PROSTEEL 2015 STATİK RAPORU

Transkript

1 PROSTEEL 2015 STATİK RAPORU Bu rapor çelik yapıların yaygınlaşması anlamında yarışma düzenleyerek önemli bir teşvik sağlayan Prosteel in 2016 Çelik Yapı Tasarımı Öğrenci Yarışması için hazırlanmıştır. Giriş 18.yy ın başlarından itibaren inşaat alanında kullanılan çelik, 20.yüzyıl başlarında kaynaklı birleşimlerle uygulama alanına girmesiyle kullanımı daha da yaygınlaşmıştır. depreme dayanıklı yapıların tasarımı ve özellikle yeni yapılacak olan yapılardaki yapısal sistemlerde çelik önemli bir yer almaktadır. Çelik yapılar ülkemizde konutlardan çok, genellikle geniş alanlara ihtiyacı olan endüstriyel binalar, büyük açıklıklı köprüler, spor salonları, sergi ve konferans salonları için kullanılmaktadır. %100 geri dönüştürülebilen yapısal çelik, yüksek dayanımı ve yüksek sünekliğinden dolayı yapılarda çeşitli oranlarda çelik sistemler kullanılmaktadır ve bu doğrultuda konutlarda da çelik kullanımına olan ilginin artmış olması önemli bir gelişmedir.statik yeterliliği, tasarımda sağladığı olanaklar ve belirli standartlara sahip olması yaygınlaşmasında büyük önem taşımaktadır ve bu yaygınlaşma inşaat ve mimarlık sektörünü etkilemektedir. Tasarım adımları Tasarım ilkeleri işlevsel tasarım ve taşıyıcı sistem tasarımı olarak iki bölümde incelenebilir. İşlevsel tasarımda çevreyle olan etkileşim ve yapılacak yapının işlevine uygun iç ve dış tasarım dikkate alınırken taşıyıcı sistemin tasarımında ise işletme yüklerini güvenle taşıyacak elemanların estetikle beraber seçimi gerekir. Tasarımın adımları; çevresel analiz, planlama, ön tasarım süreci, yüklerin saptanması, ön boyutlama, analiz(yüklerin ve sistemin modellenmesi, iç kuvvetlerin ve yer değiştirmelerin saptanması), değerlendirme (dayanım ve işletme koşullarının kontrolü; sonucun optimum tasarım kriterleriyle uyumunun belirlenmesi), gerekiyorsa yeniden tasarım ve sonuç şeklinde özetlenebilir. Amaç ve Kapsam Mimaride sağladığı avantajları yanı sıra mühendislik açısından da oldukça dayanıklı olduğundan dolayı çelik kullanımı teşvik edilmiştir. Sürdürülebilirlik, farklı konstrüksiyon sistemleri uygulanabilirliği ve dayanımı oldukça güçlüdür. Raporda mimari projesi hazırlanan projemizin statik anlamda uygulanabilir olduğu, istenilen kriterleri karşıladığı çeşitli hesaplara dayanarak gösterilmiş ve tasarlanan yapının deprem, rüzgar, kar ve hareketli yükler gibi çeşitli yükler altında nasıl davrandığını incelenmiştir.

2 Sistemdeki çelik profillerde Borusan Mannesmann ürünleri ve yetersiz kalındığı bölümlerde İzocam Tekiz ürünleri kullanılmıştır. Mevcut Standartlar Türkiye de, bugün çelik binaların tasarım ve yapımı aşamasında kullanılan temel standartlar TS 648, TS 4561 ve kaynaklı bileşimlerin hesabında kullanılan TS 3357 dir. Çelik yapılarla ilgili diğer standartlar ise profiller ve bulon tipleri gibi yapısal eleman ve birleşimlerle ilgilidir. Ayrıca, bütün yapı tipleri için geçerli olan, bina yükleri ile ilgili standart TS 498 ve DBYBHY 2007 de bulunmaktadır.ts 648, yapısal çelik tasarımında güvenlik gerilmeleri yöntemine gore hesap yaparken; TS 4561, 1-2 katlı binaların tasarımı için taşıma gücü yöntemine göre hesap yapmaktadır. Diğer taraftan, Eurocode 3 ve Eurocode 8 gibi Avrupa standartları, ASD, LRFD ve depreme dayalı tasarım için FEMA, ATC gibi Amerikan standartları ülkemizde de gerek üniversitelerdeki araştırmalarda ve gerekse çelik tasarım ve yapım firmaları tarafından da uluslararası işlerde kullanılmaktadır. Projemiz,TS 498 ve DBYBHY 2007 temel standartları esas alınarak hazırlanmış ve dikkat edilmesi gereken noktalar vurgulanmıştır. Projenin uygulanacağı yerin konumu ve kabul edilen yapısal parametreler; Projenin uygulanacağı il: BOLU,MUDURNU Bulunduğu deprem bölgesi: 1 (DBYBHY 2007 e göre ) Proje alanının denizden yüksekliği: 840m Zemin Sınıfı: Z3 Kat Sayısı:1+1 Kat Yüksekliği: 4.5m(Otopark alanı) + ortalama 4.5 (Pazar alanı) Bu raporda, mimari projede bulunan çelik strüktür incelenmiştir. Resim 1

3 Yükler Yük Durumları Yüklemeler; yapı üzerindeki kuvvet, basınç, mesnet yer değiştirmesi, ısıl etkiler, zemin ivmesi ve buna benzer etkilerin bir ifadesidir. Ülkemizde; esas alınacak yüklerin hesap değerleri TS standardı ile verilmektedir. Bu bildirde; çatı örtüsü ağırlığı, kar yükü, buz yükü, rüzgâr yükü, deprem yükü ve bu yüklerin birbirleri ile etkileşimleri, hareketli yük ve bu yüklerin her birinin yük durumu tarif edilmiştir. İsteğe bağlı olarak sınırsız sayıda yük durumu tanımlanabilir. Genelde hareketsiz yük, hareketli yük, rüzgar yükü, kar yükü, ısıl genleşme yükleri ve diğer yük türlerinin her biri için ayrı yük durumları tarif edilir. Uygulama şekillerinden kaynaklanan farklar veya boyutlama amacındaki farklılıklardan dolayı bağımsız olarak değişkenlik gösteren yükler için farklı yük durumları tarif edilmelidir. Bir nesneye atanan yük değeri aynı zamanda bu yüklemenin yük tipini (kuvvet mi, yer değiştirme mi, ısı mı olduğunu), şiddetini ve yönünü (eğer uygulanabilirse) tanımlarlar. Her bir nesneye birbirinden farklı birden fazla yük durumuna ait yüklemeler yapılabilir. Yapının herhangi bir yükleme durumuna tepkisini hesaplamak için analiz durumu tanımlanıp, çalıştırılmalıdır. Bu aşamada yükleme durumun statik mi yoksa dinamik mi uygulanacağı, yapının doğrusal mı doğrusal olmadığı kabul edilerek mi analiz edileceği de tariflenir. Aynı yükleme durumu farklı analiz seçeneklerinde farklı şekillerde uygulanabilir. Rüzgar Yükü Projenin alanın spesifik olarak rüzgar alan ya da almayan bir bölge olup olmadığı belirlenememiştir. Bundan dolayı rüzgar yükü hesaplarında TS 498 de belirtilen limitler içerisinde hesaplamalar yapılacaktır.

4 TS498 Çizelge 5 te de görüldüğü üzere, yapı için verilen emme 0.8 dir. TS 498 de Rüzgar yönüne dikey yüzeyler için alınacak C değeri resim 2 da görüldüğü üzeredir. Dolayısıyla bu paramatreler ışığında hesaplanaan rüzgar yükü W=1,25 dir.

5 Hareketli Yük Hareketli yük belirlenmesinde diğer yüklerde olduğu gibi TS 498 den yararlanılmıştır. TS 498 Çizelge-7 ye göre konut tipi yapılarda hesaba katılması gereken hareketli yük 5 kn/m2 dir. Rüzgar ve Kar Yükü hesaplarında olduğu gibi hareketli yük hesabında da toplam alan hesaplanıp bu hesaplanan alana gore yük kn cinsinden hesaplanmıştır.

6 Kar Yükü Projenin uygulanacağı ilin Bolu olması sebebiyle kar yükü hesabı yapılmıştır.

7 Resim 4 te görüldüğü gibi (TS 498 Çizelge-4) yapının denizden yüksekliği ve bölgesi göz önünde bulundurulduğunda zati kar yükünün yukarda belirtildiği gibi 1,25 kn/m2 olduğu anlaşılmaktadır. Yine Resim 4 te görüldüğü üzere ( TS 498 Çizelge-3) çatı eğimi 71 derece olduğu için azaltma değeri 1 alınacaktır. Toplam Kar yükü =75 kn/m² Deprem Yüklemesi G + Q G + Q ± Ex ± 0.3Ey G + Q ± 0.3Ex ± Ey 0.9G ± Ex ± 0.3Ey 0.9G ± 0.3Ex ± Ey Materyal Endüstri yapılarının statik yükler ve rüzgâr yükleri altında projelendirilmesinde TS 498 (Yapı Elemanlarının Boyutlandırılmasında Alınacak Yükler), TS 648 (Çelik Yapıların Hesap ve Yapım Kuralları), ve TS 3357 (Çelik Yapılarda Kaynaklı Birleşimlerin Hesap ve Yapım Kuralları) kullanılmıştır; 1+1 katlı yapının statik yükler ve deprem yükleri altında projelendirilmesinde ise standartlar uygulanmıştır.