g,c = = Guse levhası yüksekliği 40 cm, kaynak kalınlığı 1.5 cm, E C1 tipi elektrod seçilirse; F k,a = F k,b = F k,c = ( ) 1.5 = 55.5 cm 79 τ k,a = τ k,b = τk,c = = 14.3 < cm cm Guse Levhalarının Uç Kesitinde Gerilme Kontrolü Şekil 4.3: Guse Levhaları Kesiti y g = = 15. cm I xx = ( ) (15. 10) I xx = cm 4 M D = D A - h - A = = cm = cm cm = ( ) 9.96 < 4 86

107 4.1.6 Guse Levhasını Taban Levhasına Bağlayan Kaynak Dikişlerinin Hesabı S x = ( ) = cm 3 Q = D = 9010 Kaynak kalınlığı 1.5 cm, elektrod tipi E8016 C1 seçilirse; τ k = Q Sx I a = = 15.8 < cm cm xx Kolon Gövdesini Taban Levhasına Bağlayan Kaynak Dikişlerinin Hesabı Kaynak kalınlığı 1 cm, elektrod tipi E8016 C1 seçilirse; τ k 30 = = 0.1 < ( ) + ( ) cm cm Kama Elemanında Kontrol Seçilen eleman: St37 L (W x = 4.6 cm 3, t = 1 cm, r = 1. cm) p = 30 = 0.3 < 1 0 (10 5) cm cm M = 30 [ (10 - ( ) ] = 34 cm 34 = = 9.5 < cm cm Kamayı Taban Levhasına Bağlayan Kaynak Dikişlerinin Hesabı Kaynak kalınlığı 0.3 cm, elektrod tipi E8016 C1 seçilirse; I k = 1 ( )3 4 = 117 cm 1 F k = 0.3 (0 0.3) = cm 87

108 M = = 150 cm = = 0.6 < cm cm τ k = =.58 cm < 16.8 cm 4. Döşeme Kirişi Bağlantı Hesabı Şekil 4.4: Döşeme Kirişi Bağlantı Detayı Bilgisayar Programından Alınan En Elverişsiz Kesit Tesiri :V = 95 (T1 Tali Kirişi) IPE 450 için; h = 45 cm, b = 19 cm, t f = 1.46 cm, t w = 0.94 cm, A = 98.8 cm IPE 360 için; h = 36 cm, b = 17 cm, t f = 1.7 cm, t w = 0.8 cm, A = 7.73 cm 4..1 Bulon Hesabı d 1 = 5 t min 0. (4.9) d 1 = = 1.6 cm M16 bulon kullanılabilir (4.9) Seçilen Bulon: SL Tipi M16 (m = ) 88

109 π d P = m τ τem 4 (4.10) P = d 1 t min l, em (4.11) P em = min ( P τ ; P ) (4.1) π 1.6 P = τ = (4.10) P = = 40.1 (4.11) P em = 40.1 (4.1) V = 95 M = = cm Dikey, yatay sıra bulon dizilimi için; f = 0.5 H = = R = = n = Adet M16 kullanılacaktır 40.1 = 4.. Döşeme Kirişi Azalan Gövde Kontrolü F = = 17.4 cm n τ = = 7.9 < cm cm 4..3 Nervür Levhasındaki Kaynak Dikişlerinin Hesabı M = = cm 89

110 F = 1 ( ) = cm k ( ) W k = 1 = 49 cm k = = 49 cm 3 95 τ k = = cm Seçilen elektrod tipi: E8016 C1 v = =.4 < 16.8 cm cm 4.3 Kolonların Kesit Değiştirdiği Noktaların Ek Hesabı Kolon ve kiriş eklerinin eğilme kapasitesi, eklenen elemanın eğilme kapasitesinden, kesme kuvveti kapasitesi ise denklem (4.13) da verilen değerden az olmayacaktır. Ayrıca, birinci ve ikinci derece deprem bölgelerinde, kolon eklerinin eksenel kuvvet kapasiteleri 1.0 G Q ± Ωo E veya daha elverişsiz sonuç vermesi halinde 0.9 G ± Ω 0 E yüklemeleri ile hesaplanan eksenel basınç ve çekme kuvvetleri altında da (eğilme momentleri göz önüne alınmaksızın) yeterli olacaktır. Ek elemanlarının taşıma güçlerinin hesabında, denklem (4.14) de verilen kaynak ve bulon gerilme sınır değerleri kullanılacaktır. [1] V = V 1.1 R (M + M ) pi pj e dy ± a (4.13) ln Tam penetrasyonlu kaynak : a Kısmi penetrasyonlu küt kaynak ve köşe kaynağı : 1.7 em (4.14) Bulonlu birleşimler : 1.7 em TDY de birleşimler için denklem (4.14) deki değerler verilmiş olmasına rağmen kaynak ve bulon gibi malzeme açısından gevrek birleşim elemanlarının, çelik profiller kadar sünek davranış göstermesinin mümkün olmayacağı düşüncesiyle bu denklemde bulunan 1.7 katsayıları kullanılmayacaktır. 90

111 Normal Kat Kolon Kesit Değişim Hesabı Şekil 4.5: 5. Normal Kat Kolon Kesit Değişim Detayı 5. Normal katta kolon kesiti HE den HE 700B e dönüşmektedir. HE için; h = cm, b = 30.3 cm, t f = 4.39 cm, t w =.44 cm HE 700B için;h = 70 cm,b = 30 cm,t f = 3. cm,t w = 1.7 cm,d = 58. cm,a = cm Bilgisayar Programından Alınan En Elverişsiz Kesit Tesiri : N p = 1539 ( G + Q +.5 E Yüklemesi) 91

112 Temas eki şartlarının gerçekleştiği kabulüyle kaynak dikişleri P/ yüküne göre hesaplanacaktır [5 - Sayfa:491] F b = = 384 cm F g = = 8.8 cm N pb = = N pg = = Gövdeyi Enine Levhaya Bağlayan Kaynak Dikişlerinin Hesabı F k = = cm Seçilen elektrod tipi: E10016 D 86 k = = 4.6 < cm cm Başlığı Enine Levhaya Bağlayan Kaynak Dikişlerinin Hesabı F k =.5 ( ) = cm Seçilen elektrod tipi: E11018 M 4803 k = = 30.5 < cm cm Levha Gerilme Kontrolü M = = cm W = = 3183 cm k = = 3 < cm cm 9

113 Normal Kat Kolon Kesit Değişim Hesabı Şekil 4.6: 10. Normal Kat Kolon Kesit Değişim Detayı 10. Normal katta kolon kesiti HE 700B den HE 600B ye dönüşmektedir. HE 700B için; h = 70 cm, b = 30 cm, t f = 3. cm, t w = 1.7 cm HE 600B için; h = 60 cm,b = 30 cm,t f = 3 cm, t w = 1.55 cm, d = 48.6 cm, A = 70 cm Bilgisayar Programından Alınan En Elverişsiz Kesit Tesiri : N p = ( G + Q +.5 E Yüklemesi) 93

114 Temas eki şartlarının gerçekleştiği kabulüyle kaynak dikişleri P/ yüküne göre hesaplanacaktır [5 - Sayfa:491] F b = = 360 cm F g = = 180 cm N pb = = N pg = = Gövdeyi Enine Levhaya Bağlayan Kaynak Dikişlerinin Hesabı F k = = 97. cm Seçilen elektrod tipi: E8016 C k = = 18.3 < cm cm Başlığı Enine Levhaya Bağlayan Kaynak Dikişlerinin Hesabı F k =. ( ) = cm Seçilen elektrod tipi: E10016 D 3570 k = = 5.8 < cm cm Levha Gerilme Kontrolü M = = cm W = 90 8 = 960 cm k = = 17.9 < cm cm 94

115 4.4 Çaprazların Bağ Kirişlerine Bağlantı Hesabı X Doğrultusundaki Çaprazların Hesabı Şekil 4.7: X Doğrultusundaki Çaprazların Bağ Kirişine Bağlantı Detayı Bilgisayar Programından Alınan Çaprazdaki En Elverişsiz Kesit Tesiri : N d = 713 N çapraz = = 186 HD için; h = 9 cm, b = 6.8 cm, t f = 3.5 cm, t w = 1.8 cm, A = 19.6 cm Bulon Hesabı d 1 = =.8 cm M7 bulon kullanılabilir (4.9) Seçilen Bulon: SLP Tipi Öngermeli M7 Başlıktaki Bulonlar İçin; 95

116 m = 1 π.8 P = 1 τ = (4.10) P = = 596 (4.11) P em = 197 (4.1) Gövdedeki Bulonlar İçin; m = π.8 P = τ = (4.10) P = = (4.11) P em = (4.1) F b = = 87.1 cm F g = = 45.4 cm N pb = = N pg = = Başlığa 6 adet, gövdeye adet M7 konulursa; N pb,bulon = = 118 > N pb = 867 N pg,bulon = = > N pg =

117 Guse Levhası Kontrolü Guse levhası, çapraz elemanının ilettiği kuvveti burkulmadan taşıyabilmelidir. Levha Whitmore Metoduna göre kontrol edilecektir. Şekil 4.8: X Doğrultusundaki Çaprazların Bağ Kirişi Bağlantı Detayı İçin Whitmore Kesiti Boyutları l we : Whitmore kesiti efektif boyu l b : Guse levhası burkulma boyu l we = cm t = 1.8 cm l b = 47.4 cm Guse levhası, iki ucu ankastre çubuk gibi kabul edilirse; K = 0.5 i = 3 l we t 1 t 1.8 = = = 0.5 cm l t 1 1 we λ = = 45.6 ω = N l = > N d = = 97

118 Guse Levhasındaki Kaynak Dikişlerinin Hesabı 3 N çaprazx = 186 = 978 cm N çaprazy = 186 = 1955 cm F = 1 (70-1) = 136 cm k 1955 k = = cm 978 τ k = = cm Seçilen elektrod tipi: E D v = = 16.1 < 7.9 cm cm Flanş Levhası Kontrolü P = = 735. F = = 64. cm n 735. = = 11.5 < cm cm Flanş Levhasındaki Kaynak Dikişlerinin Hesabı Seçilen elektrod tipi: E D, a = 1 cm, l = 5 cm 735. τ = = 16 < 1 1 (5-1) cm cm 98

119 4.4. Y Doğrultusundaki Çaprazların Hesabı Şekil 4.9: Y Doğrultusundaki Çaprazların Bağ Kirişine Bağlantı Detayı Bilgisayar Programından Alınan Çaprazdaki En Elverişsiz Kesit Tesiri: N d = 1085 N çapraz = = 3073 HD için; h = 9 cm, b = 6.8 cm, t f = 3.5 cm, t w = 1.8 cm, A = 19.6 cm Bulon Hesabı d 1 = =.8 cm M7 bulon kullanılabilir (4.9) Seçilen Bulon: SLP Tipi Öngermeli M7 Başlıktaki Bulonlar İçin; m = 1 99

120 π.8 P = 1 τ = (4.10) P = = 596 (4.11) P em = 197 (4.1) Gövdedeki Bulonlar İçin; m = π.8 P = τ = (4.10) P = = (4.11) P em = (4.1) F b = = 87.1 cm F g = = 45.4 cm N pb = = N pg = = Başlığa 8 adet, gövdeye adet M7 konulursa; N pb,bulon = = 1576 > N pb = 118 N pg,bulon = = > N pg =

121 4.4.. Guse Levhası Kontrolü Şekil 4.10: Y Doğrultusundaki Çaprazların Bağ Kirişi Bağlantı Detayı İçin Whitmore Kesiti Boyutları l we = 43.7 cm t = cm l b = 57.4 cm K = 0.5 i = = cm λ = = 49.7 ω = N l = > N d = = Guse Levhasındaki Kaynak Dikişlerinin Hesabı 3 N çaprazx = 3073 = 1374 cm N çaprazy = 3073 = 749 cm

122 F = 1 (70-1) = 136 cm k 749 k = = cm 1374 τ k = = cm Seçilen elektrod tipi: E D v = =.6 < 7.9 cm cm Flanş Levhası Kontrolü P = = F = = 64. cm n = = 18.4 < cm cm Flanş Levhasındaki Kaynak Dikişlerinin Hesabı Seçilen elektrod tipi: E D, a = 1 cm, l = 35 cm τ = = 17.8 < 1 1 (35-1) cm cm 10

123 4.5 Kirişlerin Ek Hesabı X Doğrultusundaki Kompozit IPE 400 Kesitli Kirişlerin Eki Şekil 4.11: Kompozit IPE 400 Kirişi Ek Detayı Kompozit IPE 400 için; M p = cm V p = 1.1 = 05 (4.13) 800 I ek B = = 454 cm 4 I ek G = = 1500 cm 4 I ek = = 604 cm 4 M ek B = = 7078 cm 604 M ek G = = 49.3 cm 604 Q ek G = Levha Gerilme Kontrolü M p,levha = 1.5 ( 19.5 ) 41 4 = 8474 cm > M p = 7078 cm V p,levha = ( ) 4 = 501 > V p = Bulon Hesabı Başlıktaki Bulonlar İçin; 103

124 d 1 = =.39 cm SLP Tipi Öngermeli M (m = 1) kullanılacaktır (4.9) π.3 P = 1 τ = (4.10) P = = 0.5 (4.11) P em = 13.9 (4.1) Başlığa 14 adet M konulursa; = 1860 > 7087 = Gövdedeki Bulonlar İçin; d 1 = = 1.87 cm M16 bulon kullanılabilir (4.9) Seçilen Bulon: SL Tipi M16, m = π 1.6 P = τ = (4.10) P = = 88 (4.11) P em = 88 (4.1) Gövdeye 1 adet M16 konulursa; M ek G = = cm r 1 = 5.36, r = 8.65 cm, r 3 =.4 cm, r 4 = 7. cm Σri = = 59.4 cm N M 7. 1x = = N M 4.8 1y = = N Q 1y = = P em = 88 > N 1 = ( ) =

125 4.5. Y Doğrultusundaki Kompozit IPE 450 Kesitli Kirişlerin Eki Şekil 4.1: Kompozit IPE 450 Kirişi Ek Detayı Kompozit IPE 450 için; M p = cm V p = 1.1 = 77.3 (4.13) 800 I ek B = = cm 4 I ek G = = cm 4 I ek = = cm 4 M ek B = = cm M ek G = = cm Q ek G = Levha Gerilme Kontrolü M p,levha = 1.5 ( 0.5 ) 46 4 = cm > M p = cm V p,levha = ( ) 4 = > V p = Bulon Hesabı Başlıktaki Bulonlar İçin; 105

126 d 1 = =.5 cm SLP Tipi Öngermeli M4 (m = 1) kullanılacaktır (4.9) π.5 P = 1 τ = (4.10) P = = 59.1 (4.11) P em = 157 (4.1) Başlığa 14 adet M4 konulursa; = 198 > = Gövdedeki Bulonlar İçin; d 1 = = 1.96 cm M16 bulon kullanılabilir (4.9) Seçilen Bulon: SL Tipi M16, m = π 1.6 P = τ = (4.10) P = = 96.3 (4.11) P em = 96.3 (4.1) Gövdeye 4 adet M16 konulursa; M G ek = = cm r 1 = 3.39, r = 7.59 cm, r 3 = 10. cm, r 4 = 14 cm, r 5 = 1. cm Σri = = 30 cm N M 1 1x = = N M 7. 1y = = N Q 1y = = P em = 96.3 > N 1 = ( ) =

127 4.6 Çaprazların Kolon ve Kirişe Bağlantı Hesabı Vc Hc Hc Vc H B MB V H P A Hc R A A Hc R H B M B R H-A Şekil 4.13: Düğüm Noktası Serbest Cisim Diyagramı H: Çapraza etkiyen yatay kuvvet V: Çapraza etkiyen düşey kuvvet P : Çapraza etkiyen eksenel kuvvet e b : Kirişin yarı yüksekliği e c : Kolonun yarı yüksekliği α : Kolon yüzeyinden guse levhasının merkezine olan uzaklık β : Kiriş yüzeyinden guse levhasının merkezine olan uzaklık Birleşimde ilave moment oluşmaması için levha boyutları denklem (4.15) e uygun olmalıdır. α - β tan θ = e b tan θ e c (4.15) r = ( α e ) ( β e ) (4.16) c b 107

128 V c = β P r (4.17) H c = ec P (4.18) r H b = α P r (4.19) V b = eb P (4.0) r P V = V b ± R b (4.1) V = V c + P V (4.) H = H c + P H (4.3) P H = A b + H c (4.4) R b : Kirişe etkiyen kesme kuvveti A b : Kirişe etkiyen eksenel kuvvet 108

129 4.6.1 Zemin Kattaki ve X Doğrultusundaki Çaprazların Hesabı Şekil 4.14: Zemin Kattaki ve X Doğrultusundaki Çaprazların Bağlantı Detayı HD için; h = 9 cm, b = 6.8 cm, t f = 3.5 cm, t w = 1.8 cm, A = 19.6 cm HE için; h = cm, b = 30.3 cm, t f = 4.39 cm, t w =.44 cm IPE 400 için; h = 40 cm, b = 18 cm, t f = 1.35 cm, t w = 0.86 cm e b = 0 cm, e c = 50.8 cm, tanθ = = α β 0.5 = α = 0.5 β (4.15) 109

130 α = 30 ve β = cm alınırsa; = cm (4.16) r = ( ) ( ) P = A = ( ) 36 = 63 a V c = H c = H b = V b = = (4.17) = (4.18) = (4.19) = (4.0) Guse Levhasını Kirişe Birleştiren Köşe Kaynak Dikişlerinin Hesabı Seçilen elektrod tipi: E8016 C1, a = 1 cm, l = 40 cm F k = 1 ( 40 1 ) = 76 cm τ k = = cm k = = cm v = = 16.4 <.3 cm cm Guse Levhasını Kolona Birleştiren Bulonların Hesabı d 1 = = 3.3 cm M30 bulon kullanılabilir (4.9) Seçilen Bulon: SLP Tipi Öngerilmeli M0 m = 110

131 π.1 P = τ = (4.10) P = = 37 (4.11) P em = 1 (4.1) Dikey olarak sıra, yatay olarak 18 sıra olmak üzere toplam 36 adet M0 konulursa; Hc 175 P1 x = = Vc P1 y = = M = V c e = = cm Dikey, yatay 18 sıra bulon dizilimi için; f = M P1 x = = P T ( ) < P em = 1 = + + = Levhayı Kolona Birleştiren Kaynak Dikişlerinin Hesabı Seçilen elektrod tipi: E8016 C1, a = 1.5 cm, l = = 147 cm F k = = 441 cm W k = = cm 3 R b = 53 P V = = 74.7 (4.1) A b = 100 P H = = 185 (4.4) 111

132 V = = 566. (4.) H = = 3604 (4.3) M = V e = = cm = 566. = cm τ k = = cm k v = + = cm cm < Kirişi Kolona Birleştiren Bulonların Hesabı d 1 = = 1.87 cm M16 bulon kullanılabilir (4.9) Seçilen Bulon: SLP Tipi Öngerilmeli M16 m = π 1.7 P = τ = (4.10) P = = (4.11) P em = (4.1) Dikey olarak 7 sıra, yatay olarak 6 sıra olmak üzere toplam 4 adet M16 konulursa; P H 185 P1 x = = 44 4 P V 74.7 P1 y = = Dikey 7, yatay 6 sıra bulon dizilimi için; f = 0.10 M = P V e = = cm 11

133 M P1x = 0.10 = P T ( ) < P em = = + + = 4.6. Zemin Kattaki ve Y Doğrultusundaki Çaprazların Hesabı Şekil 4.15: Zemin Kattaki ve Y Doğrultusundaki Çaprazların Bağlantı Detayı HD için; h = 9 cm, b = 6.8 cm, t f = 3.5 cm, t w = 1.8 cm, A = 19.6 cm HE için; h = cm, b = 30.3 cm, t f = 4.39 cm, t w =.44 cm IPE 450 için; h = 45 cm, b = 19 cm, t f = 1.46 cm, t w = 0.94 cm 113

134 e b =.5 cm, e c = 50.8 cm, tanθ = = α β 0.5 = α = 0.5 β (4.15) α = 30 ve β = cm alınırsa; = cm (4.16) r = ( ) ( ) P = A = ( ) 36 = 63 a V c = H c = H b = V b = = (4.17) = (4.18) = (4.19) = (4.0) Guse Levhasını Kirişe Birleştiren Köşe Kaynak Dikişlerinin Hesabı Seçilen elektrod tipi: E8016 C1, a = 1 cm, l = 50 cm F k = 1 ( 50 1 ) = 96 cm τ k = = cm 776 k = = cm v = = 13.4 <.3 cm cm 114

135 4.6.. Guse Levhasını Kolona Birleştiren Bulonların Hesabı d 1 = = 3.3 cm M30 bulon kullanılabilir (4.9) Seçilen Bulon: SLP Tipi Öngerilmeli M0 m = π.1 P = τ = (4.10) P = = 37 (4.11) P em = 1 (4.1) Dikey olarak sıra, yatay olarak 18 sıra olmak üzere toplam 36 adet M0 konulursa; Hc 175 P1 x = = Vc P1 y = = M = V c e = = cm Dikey, yatay 18 sıra bulon dizilimi için; f = M P1 x = = P T ( ) < P em = 1 = + + = Levhayı Kolona Birleştiren Kaynak Dikişlerinin Hesabı Seçilen elektrod tipi: E8016 C1, a = 1 cm, l = = 188 cm F k = = 376 cm W k = = cm 3 115

136 R b = 86 P V = = 86 (4.1) A b = 110 P H = = 186 (4.4) V = = (4.) H = = 3614 (4.3) M = V e = = cm = = cm τ k = = cm k v = + = cm cm < Kirişi Kolona Birleştiren Bulonların Hesabı d 1 = = 1.96 cm M16 bulon kullanılabilir (4.9) Seçilen Bulon: SLP Tipi Öngerilmeli M16 m = π 1.7 P = τ = (4.10) P = = (4.11) P em = (4.1) Dikey olarak 4 sıra, yatay olarak 8 sıra olmak üzere toplam 3 adet M16 konulursa; P H 186 P1 x = =

137 P V 86 P1 y = = Dikey 5, yatay 8 sıra bulon dizilimi için; f = M = P V e = = 9913 cm M 9913 P1x = = P T ( ) < P em = = + + = Normal Kattaki ve X Doğrultusundaki Çaprazların Hesabı Şekil 4.16: 5.Normal Kattaki ve X Doğrultusundaki Çaprazların Bağlantı Detayı 117

138 HD için; h = 9 cm, b = 6.8 cm, t f = 3.5 cm, t w = 1.8 cm, A = 19.6 cm HE 700B için; h = 70 cm, b = 30 cm, t f = 3. cm, t w = 1.7 cm IPE 400 için; h = 40 cm, b = 18 cm, t f = 1.35 cm, t w = 0.86 cm 3 e b = 0 cm, e c = 35 cm, tanθ = = α β = α = β (4.15) α = 70 ve β = 95.5 cm alınırsa; r = ( ) ( ) = cm (4.16) P = A = ( ) 36 = 63 a V c = H c = H b = V b = = (4.17) = (4.18) = (4.19) = (4.0) Guse Levhasını Kirişe Birleştiren Köşe Kaynak Dikişlerinin Hesabı Seçilen elektrod tipi: E8016 C1, a = 1 cm, l = 70 cm F k = 1 ( 70 1 ) = 136 cm τ k = = cm k = = cm 118

139 v = = 1.4 <.3 cm cm Guse Levhasını Kolona Birleştiren Bulonların Hesabı d 1 = = 3.3 cm M30 bulon kullanılabilir (4.9) Seçilen Bulon: SLP Tipi Öngerilmeli M0 m = π.1 P = τ = (4.10) P = = 37 (4.11) P em = 1 (4.1) Dikey olarak sıra, yatay olarak 1 sıra olmak üzere toplam 4 adet M0 konulursa; Hc P1 x = = Vc P1 y = = M = V c e = = 6693 cm Dikey, yatay 1 sıra bulon dizilimi için; f = M 6693 P1 x = = P T ( ) < P em = 1 = + + = Levhayı Kolona Birleştiren Kaynak Dikişlerinin Hesabı Seçilen elektrod tipi: E8016 C1, a = 1.7 cm, l = = cm F k = = cm 119

140 W k = = cm 3 R b = 73 P V = = (4.1) A b = 50 P H = = (4.4) V = = (4.) H = = (4.3) M = V e = = cm = = cm τ k 1.3 = = cm k v = + = cm cm < Kirişi Kolona Birleştiren Bulonların Hesabı d 1 = = 1.87 cm M16 bulon kullanılabilir (4.9) Seçilen Bulon: SLP Tipi Öngerilmeli M16 m = π 1.7 P = τ = (4.10) P = = (4.11) P em = (4.1) Dikey olarak 7 sıra, yatay olarak 6 sıra olmak üzere toplam 4 adet M16 konulursa; 10

141 P H P1 x = = P V P1 y = = Dikey 7, yatay 6 sıra bulon dizilimi için; f = 0.10 M = P V e = = cm M P1x = 0.10 = P T ( ) < P em = = + + = 11

142 Normal Kattaki ve Y Doğrultusundaki Çaprazların Hesabı Şekil 4.17: 5. Normal Kattaki ve Y Doğrultusundaki Çaprazların Bağlantı Detayı HD için; h = 9 cm, b = 6.8 cm, t f = 3.5 cm, t w = 1.8 cm, A = 19.6 cm HE 700B için; h = 70 cm, b = 30 cm, t f = 3. cm, t w = 1.7 cm IPE 450 için; h = 45 cm, b = 19 cm, t f = 1.46 cm, t w = 0.94 cm 3 e b =.5 cm, e c = 35 cm, tanθ = = α β = α = β (4.15) 1

143 α = 40 ve β = 60 cm alınırsa; = cm (4.16) r = ( ) ( ) P = A = ( ) 36 = 63 a V c = H c = H b = V b = = (4.17) = (4.18) = 35.8 (4.19) = (4.0) Guse Levhasını Kirişe Birleştiren Köşe Kaynak Dikişlerinin Hesabı Seçilen elektrod tipi: E8016 C1, a = 1 cm, l = 60 cm F k = 1 ( 60 1 ) = 116 cm 35.8 τ k = = cm k = = cm v = =.1 <.3 cm cm Guse Levhasını Kolona Birleştiren Bulonların Hesabı d 1 = = 3.3 cm M30 bulon kullanılabilir (4.9) Seçilen Bulon: SLP Tipi Öngerilmeli M0 m = 13

144 π.1 P = τ = (4.10) P = = 37 (4.11) P em = 1 (4.1) Dikey olarak sıra, yatay olarak 11 sıra olmak üzere toplam adet M0 konulursa; Hc P1 x = = 88.9 Vc P1 y = = 15.5 M = V c e = = cm Dikey, yatay 11 sıra bulon dizilimi için; f = 0.75 M P1 x = 0.75 = P T ( ) < P em = 1 = + + = Levhayı Kolona Birleştiren Kaynak Dikişlerinin Hesabı Seçilen elektrod tipi: E8016 C1, a = 1.7 cm, l = = cm F k = = cm W k = = cm 3 R b = 74 P V = = (4.1) A b = 47 P H = = (4.4) 14

145 V = = (4.) H = = (4.3) M = V e = = cm = cm τ k = 1.3 = = cm k v = + = cm cm < Kirişi Kolona Birleştiren Bulonların Hesabı d 1 = = 1.87 cm M16 bulon kullanılabilir (4.9) Seçilen Bulon: SLP Tipi Öngerilmeli M16 m = π 1.7 P = τ = (4.10) P = = (4.11) P em = (4.1) Dikey olarak 5 sıra, yatay olarak 8 sıra olmak üzere toplam 40 adet M16 konulursa; P H P1 x = = P V P1 y = = Dikey 5, yatay 8 sıra bulon dizilimi için; f = M = P V e = = cm 15

146 M P1x = = P T ( ) < P em = = + + = Normal Kattaki ve X Doğrultusundaki Çaprazların Hesabı Şekil 4.18: 10. Normal Kattaki ve X Doğrultusundaki Çaprazların Bağlantı Detayı HD için; h = 9 cm, b = 6.8 cm, t f = 3.5 cm, t w = 1.8 cm, A = 19.6 cm HE 600B için; h = 60 cm, b = 30 cm, t f = 3 cm, t w = 1.55 cm IPE 400 için; h = 40 cm, b = 18 cm, t f = 1.35 cm, t w = 0.86 cm 16

147 3 e b = 0 cm, e c = 30 cm, tanθ = = α β = α = β (4.15) α = 70 ve β = 90 cm alınırsa; = cm (4.16) r = ( ) ( ) P = A = ( ) 36 = 63 a V c = H c = H b = V b = = (4.17) = (4.18) = (4.19) = (4.0) Guse Levhasını Kirişe Birleştiren Köşe Kaynak Dikişlerinin Hesabı Seçilen elektrod tipi: E8016 C1, a = 1 cm, l = 75 cm F k = 1 ( 75 1 ) = 146 cm τ k = = cm k = = cm v = = 0.9 <.3 cm cm 17

148 Guse Levhasını Kolona Birleştiren Bulonların Hesabı d 1 = = 3.3 cm M30 bulon kullanılabilir (4.9) Seçilen Bulon: SLP Tipi Öngerilmeli M0 m = π.1 P = τ = (4.10) P = = 37 (4.11) P em = 1 (4.1) Dikey olarak sıra, yatay olarak 11 sıra olmak üzere toplam adet M0 konulursa; Hc P1 x = = 57 Vc P1 y = = M = V c e = = 6413 cm Dikey, yatay 11 sıra bulon dizilimi için; f = 0.75 M 6413 P1 x = 0.75 = P T ( ) < P em = 1 = + + = Levhayı Kolona Birleştiren Kaynak Dikişlerinin Hesabı Seçilen elektrod tipi: E8016 C1, a = 1.6 cm, l = = cm F k = = cm W k = = cm 3 18

149 R b = 58 P V = = (4.1) A b = 4 P H = = (4.4) V = = (4.) H = = (4.3) M = V e = = cm = = cm τ k 13.6 = = cm k v = + = cm cm < Kirişi Kolona Birleştiren Bulonların Hesabı d 1 = = 1.87 cm M16 bulon kullanılabilir (4.9) Seçilen Bulon: SLP Tipi Öngerilmeli M16 m = π 1.7 P = τ = (4.10) P = = (4.11) P em = (4.1) Dikey olarak 7 sıra, yatay olarak 6 sıra olmak üzere toplam 4 adet M16 konulursa; P H P1 x = =

150 P V P1 y = = Dikey 7, yatay 6 sıra bulon dizilimi için; f = 0.10 M = P V e = = cm M P1x = 0.10 = P T ( ) < P em = = + + = Normal Kattaki ve Y Doğrultusundaki Çaprazların Hesabı Şekil 4.19: 10. Normal Kattaki ve Y Doğrultusundaki Çaprazların Bağlantı Detayı 130

151 HD için; h = 9 cm, b = 6.8 cm, t f = 3.5 cm, t w = 1.8 cm, A = 19.6 cm HE 600B için; h = 60 cm, b = 30 cm, t f = 3 cm, t w = 1.55 cm IPE 450 için; h = 45 cm, b = 19 cm, t f = 1.46 cm, t w = 0.94 cm 3 e b =.5 cm, e c = 30 cm, tanθ = = α β = α = β (4.15) α = 45 ve β = 60 cm alınırsa; r = ( ) ( ) = cm (4.16) P = A = ( ) 36 = 63 a V c = H c = H b = V b = = (4.17) = (4.18) = 515. (4.19) = (4.0) Guse Levhasını Kirişe Birleştiren Köşe Kaynak Dikişlerinin Hesabı Seçilen elektrod tipi: E8016 C1, a = 1 cm, l = 70 cm F k = 1 ( 70 1 ) = 136 cm 515. τ k = = cm k = = cm 131

152 v = = 0.7 <.3 cm cm Guse Levhasını Kolona Birleştiren Bulonların Hesabı d 1 = = 3.3 cm M30 bulon kullanılabilir (4.9) Seçilen Bulon: SLP Tipi Öngerilmeli M0 m = π.1 P = τ = (4.10) P = = 37 (4.11) P em = 1 (4.1) Dikey olarak sıra, yatay olarak 10 sıra olmak üzere toplam 0 adet M0 konulursa; Hc P1 x = = Vc P1 y = = M = V c e = = cm Dikey, yatay 6 sıra bulon dizilimi için; f = M P1 x = = P T ( ) < P em = 1 = + + = Levhayı Kolona Birleştiren Kaynak Dikişlerinin Hesabı Seçilen elektrod tipi: E8016 C1, a = 1.6 cm, l = = cm F k = = cm 13

153 W k = = cm 3 R b = 58 P V = = (4.1) A b = 39 P H = = (4.4) V = = (4.) H = = (4.3) M = V e = = cm = = cm τ k 13.1 = = cm k v = + = cm cm < Kirişi Kolona Birleştiren Bulonların Hesabı d 1 = = 1.87 cm M16 bulon kullanılabilir (4.9) Seçilen Bulon: SLP Tipi Öngerilmeli M16 m = π 1.7 P = τ = (4.10) P = = (4.11) P em = (4.1) Dikey olarak 5 sıra, yatay olarak 8 sıra olmak üzere toplam 40 adet M16 konulursa; 133

154 P H P1 x = = P V P1 y = = Dikey 5, yatay 8 sıra bulon dizilimi için; f = M = P V e = = cm M P1x = = P T ( ) < P em = = + + = 4.7 Kolon Kiriş Birleşim Hesabı Şekil 4.0: Kolon Kiriş Birleşim Detayı S h = d c + t p + l st (4.5) 134

155 l = l S h (4.6) V p = M pr l' (4.7) M f = M pr + V p x (4.8) dc M c = M pr + V p ( x + ) (4.9) M f < 3.4 T ub < ( d 0 + d 1 ) (4.30) F fu = Mf d - t b bf (4.31) T ub > P F t d t b f fu p b s p + P v (4.3) A b > M f + V g l - dc n τ sem (4.33) t p > P g F d t b f b s p fu (4.34a) t p > P g F d t b f b s p fu (4.34b) t wb k 1 = rb + (4.35) g c 1 = k 1 (4.36) c = b cf - g (4.37) c = g (4.38) 135

156 t cf = Mf c (db - t bf ) c yc 1 (4.39) t cf > Mf (db -t bf ) 0.8 Y yc c (4.40) c 1 4 Y c = + s + (c + c 1) + c +c1 c s (4.41) c1 c s = c + c 1 ( b 4 k ) cf 1 (4.4) t cf > Mf (d - t ) (6 k + t + t ) b bf pl bf yc (4.43) k = t cf + r c (4.43a) 3 bcf tcf V n = 0.55 y d c t p 1 + d d t b c p (4.44) Zemin Kat X Doğrultusu İçin Kolon Kiriş Birleşim Hesabı Şekil 4.1: Zemin Kat X Doğrultusu İçin Kolon Kiriş Birleşim Detayı 136

157 Kolon kesiti HE 1000x393 için;h = cm,b = 30.3 cm,t f = 4.39 cm,t w =.44 cm,r = 3 cm Kiriş kesiti kompozit IPE 400 için; h = 40 cm,b = 18 cm,t f = 1.35 cm,t w = 0.86 cm,r =.1 cm M pr = cm Bulon Hesabı t p = 7 cm, l st = 36 cm, t s = 3 cm, b p = 4 cm alınırsa; S h = = 93.8 cm (4.5) l = = 61.4 cm (4.6) V p = = 43.5 (4.7) 61.4 M f = ( ) = cm (4.8) M c = = cm (4.9) Seçilen Bulon: SLP Tipi Öngerilmeli M30 P t = d = 3 = 6 cm g = 11 cm d o = = 45.3 cm d 1 = =.9 cm Π (0.86 3) T ub = 100 = M f = cm < 3.4 T ub ( ) (4.30) T ub = 5.5 > 366 F fu = = 00 = 0 ton (4.31)

158 M30 için öngerilme kuvveti; P v = 350 T ub > = = (4.3) T ub = 5.5 > Adet M30 bulon konulursa; A b = Π = 7.54 cm > = 1.9 cm (4.33) Alın Levhası Kalınlığı Hesabı t p = 7 cm > = 6.9 cm (4.34a) t p = 7 cm > = 3.47 cm (4.34b) Alın levhası kalınlığı yeterlidir Kolon Başlık Kalınlığı Kontrolü k 1 = =.53 (4.35) c 1 = =.97 (4.36) c = = 9.65 (4.37) c = = 5.66 (4.38) t cf = 4.39 cm> ( ) = 4 cm (4.39)

159 s = ( ) = 33.5 (4.4) Y c = ( ) = 1.5 (4.41) t cf = 4.39 cm > ( ) = 1.74 cm (4.40) k = = 7.39 cm (4.43a) t cf = 4.39 cm > = 1.0 cm (4.43) ( ) ( ) 36 Kolon başlığı kalınlığı yeterlidir Kayma Bölgesi Gövde Takviye Levhası Hesabı V n = = 5775 (4.44) T 1 = = 16 T = = 837 V n = 5775 > T 1 = 16 Kayma bölgesi gövde takviyesine gerek yoktur V n = 5775 > T =

160 4.7. Zemin Kat Y Doğrultusu İçin Kolon Kiriş Birleşim Hesabı Şekil 4.: Zemin Kat Y Doğrultusu İçin Kolon Kiriş Birleşim Detayı Kolon kesiti HE 1000x393 için; h = cm, b = 30.3 cm, t f = 4.39 cm, t w =.44 cm Kiriş kesiti kompozit IPE 450 için; h = 45 cm, b = 19 cm, t f = 1.46 cm, t w = 0.94 cm M pr = cm Bulon Hesabı t p = 8 cm, l st = 36 cm, t s = 3 cm, b p = 5 cm alınırsa; S h = = 94.8 cm (4.5) l = = cm (4.6) V p = = (4.7) M f = ( ) = cm (4.8) M c = = cm (4.9) Seçilen Bulon: SLP Tipi Öngerilmeli M30 140

161 P t = d = 3 = 6 cm g = 11 cm d o = = 50.7 cm d 1 = = 7.81 cm M f = cm < 3.4 T ub < ( ) T ub = 5.5 > F fu = = 64.9 ton = (4.31) M30 için öngerilme kuvveti; P v = 350 T ub > = = (4.3) T ub = 5.5 > Adet M30 bulon konulursa; A b = Π = 7.54 cm > =.58 cm (4.33) Alın Levhası Kalınlığı Hesabı t p = 8 cm > = 7.36 cm (4.34a) t p = 8 cm > = 4.1 cm (4.34b) Alın levhası kalınlığı yeterlidir 141

162 Kolon Başlık Kalınlığı Kontrolü k 1 = =.57 (4.35) c 1 = =.93 (4.36) c = = 9.65 (4.37) c = = 5.66 (4.38) t cf = 4.39 cm> ( ) = 4.36 cm (4.39) s = ( ) = 33.7 (4.4) Y c = ( ) = 1.5 (4.41) t cf = 4.39 cm > ( ) = 1.91 cm (4.40) k = = 7.39 cm (4.43a) t cf = 4.39 cm > = 1.19 cm (4.43) ( ) ( ) 36 Kolon başlığı kalınlığı yeterlidir Kayma Bölgesi Gövde Takviye Levhası Hesabı V n = = 5679 (4.44) 14

163 T 1 = = T = = V n = 5679 > T 1 = Kayma bölgesi gövde takviyesine gerek yoktur V n = 5679 > T = Normal Kat X Doğrultusu İçin Kolon Kiriş Birleşim Hesabı Şekil 4.3: 5. Normal Kat X Doğrultusu İçin Kolon Kiriş Birleşim Detayı Kolon kesiti HE 700B için; h = 70 cm, b = 30 cm, t f = 3. cm, t w = 1.7 cm, r =.7 cm Kiriş kesiti kompozit IPE 400 için; h = 40 cm,b = 18 cm,t f = 1.35 cm,t w = 0.86 cm,r =.1 cm M pr = cm Bulon Hesabı t p = 7 cm, l st = 36 cm, t s = 3 cm, b p = 1 cm alınırsa; 143

164 S h = cm + + = (4.5) l = = 644 cm (4.6) V p = = 31.5 (4.7) 644 M f = ( ) = cm (4.8) M c = = cm (4.9) Seçilen Bulon: SLP Tipi Öngerilmeli M30 P t = d = 3 = 6 cm g = 11 cm d o = = 45.3 cm d 1 = =.9 cm Π (0.86 3) T ub = 100 = M f = cm < 3.4 T ub ( ) (4.30) T ub = 5.5 > 364 F fu = = 187 = 18.7 ton (4.31) M30 için öngerilme kuvveti; P v = 350 T ub > = = 40 (4.3) T ub = 5.5 > 40 4 Adet M30 bulon konulursa; 144

165 A b = Π = 7.54 cm > = 1.8 cm (4.33) Alın Levhası Kalınlığı Hesabı t p = 7 cm > = 6.86 cm (4.34a) t p = 7 cm > = 3.59 cm (4.34b) Alın levhası kalınlığı yeterlidir Kolon Başlık Kalınlığı Kontrolü k 1 = =.53 (4.35) c 1 = =.97 (4.36) c = = 9.5 (4.37) c = = 5.66 (4.38) t cf = 3. cm < ( ) = 4 cm Süreklilik levhaları gereklidir (4.39) s = ( ) = 33.3 (4.4) Y c = ( ) + = 1.46 (4.41)

166 t cf = 3. cm > ( ) = 1.74 cm (4.40) k = = 5.9 cm (4.43a) t cf = 3. cm > = 1. cm (4.43) ( ) ( ) 36 Kolon başlığı kalınlığı ve süreklilik levhaları yeterlidir Kayma Bölgesi Gövde Takviye Levhası Hesabı V n = = 3370 (4.44) T 1 = = 113 T = = 107 V n = 3370 > T 1 = 113 Kayma bölgesi gövde takviyesine gerek yoktur V n = 3370 > T =

167 Normal Kat Y Doğrultusu İçin Kolon Kiriş Birleşim Hesabı Şekil 4.4: 5. Normal Kat Y Doğrultusu İçin Kolon Kiriş Birleşim Detayı Kolon kesiti HE 700B için; h = 70 cm, b = 30 cm, t f = 3. cm, t w = 1.7 cm, r =.7 cm Kiriş kesiti kompozit IPE 450 için; h = 45 cm, b = 19 cm, t f = 1.46 cm, t w = 0.94 cm M pr = cm Bulon Hesabı t p = 9 cm, l st = 36 cm, t s = 3 cm, b p = 1 cm alınırsa; S h = cm + + = (4.5) l = = 640 cm (4.6) V p = = (4.7) M f = ( ) = cm (4.8) 147

168 M c = = cm (4.9) Seçilen Bulon: SLP Tipi Öngerilmeli M30 P t = d = 3 = 6 cm g = 11 cm d o = = 50.7 cm d 1 = = 7.81 cm M f = cm < 3.4 T ub < ( ) T ub = 5.5 > 433. F fu = = 64.1 ton = (4.31) M30 için öngerilme kuvveti; P v = 350 T ub > = = (4.3) T ub = 5.5 > Adet M30 bulon konulursa; A b = Π = 7.54 cm > =.46 cm (4.33) Alın Levhası Kalınlığı Hesabı t p = 9 cm > = cm (4.34a) t p = 9 cm > = 4.3 cm (4.34b) Alın levhası kalınlığı yeterlidir 148

169 Kolon Başlık Kalınlığı Kontrolü k 1 = =.57 (4.35) c 1 = =.93 (4.36) c = = 9.5 (4.37) c = = 5.66 (4.38) t cf = 3. cm < ( ) = 4.36 cm Süreklilik levhaları gereklidir (4.39) s = ( ) = 33.4 (4.4) Y c = ( ) = 1.45 (4.41) t cf = 3. cm > ( ) = 1.9 cm (4.40) k = = 5.9 cm (4.43a) t cf = 3. cm > = 1.33 cm (4.43) ( ) ( ) 36 Kolon başlığı kalınlığı ve süreklilik levhaları yeterlidir Kayma Bölgesi Gövde Takviye Levhası Hesabı V n = = 3316 (4.44) 149

170 T 1 = = T = = V n = 3316 > T 1 = Kayma bölgesi gövde takviyesine gerek yoktur V n = 3316 > T = Normal Kat X Doğrultusu İçin Kolon Kiriş Birleşim Hesabı Şekil 4.5: 10. Normal Kat X Doğrultusu İçin Kolon Kiriş Birleşim Detayı Kolon kesiti HE 600B için; h = 60 cm, b = 30 cm, t f = 3 cm, t w = 1.55 cm, r =.7 cm Kiriş kesiti kompozit IPE 400 için; h = 40 cm,b = 18 cm,t f = 1.35 cm,t w = 0.86 cm,r =.1 cm M pr = cm Bulon Hesabı t p = 7 cm, l st = 36 cm, t s = 3 cm, b p = 1 cm alınırsa; 150

171 S h = cm + + = (4.5) l = = 654 cm (4.6) V p = = 8.1 (4.7) 654 M f = ( ) = cm (4.8) M c = = 911 cm (4.9) Seçilen Bulon: SLP Tipi Öngerilmeli M30 P t = d = 3 = 6 cm g = 11 cm d o = = 45.3 cm d 1 = =.9 cm Π (0.86 3) T ub = 100 = M f = cm < 3.4 T ub ( ) (4.30) T ub = 5.5 > F fu = = 183 = 18.3 ton (4.31) M30 için öngerilme kuvveti; P v = 350 T ub > = = 40 (4.3) T ub = 5.5 > 40 4 Adet M30 bulon konulursa; 151

172 A b = Π = 7.54 cm > = 1.78 cm (4.33) Alın Levhası Kalınlığı Hesabı t p = 7 cm > = 6.85 cm (4.34a) t p = 7 cm > = 3.58 cm (4.34b) Alın levhası kalınlığı yeterlidir Kolon Başlık Kalınlığı Kontrolü k 1 = =.53 (4.35) c 1 = =.97 (4.36) c = = 9.5 (4.37) c = = 5.66 (4.38) t cf = 3 cm < ( ) = 4 cm Süreklilik levhaları gereklidir (4.39) s = ( ) = 33.3 (4.4) Y c = ( ) + = 1.46 (4.41)

173 t cf = 3 cm > ( ) = 1.74 cm (4.40) k = = 5.7 cm (4.43a) t cf = 3. cm > = 1. cm (4.43) ( ) ( ) 36 Kolon başlığı kalınlığı ve süreklilik levhaları yeterlidir Kayma Bölgesi Gövde Takviye Levhası Hesabı V n = = 73 (4.44) T 1 = = T = = V n = 73 > T 1 = Kayma bölgesi gövde takviyesine gerek yoktur V n = 73 > T =

174 Normal Kat Y Doğrultusu İçin Kolon Kiriş Birleşim Hesabı Şekil 4.6: 10. Normal Kat Y Doğrultusu İçin Kolon Kiriş Birleşim Detayı Kolon kesiti HE 600B için; h = 60 cm, b = 30 cm, t f = 3 cm, t w = 1.55 cm, r =.7 cm Kiriş kesiti kompozit IPE 450 için; h = 45 cm, b = 19 cm, t f = 1.46 cm, t w = 0.94 cm M pr = cm Bulon Hesabı t p = 9 cm, l st = 36 cm, t s = 3 cm, b p = 1 cm alınırsa; S h = cm + + = (4.5) l = = 650 cm (4.6) V p = = (4.7) M f = ( ) = cm (4.8) 154

175 M c = = 1409 cm (4.9) Seçilen Bulon: SLP Tipi Öngerilmeli M30 P t = d = 3 = 6 cm g = 11 cm d o = = 50.7 cm d 1 = = 7.81 cm M f = cm < 3.4 T ub < ( ) T ub = 5.5 > 43.4 F fu = = 63.6 ton = (4.31) M30 için öngerilme kuvveti; P v = 350 T ub > = = (4.3) T ub = 5.5 > Adet M30 bulon konulursa; A b = Π = 7.54 cm > =.4 cm (4.33) Alın Levhası Kalınlığı Hesabı t p = 9 cm > = 8.3 cm (4.34a) t p = 9 cm > = 4.3 cm (4.34b) Alın levhası kalınlığı yeterlidir 155

176 Kolon Başlık Kalınlığı Kontrolü k 1 = =.57 (4.35) c 1 = =.93 (4.36) c = = 9.5 (4.37) c = = 5.66 (4.38) t cf = 3 cm < ( ) = 4.35 cm Süreklilik levhaları gereklidir (4.39) s = ( ) = 33.4 (4.4) Y c = ( ) = 1.45 (4.41) t cf = 3 cm > ( ) = 1.9 cm (4.40) k = = 5.7 cm (4.43a) t cf = 3 cm > = 1.33 cm (4.43) ( ) ( ) 36 Kolon başlığı kalınlığı ve süreklilik levhaları yeterlidir Kayma Bölgesi Gövde Takviye Levhası Hesabı V n = = 685 (4.44) 156

177 T 1 = = T = = V n = 685 > T 1 = 551 Kayma bölgesi gövde takviyesine gerek yoktur V n = 685 > T =

178 BÖLÜM 5 MALİYET VE SÜRE ANALİZİ Bu bölümde mevcut betonarme yapının ve tasarlanan çelik yapının maliyet ve süre analizleri yapılmış, net kullanım alanlarına bağlı olarak aylık kira gelirleri hesaplanmış ve bu verilere göre iki yapı için de yatırımın geri dönüş hesapları yapılmıştır. Bu hesaplamalar sırasında asıl konu olan betonarme yapı ile çelik yapının karşılaştırılmasının kolaylaştırılması adına; inşaat maliyetlerinin enflasyondan etkilenmediği, kira gelirlerinin sabit olup yıllık artış olmadığı ve yatırım için herhangi bir finansman sorunu olmadığı, dolayısıyla yatırımcının finansmanı kendi öz kaynaklarından sağladığı ve herhangi bir kişi ya da kuruma faizle geri ödeme yapmak zorunda olmadığı kabul edilmiştir. 5.1 Maliyet Analizi Mevcut Betonarme Yapı Metrajı Beton Metrajı KISIM MİKTAR (m 3 ) Temel 3500 Bodrum Perdeleri 100 Döşemeler 3900 Kirişler 690 Kolonlar 4100 Perdeler 4100 Toplam

179 Betonarme Donatı Çelik Metrajı KISIM MİKTAR (ton) Temel 800 Bodrum Perdeleri 300 Döşemeler 59 Kirişler 1.50 Kolonlar.000 Perdeler.000 Toplam Kalıp Metrajı KISIM MİKTAR (m ) Temel Bodrum Perdeleri Döşemeler,Kirişler Kolonlar,Perdeler Toplam Tasarlanan Çelik Yapı Metrajı Çelik Metrajı KISIM MİKTAR (ton) Kolonlar 1.55 Kirişler 789 Çaprazlar 33 Plaka ve Bulonlar 310 Toplam

180 5.1.. Beton Metrajı KISIM MİKTAR (m 3 ) Temel.350 Bodrum Perdeleri 800 Kompozit Kolonlar 60 Döşemeler.550 Toplam Betonarme Donatı Çelik Metrajı KISIM MİKTAR (ton) Temel 50 Bodrum Perdeleri 0 Kompozit Kolonlar 150 Döşemeler 88 Çelik Sac 310 Toplam Kalıp Metrajı KISIM MİKTAR (m ) Temel Bodrum Perdeleri Kompozit Kolonlar Toplam Birim Fiyatlar ve Tarifleri Birim fiyatlar ve tarifleri Bayındırlık Bakanlığı tarafından yayınlanan cetvellerden alınmıştır. Fiyatlar 006 yılına aittir. 1 ) BS35 Hazır Beton Poz No: / 160

181 Tarifi: Yıkanmış, elenmiş ve/veya kırılmış granülometrik agrega ile TS'ye uygun, projesinde öngörülen mukavemeti sağlayacak şekilde hazırlanmış evsafındaki hazır beton harcının satın alınması, transmiksere yüklenmesi, döküm yerine beton pompası ile basılması, serilmesi, vibratör ile sıkıştırılması, gerektiğinde sulanması, soğuktan, sıcaktan ve diğer dış tesirlerden korunması, gerekli ve yeter sayıda deney için numune alınması ve gerekli deneylerin yapılması, her türlü işçilik, malzeme ve zayiatı, makina, araç, gereç ve laboratuar giderleri, işyerindeki her türlü yatay ve düşey taşımalar, yükleme ve boşaltmalar ile müteahhit kârı ve genel giderler dahil yerinde dökülmüş 1 m³ beton fiyatı Birim Fiyat: 99,56 YTL ) Ø 14-8 mm Kalınlığında Nervürlü Çeliğin Bükülüp Döşenmesi Poz No: Tarifi: Beton çelik çubuğunun (nervürlü) bükülüp, detay projesine göre (3.001) no lu pozdaki şartlar dahilinde yerine konmasının 1 ton fiyatı Birim Fiyat: 1.050,00 YTL 3 ) Demir Karkas (Çerçeve) İnşaat Yapılıp Yerine Tespiti Poz No: Tarifi: Her çeşit profil, çelik çubuk, çelik saçlarla projesine göre her yükseklik ve açıklıkta karkas inşaat yapılması, parçaların perçin, bulon ve kaynakla eklenmesi, bütün aksamın yerine monte edilmesi, her türlü zayiat, inşaat yerindeki yükleme, yatay ve düşey taşıma, taşıyıcı iskele veya kaldırma tertibatı, boşaltma, işçilik, müteahhit kârı ve genel giderler dahil, 1 ton fiyatı Birim Fiyat:.318,81 YTL 4 ) Plywood (Film Kaplı) İle Yapılan Düz Yüzeyli Çıplak Beton ve B.A Kalıbı Poz No: / 1 161

182 Tarifi: Çıplak beton betonarme kalıbı yapım işleri için idarece gerekli görüldüğünden onaylanmış projelerine göre TS 46'ya uygun 1 mm kalınlığında plywood film kaplı suni tahtalarla betonun suyunu sızdırmayacak şekilde kalıp yüzeyi teşkili, betona gelecek yüzeyin yağlanması, dakikada devirli vibratöre dayanacak şekilde takviye edilmesi, kalıbın sökülmesi, tekrar kullanılmak üzere kalıp yüzeyinin temizlenmesi, bu işler için her türlü malzeme ve bağlantı malzemesi ve zayiatı ile işçilik, müteahhit karı ve genel giderler dahil 1 m fiyatı Birim Fiyat: 16,9 YTL Toplam Maliyetler Fiyatlandırma YTL olarak yapılmış ve ayrıca USD(Amerikan Doları) ye çevrilmiştir. Bu değerlendirmede merkez bankasının belirlediği tarihli dolar kuru olan 1 $ = 1,34 YTL kabul edilmiştir İnce İşlerin Maliyeti İki yapı türü için de yapının karkası oluşturulduktan sonra yapılacak olan işler hemen hemen aynıdır. Bu işler özetle; bölme duvarlar, su, ısı ve elektrik tesisatları, şap betonu, boyalar, zemin ve duvar kaplamaları, kapılar, dolaplar, dış cephe kaplaması, vitrifiye montajları, asansörler, merdiven kaplamaları ve çevre düzenlemesidir. Bu işlerin toplamı için piyasa fiyatlarının araştırılmasıyla 1 m maliyeti olarak 100,00 YTL uygun görülmüştür. Buna göre ince işlerin toplam maliyeti 100,00 YTL m = ,00 YTL dir Mevcut Betonarme Yapı Maliyeti MALZEME MİKTAR BİRİM FİYAT TOPLAM TUTAR Beton m 3 99,56 YTL ,00 YTL BA Çeliği 6.94 ton 1.050,00 YTL ,00 YTL Kalıp İşçiliği m 16,9 YTL ,00 YTL İnce İşler m 100,00 YTL ,00 YTL Toplam: ,00 YTL = $ 16

183 Tasarlanan Çelik Yapı Maliyeti MALZEME MİKTAR BİRİM FİYAT TOPLAM TUTAR Çelik.947 ton.318,81 YTL ,00 YTL Beton 6.30 m 3 99,56 YTL 69.19,00 YTL BA Çeliği ton 1.050,00 YTL ,00 YTL Kalıp İşçiliği m 16,9 YTL ,00 YTL İnce İşler m 100,00 YTL ,00 YTL Toplam: ,00 YTL = $ 5. Süre Analizi 5..1 Proje, Ruhsat, Hafriyat, Bodrum Perdeleri ve Temel İnşaatı Süre Analizi Yapının proje, ruhsat, hafriyat, bodrum perdeleri ve temel inşaatı işlemleri için harcanacak süre betonarme yapı için de çelik yapı için de aynıdır. Bu sebeple bu süre hesaplanacak ve iki yapının da toplam süresine eklenecektir. Proje işlemleri için 3 ay süre öngörülmüştür. Bu süreye mimari, statik, elektrik ve tesisat projeleri ve bunların revizyonları dahildir. Ruhsat işlemlerinin en iyimser yaklaşımla ayda tamamlanacağı öngörülmüştür. Hafriyat işlemleri ay, temel inşaatı 1 ay, bodrum perdeleri inşaatı 1.5 ayda tamamlanacaktır. Bütün bu işlemler için gereken toplam süre 9.5 aydır. 5.. Mevcut Betonarme Yapı Süre Analizi Betonarme yapının süre hesabı için düşünülmesi gereken kriterler, toplamda 3090 m 3 beton ve 694 ton betonarme çeliği kullanılacağıdır. Bunun temel için harcanan kısmı 3500 m 3 beton ve 800 ton BÇ, bodrum perdeleri için harcanan 100 m 3 beton ve 300 ton BÇ, katlara harcanan ise m 3 beton ve 584 ton BÇ dir. Bu rakamlara göre yapının her bir katına ortalama 497 m 3 beton ve 158 ton BÇ harcanacaktır. 497 m 3 betonun böylesine yüksek bir yapıda bir gün içerisinde dökülmesi oldukça zor olacağından, kolonların ve çekirdek kısımda bulunan perdelerin ayrı olarak hazırlanması ve kiriş ve döşemelerin ayrı olarak hazırlanıp beton dökülmesi uygun olacaktır. Böylelikle ilk olarak kolonlara ve çekirdek kısma 163

184 ait kalıp hazırlanacak, 108 ton BÇ döşenecek, 0 m 3 beton dökülecek ve daha sonra kiriş ve döşeme kalıbı hazırlanarak 50 ton BÇ döşenecek ve 77 m 3 beton dökülecektir. Bütün bu imalatın yeterli ekipman, iyi bir organizasyon ve kalifiye kalıp ve demir kadrolarıyla iki haftada tamamlanacağı öngörülmüştür. Dolayısıyla yapının tamamı 18.5 ayda tamamlanacaktır. Bu süreye proje, ruhsat, hafriyat, bodrum perdeleri ve temel inşaatı süresini de ilave edersek mevcut betonarme yapının toplam inşaat süresi 8 aydır Tasarlanan Çelik Yapı Süre Analizi Çelik yapı için toplamda 947 ton çelik, 630 m 3 beton ve 1758 ton BÇ kullanılacaktır. Temel için harcanan 350 m 3 beton, 50 ton BÇ, bodrum perdeleri için harcanan 800 m 3 beton, 0 ton BÇ ve kompozit kolonlar için harcanan 60 m 3 beton, 150 ton BÇ dir. Katlara harcanan miktar 550 m 3 beton ve 1138 ton BÇ dir. Bu rakamlara göre yapının her bir katına ortalama 80 ton çelik, 69 m 3 beton ve 31 ton BÇ harcanacaktır. Bu büyüklükte bir iş için yüklenici firmanın, imalatı gerçekleştirmek adına şantiyeye bir atölye kuracağı ve imalatı burada gerçekleştirip çelik elemanları nakliye ile uğraşmadan montaja göndereceği öngörülmüştür. Profillerin tedariki uzun sürebileceğinden, proje bitiminde siparişlerin gecikilmeden verilmesi, hafriyat ve temel inşaatı bitimine kadar ilk imalatların hazırlanması için uygun olacaktır. Ayrıca montaj sürecinin yarı yarıya kısaltılması için iki adet kule vinç bulundurulması ve birbirini engellemeyecek şekilde binanın iki ucuna yerleştirilmesi öngörülmüştür. Bütün bu imalatın yeterli ekipman, iyi bir organizasyon ve kalifiye çelik, kalıp ve demir kadrolarıyla bir haftada tamamlanacağı öngörülmüştür. Dolayısıyla yapının tamamı 8.5 ayda tamamlanacaktır. Bu süreye proje, ruhsat, hafriyat, bodrum perdeleri ve temel inşaatı süresini de ilave edersek mevcut çelik yapının toplam inşaat süresi 18 aydır. Çelik yapının betonarme yapıya göre daha az olan inşaat süresi; 8 18 = 10 ay dır. 5.3 Kira Geliri Hesabı Metrocity ile ilgili internet üzerinden yapılan araştırmalar neticesinde 1 m için istenen kira bedelinin ortalama 0 $ olduğu tespit edilmiştir. Buna göre betonarme ve çelik yapı için oluşan net kullanım alanına göre aylık toplam kira geliri hesaplanacaktır. 164

185 5.3.1 Mevcut Betonarme Yapı Kira Geliri Hesabı Her katın brüt alanı 881 m dir. Betonarme yapıda kolon ve perdelerin kapladığı toplam alan 70 m dir. Buna göre taşıyıcı sistemden arta kalan net kullanım alanı 811 m dir. Aylık toplam kira geliri; 811 m 8 kat 0 $ = $ 5.3. Tasarlanan Çelik Yapı Kira Geliri Hesabı Çelik kolonların kapladığı toplam alan 16 m dir.dolayısıyla taşıyıcı sistemden arta kalan net kullanım alanı 865 m dir. Aylık toplam kira geliri; 865 m 8 kat 0 $ = $ Çelik yapının betonarme yapıya göre fazladan aylık kira getirisi; = $ dır. 5.4 Yatırımın Geri Dönüş Hesabı Mevcut Betonarme Yapı İçin Hesap Betonarme yapının toplam maliyeti $ dır ve aylık toplam kira geliri $ dır. Buna göre yatırılan bu bedelin geri dönüşü = 1.7 ay dır Tasarlanan Çelik Yapı İçin Hesap Çelik yapının toplam maliyeti $ dır ve aylık toplam kira geliri $ dır. Buna göre yatırılan bu bedelin geri dönüşü = 19.1 ay dır Betonarme yapının çelik yapıya göre daha fazla olan yatırımın geri dönüş süresi; =.6 ay dır. 165

186 SONUÇLAR VE TARTIŞMA 1 ) Mevcut yapının toplam ağırlığı ton, 1 m ağırlığı.15 ton dur. Tasarlanan yapının ise toplam ağırlığı ton, 1 m ağırlığı ise 0.64 ton dur. Bu rakamlara göre tasarlanan çelik yapı mevcut betonarme yapının üçte birinden daha hafiftir. ) Tasarlanan yapıda toplam 947 ton çelik kullanılmıştır. Buna göre 1 m için harcanan çelik miktarı 98 kg dır. 3 ) KAT X Y GKÖX GKÖY 8.NORMAL 0,1684 0,035 0, , NORMAL 0,1656 0,1983 0, , NORMAL 0,163 0,195 0, , NORMAL 0,1588 0,186 0, , NORMAL 0,1550 0,1795 0, , NORMAL 0,1510 0,173 0, , NORMAL 0,1467 0,1658 0, , NORMAL 0,141 0,1613 0, , NORMAL 0,1374 0,1558 0, , NORMAL 0,133 0,1484 0, , NORMAL 0,17 0,1403 0, , NORMAL 0,119 0,1349 0, , NORMAL 0,1164 0,188 0, , NORMAL 0,1108 0,145 0, , NORMAL 0,1049 0,105 0, , NORMAL 0,0990 0,1150 0, , NORMAL 0,099 0,1090 0, , NORMAL 0,0867 0,101 0, , NORMAL 0,0805 0,0940 0,0004 0, NORMAL 0,0741 0,0865 0, , NORMAL 0,0678 0,0793 0, , NORMAL 0,0613 0,071 0, , NORMAL 0,0549 0,0645 0, , NORMAL 0,0483 0,0580 0, , NORMAL 0,0417 0,054 0,0010 0, NORMAL 0,0349 0,0461 0, , NORMAL 0,057 0,0384 0, , NORMAL 0,0180 0,077 0, , ZEMIN 0,0081 0,0139 0, ,

187 Yukarıdaki tabloda maksimum kat deplasmanları ve göreli kat ötelemeleri görülmektedir. En büyük yatay deplasman en üst katta, X doğrultusunda m, Y doğrultusunda m dir. TS648 de verilmiş olan yatay tepe deplasman sınırı, h o h0 yapı yüksekliği olmak üzere verilmiştir. Buna göre; 500 h max = m < = = 0.06 m En büyük göreli kat ötelemesi X doğrultusunda 3. normal katta , Y doğrultusunda 10. normal katta dur. Her bir katta göreli kat ötelemesi sınırı TS648 e göre h kat yüksekliği olmak üzere h, TDY ye göre ise m ve R 300 taşıyıcı sistem davranış katsayısı olmak üzere 0.0 dir. Buna göre; R max h 3.3 = < = = h max = < h max 0.0 = < = h 8 4 ) Yapıda, TDY de belirtilmiş olan düzensizlik durumları aşağıda belirtildiği gibi bulunmamaktadır; A1 Burulma Düzensizliği: Birbirine dik iki deprem doğrultusunun herhangi biri için, herhangi bir katta en büyük göreli kat ötelemesinin o katta aynı doğrultudaki ortalama göreli ötelemeye oranını ifade eden Burulma Düzensizliği Katsayısı η bi nin 1. den büyük olması durumu yapıda aşağıda belirtildiği gibi bulunmamaktadır. ( ) ( ) η bi = i max i ort 1 ( ) = ( ) + ( ) [ ] i ort i max i min X Doğrultusu için; η bi = = < 1. 1 ( ) + 167

188 0.035 Y Doğrultusu için; η bi = = < 1. 1 ( ) + A Döşeme Süreksizlikleri: I Merdiven ve asansör boşlukları dahil, boşluk alanları toplamının kat brüt alanının 1/3 ünden fazla olması durumu yapıda aşağıda belirtildiği gibi bulunmamaktadır. A = 4 3 = 768 m A b = ( ) = 43.3 m Ab = = < = 0.33 A II Deprem yüklerinin düşey taşıyıcı sistem elemanlarına güvenle aktarılabilmesini güçleştiren yerel döşeme boşlukları yapıda bulunmamaktadır. III Döşemenin düzlem içi rijitlik ve dayanımında ani azalmalar yapıda bulunmamaktadır. A3 Planda Çıkıntılar Bulunması: Bina kat planlarında çıkıntı yapan kısımların birbirine dik iki doğrultudaki boyutlarının her ikisinin de, binanın o katının aynı doğrultulardaki toplam plan boyutlarının %0'sinden daha büyük olması durumu yapıda bulunmamaktadır. B1 Komşu Katlar Arası Dayanım Düzensizliği (Zayıf Kat): Söz konusu durum betonarme binalarla ilgili olduğundan bu yapıda dikkate alınmamıştır. B Komşu Katlar Arası Rijitsizlik Düzensizliği (Yumuşak Kat): Birbirine dik iki deprem doğrultusunun herhangi biri için, herhangi bir i inci kattaki ortalama göreli kat ötelemesi oranının bir üst veya bir alt kattaki ortalama göreli kat ötelemesi oranına bölünmesi ile tanımlanan Rijitlik Düzensizliği Katsayısı η ki nin.0 den fazla olması durumu yapıda aşağıda belirtildiği gibi bulunmamaktadır. ( i / h i) ort η ki = ( / h ) i+1 i+1 ort ( i / h i ) ort veya η ki = ( / h ) i-1 i-1 ort X Doğrultusu için; η ki = = < 168

189 Y Doğrultusu için; η ki = = < B3 Taşıyıcı Sistemin Düşey Elemanlarının Süreksizliği: Taşıyıcı sistemin düşey elemanlarının (kolon veya perdelerin) bazı katlarda kaldırılarak kirişlerin veya guseli kolonların üstüne veya ucuna oturtulması, ya da üst kattaki perdelerin altta kolonlara oturtulması durumu yapıda bulunmamaktadır. 5 ) Bölüm 5 de bulunan maliyet analizinde belirtildiği gibi mevcut betonarme yapının maliyeti $, tasarlanan çelik yapının maliyeti ise $ dır. Görüldüğü gibi çelik yapı maliyeti betonarme yapıdan $ daha ucuzdur. Bu yapıyı çelik ya da betonarme olarak yapma kararını verecek olan yatırımcı, maliyetteki $ lık ucuzluktan dolayı büyük olasılıkla çeliğe yönelecektir. Ayrıca bu kararı verirken sadece toplam maliyeti dikkate almak yerine diğer kriterlerin de dikkate alınmasında büyük fayda vardır. Örneğin bölüm 5..3 den görülebileceği gibi çelik yapının yapım süresi betonarme yapıdan 10 ay daha kısadır ve bölüm 5.3. den görülebileceği gibi çelik yapının aylık toplam kira geliri $ dır. Dolayısıyla çelik yapı yapmayı tercih eden yatırımcı, binasını 10 ay daha erken teslim alacak ve = $ lık gelir elde edecektir. İlk bakışta çelik yapı betonarme yapıdan $ daha ucuza mal oluyor gibi görünmekte iken, daha erken bitmesi sebebiyle elde edilen $ lık gelir de bu hesaba dahil edilirse, çelik yapının = $ daha ucuza mal olacağı sonucuna varabiliriz. Ayrıca çelik yapının bir kattaki net kullanım alanı betonarme yapıdan 55 m daha fazla olduğundan bölüm 5.3. den görülebileceği gibi yatırımcı çelik yapı yaparak her ay $ daha fazla kira geliri elde edecektir. Ayrıca bölüm 5.4. den görülebileceği gibi çelik yapı için yatırımın geri dönüş süresi, betonarme yapıdan.6 ay daha kısadır. 6 ) Mevcut betonarme yapı için temel altında fore kazık sisteminin bulunup bulunmadığı bilgisine ve varsa gerekli projelere ulaşılamamıştır. Tasarlanan çelik yapının mevcut betonarme yapının üçte birinden daha hafif olduğu göz önüne alınırsa, fore kazık sisteminin bulunması durumunda, bu sistemin tasarlanan çelik yapıda çok daha ekonomik olarak çözülebileceği düşünülmektedir. Madde 5 deki maliyet farklarında bu durum da göz önüne alınabilseydi çok daha büyük farklar çıkacağı açıktır. 169

190 7 ) Çelik yapı inşaatının önemli bir kısmı olan imalat bölümü atölye koşullarında gerçekleştirildiğinden, çelik yapı yapılması durumunda betonarme yapıya oranla olumsuz hava koşullarından daha az etkilenilecektir. Ayrıca betonarme yapı inşaatında ortaya çıkan toz, çamur, gürültü gibi çevre kirliliği oluşturan faktörler çelik yapıda yok denecek kadar azdır. Bu da şehrin merkezinde yapılan böyle bir yapıda daha az sorunla uğraşmak ve çevreyi daha az rahatsız etmek demektir. 8 ) Betonarme yapıya yerleştirilen kalın perdeler mimari ihtiyaçlarla uyumlu değildir. Çelik yapıda bu elemanlar olmadığından mimari detayların çözümü daha kolay olacak ve istenildiğinde bölme duvarların değiştirilmesi daha kolay gerçekleşebilecektir. 9 ) Yıllar sonra ihtiyaçların değişmesi ve binanın olduğu alana daha farklı bir yapı yapılması ve binanın yıkılması gerekmesi durumunda, çelik yapı elemanlarının sökülmesi, betonarme yapının yıkılması ve oluşan enkazın araziden uzaklaştırılmasına oranla daha kolay olacak ve hatta bakım yapıldıktan sonra bu elemanlar belki de yeniden kullanılabilecektir. 10 ) Çelik yapı dışmerkez çelik çaprazlı tasarlanmış ve olası bir deprem etkisinde plastik deformasyonların bağ kirişlerinde oluşması öngörülmüştür. Bu sayede deprem hasarları yapının küçük bir kesiminde oluşacak ve hasarlı kirişlerin sökülüp yenilenmesiyle bina kolaylıkla tekrar kullanıma geçirilebilecektir. Aynı durumda betonarme yapıda hasarlar oluşması halinde, yapının yeniden kullanıma geçirilmesi çelik yapı kadar pratik olmayacak, daha uzun süreçli ve pahalı çözümler gerektirecektir. 11 ) Tüm hesaplamalar ve tespitler neticesinde Metrocity yapısı gibi deprem bölgesinde bulunan yüksek katlı bir yapı için, günümüz koşullarında çelik yapı seçiminin daha uygun olacağı düşünülmektedir. Binanın çelik olarak tasarlanmama sebebi olarak; ülkemizde çelik yapıların henüz yaygınlaşmamış olması, dolayısıyla inşaat sektöründe çeliğe yatkınlığın ve eğilimin az olması gösterilebilir. İlerleyen yıllarda ülkemizde, şehirleşmenin ve kalkınmanın bir neticesi olarak yüksek yapıların çoğalacağı ve çelik yapıların yaygınlaşacağı öngörülmektedir. 1 ) Bölüm 3. de görülebileceği gibi yapı kirişleri kompozit olarak tasarlanmıştır. Bu yapının, bu tez kapsamında bulunmayan ayrı bir tasarımı daha yapılmış ve bu 170

191 tasarımda sadece tali kirişler kompozit olarak düşünülmüş, ana kirişler çelik olarak tasarlanmıştır. Yapılan hesaplamalar sonucunda yapıda toplam çelik metrajı 4667 ton bulunmuştur. Daha sonra tüm kirişlerin kompozit olarak tasarlanmasının çok daha ekonomik sonuçlar vereceği düşüncesiyle bu tez kapsamındaki tasarım yapılmış ve toplam çelik metrajı Bölüm 5 de görülebileceği gibi 947 ton bulunmuştur. Kısacası kat kirişlerinin kompozit olarak tasarlanması sayesinde 170 tonluk, yani % 36 lık tasarruf sağlanmıştır. Bu tasarrufun ekonomik getirisi $ dır. 13 ) Bölüm 3.7 de bodrum kat kompozit kolonları hesabı yapılmıştır. Bu bölümdeki hesaplardan görülebileceği gibi kolonların kompozit tasarlanması durumunda çok daha büyük yükleri çok daha ekonomik kesitlerle karşılamak mümkün olmaktadır. Günümüzün en yüksek yapısı olan Taiwan daki 509 m yüksekliğindeki Taipei 101 kulesinde de yapı kolonları kompozit olarak tasarlanmıştır. Tez konusu olan Metrocity binasında da kolonların tamamının ya da belirli bir yüksekliğe kadar olan kısmının kompozit olarak tasarlanmasıyla daha ekonomik sonuçlar bulunabileceği düşünülmektedir. 171

192 KAYNAKLAR [1] Deprem Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik, 006. İmar İskan Bakanlığı, Deprem Araştırma Enstitüsü Başkanlığı. [] TS500, 000. Betonarme Yapıların Hesap Ve Yapım Kuralları, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara. [3] TS498, Yapı Elemanlarının Boyutlandırılmasında Alınacak Yüklerin Hesap Değerleri, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara. [4] TS648, 006. Çelik Yapıların Hesap Ve Yapım Kuralları, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara. [5] Deren, H., Erdoğan, U., Piroğlu, F., 003. Çelik Yapılar,Çağlayan Kitabevi, İstanbul. [6] Odabaşı Y. 1997, Ahşap ve Çelik Yapı Elemanları, Beta, İstanbul. [7] Celep, Z., Kumbasar, N., 000. Deprem Mühendisliğine Giriş Ve Depreme Dayanıklı Yapı Tasarımı, İstanbul. [8] DIN 1055, Deutch Institute of Norme. [9] Özaydın, K., Zemin Mekaniği, İstanbul. [10] ETABS User s Manual, Computers and Structures, Inc. Berkeley, California. [11] Arda, T. S., Yardımcı, N., 000. Çelik Yapıda Karma Elemanların Plastik Hesabı, İstanbul. [1] Arda, T. S., Özgen, A., Seminer Notları, Kompozit Taşıyıcı Elemanlar, İstanbul. [13] The National Building Code Of Canada, Part 4 [14] Nethercot, D. A., 003. Composite Comstruction. [15] Narayanan, R., Steel - Concrete Composite Structures. 17

193 [16] Salıcı, O., Sabancı Center Akbank Kulesi İçin Bir Sistem Analizi, Yüksek Lisans Tezi, İ.T.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul. [17] Gözüaçık, Ç., 006. Çelik Yüksek Yapılarda Dışmerkez Ve Merkezi Güçlendirilmiş Sistemlerin Bir Uygulama Üzerinde Karşılaştırılması, Yüksek Lisans Tezi, İ.T.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul. [18] Özmen, G., Orakdöğen E., Darılmaz K., 000. Örneklerle SAP 000, Birsen Yayınevi, İstanbul. [19] Ersoy U., Özcebe G., 001. Betonarme, Evrim Yayınevi, Ankara. [0] Ersoy U., 1995, Betonarme Döşeme Ve Temeller, Evrim Yayınevi, İstanbul. [1] Doğangün A. 00. Betonarme Yapıların Hesap Ve Tasarımı, Birsen Yayınevi, İstanbul. [] TS4561, Çelik Yapıların Plastik Teoriye Göre Hesap Kuralları, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara. [3] TS3357, Çelik Yapılarda Kaynaklı Birleşimlerin Hesap ve Yapım Kuralları, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara. [4] İMO-01.R-01, 005. Çelik Yapılarda Kaynaklı Birleşim Hesap, Yapım ve Muayene Kuralları, İnşaat Mühendisleri Odası, İstanbul [5] Eryürek İ.B., 004. Çelikler İçin Örtülü Elektrod Seçimi, Askaynak Ticaret A.Ş., İstanbul 173

194 EK A. C m VE C b KATSAYILARI 174

195 EK B. ENKESİT KOŞULLARI 175

196 ÖZGEÇMİŞ Yunus Emre Çağatay, 1981 yılında İstanbul da doğdu. İlk, orta ve lise öğrenimini İstanbul da tamamladı yılında Y.T.Ü İnşaat Fakültesi, İnşaat Mühendisliği Bölümünü kazandı. 003 yılında lisans eğitimini iyi derece ile tamamladı. 003 güz yarıyılında İ.T.Ü Fen Bilimleri Enstitüsü İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı, Yapı Analizi Ve Tasarımı Bölümüne girmeye hak kazandı. Yüksek lisans ders programını 005 yılında tamamladı. Yazar, 003 yılında başladığı yüksek lisans eğitimini sürdürmekte ve özel bir müteahhitlik firması olan Çağatay İnşaat da teknik işler müdürü olarak görev yapmaktadır. 176