BALIKESİR ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK-MİMARLIK FAKÜLTESİ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ÇELİK KAFES SİSTEM TASARIMI DERS PLANI KONULAR 1. Çelik Çaı Siseminin Geomerik Özelliklerinin Belirlenmesi 1.1 Aralıklarının Çaı Örüsüne Bağlı Olarak Belirlenmesi 1.2 Kafes Kiriş Sayısı ve Ara Mesafelerinin Belirlenmesi 1.3 Çaı Planı ve Kesilerinin Çizimi 2. Hesabı 2.1. Yük Analizi 2.2. Saik Hesabı 2.3. Boyulandırılması (Gergisiz, ek gergili, çif gergili durumlarının herbiri gözönünde bulundurulacakır) 2.4. Gergi Çubuğunun Boyulandırılması 2.5. Eklerinin ve Gerber Mafsallarının Teşkili ( saik sisemi gerber kirişi olarak eşkil edilmiş ise) 2.6. -Merek Birleşimlerinin Teşkili (Merek kullanılmış ise) 3. Kafes Sisem Hesabı 3.1. Kafes Sisem Yük Analizi 3.1.1. Zaik Yük Analizi 3.1.2. Kar Yükü Analizi (Sağdan, Soldan ve Tam Yükleme) 3.1.3. Rüzgar Yükü Analizi (Sağdan ve Soldan Yükleme) 3.2. Her Yük Analizi için Kafes Sisemin Saik Analizi (Herhangi bir yönem ile) 3.3. Kafes Sisem Çubuklarının Boyulandırılmasında Esas Alınacak Maksimum ve Minimum Çubuk Kuvvelerinin Bulunması (Süperpozisyon ablosunun hazırlanması) 1. KONTROL 4. Kafes Sisem Çubuklarının Boyulandırılması 4.1. Al Başlık, Üs Başlık, Diyagonal ve Dikme Çubuklarının Boyulandırılması 4.2. Al ve Üs Başlık Ek Hesapları 4.3. ların Üsü Birleşimlerinin Teşkili 4.4. Kafes Sisem İçin Sehim Konrolü 5. Kafes Sisem Düğüm Nokalarının Birleşim Hesapları (1/5 ölçekli çizim ile birlike yapılacakır) 6. Kafes Sisem Mesne Hesapları 6.1. Sabi Mesne Hesabı 6.2. Kayıcı Mesne Hesabı 7. Sabilie Hesapları 7.1. Yaay Sabilie Bağlanılarının Hesabı 7.2. Düşey Sabilie Bağlanılarının Hesabı 7.3. Yaay ve Düşey Sabilie Bağlanılarının Birleşim Hesapları 1
8. Meraj ve Maliye Hesabı 2. KONTROL 9. Çizimler 9.1. Planın 1/100-1/200 Ölçeğinde Çizimi 9.2. Kafes Sisemin Yarısının 1/20-1/25 Ölçeğinde Çizimi 9.3. Düğüm Nokalarının 1/5 Ölçeğinde Çizimleri 9.4. Deay Çizimleri (1/2-1/3-1/5) 9.4.1. Birleşim Deayları 9.4.2. Gergi Çubuklarının Birleşim Deayları 9.4.3. Al ve Üs Başlık Ek Deayları 9.4.4. Sabi ve Kayıcı Mesne Deayları 9.4.5. Sabilie Bağlanılarının Birleşim Deayları PROJENİN TESLİMİ DERS DEĞERLENDİRME KRİTERLERİ Vize: % 40 (Vize Öncesi Konrol: % 30, Yıliçi Sınav Nou: % 70) Final: % 60 (Vize Sonrası Konrol % 30, Proje: % 30, Yıl Sonu Sınav Nou: % 40) Bu dersen başarılı olabilmek için aşağıda belirilen şarların üçünün birden sağlanması gerekmekedir. 1) Konrollerden % 100 (2/2) devam olması, 2) Proje nounun minumum % 50 olması, 3) Bağıl değerlendirmede ağırlıklı oralamanın (vize final) geçer nou sağlaması. KAYNAKLAR Çelik Yapılar, H.Deren, E. Uzgider, F. Piroğlu, Çağlayan Kiapevi, 3. baskı, (2008). Ahşap ve Çelik Yapı Elemanları, Y. Odabaşı, Bea Yayınları, (1992). Çelik Çaı Elemanlarının Ekonomik Çözümleri, Y. Odabaşı, Teknik Kiaplar Yayınevi, (1981). Çelik Yapı Elemanları, E. Keyder, S.T. Wasi, Bizim Büro Basımevi 1. baskı, (2010). Çelik Yapılar Kısa Bilgi ve Çözülmüş Problemler, A. Z. Özürk, Birsen Yayınevi, 4. baskı, (2007). Çelik Yapılar, M. Karaduman, Nobel Yayın Dağıım, 6. baskı, (2010). Srucural Seel Designer's Handbook, R.L. Brockenbrough, F.S. Merri, McGraw-Hill1, (1994). Design of Seel Srucures, E.H. Gaylord, C.N. Gaylord, J.E. Sallmeyer, McGraw-Hill, (1992). Seel Design, W. T. Sequi, Unied Kingdom: Cengage Learning, Fourh Ediion, (2007). TS 648 Çelik Yapıların Hesap ve Yapım Kuralları, (1980) TS 3357 Çelik Yapılarda Kaynaklı Birleşimlerin Hesap ve Yapım Kuralları, (1979). TS 5536 Çelik Konsrüksiyon Projelerinin Çizim ve Tanzimi Kuralları, (1988). TS 498 Yapı Elemanlarının Boyulandırılmasında Alınacak Yüklerin Hesap Değerleri, (1997). İMO-01.R-01/2005 : Çelik Yapılarda Kaynaklı Birleşimler- Hesap, Yapım ve Muayene kuralları, İMO İsanbul Şubesi, Çelik Yapılar Komisyonu, (2005). İMO-02.R-01/2008 : Çelik Yapılar - Hesap Kuralları ve Proje Esasları İMO İsanbul Şubesi, Çelik Yapılar Komisyonu, (2008). Deprem Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Binalar Hakkında Yönemelik, (2007). 2
No: Ders noları hp://w3.balikesir.edu.r/~kurker adresinden hafalık olarak verilecekir. ÇELİK ÇATI SİSTEMLERİNİ OLUŞTURAN BİLEŞENLER Çelik çaı siemleri aşağıdaki bileşenlerden oluşmakadır. Kafes kirişler (lar) Al başlık elemanları Üs başlık elemanları Dikme elemanları Diyagonal elemanları (L, 2L, T, I, ½ Kup I profilleri) lar (I, U profilleri) Taşıyıcı elemanlar Gergi elemanları (φ10, φ12 beonarme çeliği ) Sabilie elemanları (L profili veya lama) (yaay ve düşey sabilie elemanları) Mesneler (Lama, levha, bulon) Çaı örüsü Taşınan eleman (ikincil aşıyıcı) Çaı örüsü (I profil) (I profil) Mesne Sabilie elemanı Gergi elemanı Sabilie elemanı Çaı örüsü (I profil) Gergi elemanı 3
1) Çelik Çaı Taşıyıcı Siseminin Geomerik Özelliklerinin Belirlenmesi 1.1) Aralıklarının Çaı Örüsüne Bağlı Olarak Belirlenmesi Çaı örüsünü aşıyan aşıyıcı eleman aşık olarak isimlendirilir. Çaı sisemi oplam maliyei içinde önemli bir yer uan aşık elemanlarının sayısını en aza indirmek amacıyla, çaı örüsünün aşıma kapasiesinden maksimum oranda yararlanılır. Çaı örüsü ana aşıyıcı eleman olmamakla birlike, kar, rüzgar, buz, insan vb yüklere direk olarak maruz kalması ve bu yükleri yeerli güvenlikle aşık elemanlarına akarması nedeniyle ikincil aşıyıcı eleman olarak adlandırılabilmekedir. Çaı örü iplerinin çeşililiği nedeniyle, örülerin uygulama şekilleri ve yük aşıma kapasielerine bağlı olarak geçebilecekleri maksimum açıklık değerleri, ilgili firmalar arafından verilen eknik kaaloglardan yararlanılarak belirlenir. Buna göre; Öncelikle çaı örüsünün maruz kalacağı maksimum yük belirlenir. Rüzgar ve kar yükleri için TS 498 veya TS EN 1991-1-3 (Kar yükleri), TS EN 1991-1-4 (Rüzgar yükleri) sandarları esas alınmalıdır. Daha sonra bu yüke bağlı olarak örülerin geçebilecekleri en büyük aşık aralığı araşırılır. Örnek Hesap: Çaı örüsü yükü Alüminyum Sandviç Panel için; İlgili eknik broşürden seçilen 50 mm polisren dolgu kalınlığı için P örü = 4,10 kg / m 2 Kar Yükü : Proje İnşaa Yeri : Balıkesir (rakım: 150 m) TS 498 deki Kar yükü Tablosundan (hariasından) P kar = 75,00 kg / m 2 Buz Yükü Balıkesir in Rakımı = 150 m TS 498 e göre; Rakım=150 m < 400 olduğundan buz yükü almaya gerek yokur. (No: Rakım > 400 m olması halinde, TS 498 de verilen buz yükü esas alınacakır. TS 498 de, Buz yükü olarak P buz = 21 kg / m 2 lik yük alınması öngörülmekedir.) Rüzgar Yükü : Yapı yüksekliği H =12.40 m için TS 498 deki Rüzgar Yükü ablosundan, Birim rüzgar yükü q =80 kg / m 2 olarak belirlenir. TS 498 deki Rüzgar Yükü dağılım şemasından, yapı yüzeylerine ekiyecek yükler belirlenir. 4
Soldan Sağa Rüzgar α 0,8q - 0,4q TS 498 deki Rüzgar Yükü dağılım şeması Bu yük dağılımları rapez kafes sisem için uygulanırsa aşağıdaki gibi elde edilir. E yüzeyi F yüzeyi R 0,8q α - 0,4q L 1 Yük dağılımlarının sayısal değerleri hesaplanırsa; L 1 = 16.20 m, h 1 = 2.025m, h 2 = 1,0125 m için α = arcg[(h 1 - h 2 )/(L 1 /2)] = 7,125 o P re = (1,2sinα - 0,4)q = -20,10 kg / m 2 P rf = -(0,4)q =-32,00 kg / m 2 Her iki yüzeyde de emme ekisi olduğundan çaı yükü analizinde hesaba kaılmaz. 20,10 kg / m 2 32,00 kg / m 2 64,00 kg / m 2 32,00 kg / m 2 L 1 (No: Rüzgar yükünün basınç çıkması halinde çaı yükü analizine kaılması gerekir.) Toplam çaı yükü: P = P örü P kar P rüz P buz = 4,17500= 79,1 kg/m 2 5
Çaı örüsüne ai eknik broşürden, yukarıdaki yük değeri ( P = 79,10 kg/m 2 ) kullanılarak maksimum aşık aralığı () belirlenir. aşıklar L Çaı örüsü (Al. Sand. panel) L 1 = 16,20 m için ön hesap: L = L 1 /2(cosα) = 8,163 m P = 79,10 kg/m 2 için eknik broşürden geçilebilecek maksimum aşık aralığı ön = 2,35 m olarak belirlenir. L Göz sayısı n = = 3,47 4 elde edilir. ön Kesin hesabı için, açıklık bu kez göz sayısına bölünür. 6
aralığı: = L = 2,041 m olarak belirlenir. n değeri kullanılarak; a =. cosα = 2,025 m olarak hesaplanır. Sonuç olarak, sisemin aşağıdaki gibi 8 gözlü olarak eşkil edilmesine karar verilmişir. aşıklar = 2,041 m Çaı örüsü (Al. Sand. panel) a = 2,025 m a a a a a a a a L 1 = 16,20 m No: aralığı hesabı yapılırken, panel boyu ve uygulama şekli (bindirme mesafesi vb.) gözönünde bulundurulacak ve minimum zayia olacak şekilde bir çözüm üreilecekir. 1. 2) Kafes Kiriş Sayısının ve Ara Mesafelerinin Belirlenmesi Kafes kiriş olarak eşkil edilen çaı sisemlerinin ekonomik olması için kafes kiriş (makas) aralıklarının 3 8 m seçilmesi uygun olmakadır. Buna göre; ağır çaı örüleri (kalın gazbeon plaklar, kiremi vb.) kullanılması veya büyük kar yükleri ekimesi durumunda 3 m ye yakın açıklıklar, hafif çaı örüleri (al. sand. panel, rapez. levha, eerni vb.) kullanılması ve kar yüklerinin de çok büyük olmaması durumunda 8 m ye yakın açıklıklar kullanılması en uygun çözümü vermekedir. Kafes kiriş aralıklarını belirlerken ekili olan diğer paramereler; saik sisemi (Basi kiriş, Sürekli Kirişler, Gerber Kirişi) ve Üreilen sandar profil boyudur (ihiyaç mikarına bağlı olarak değişebilmekedir.) 7
(I profil) (I profil) (I profil) q kg/m Kafes kiriş aralığı Mesne (makas) saik sisemi Saik sisemleri üç farklı şekilde oluşurulabilmekedir. Bunlar; Mafsallı bağlanı 1) Basi Kiriş 2) Sürekli kiriş a) Tamamı sürekli kiriş Riji bağlanı Riji bağlanı b) İki açıklıklı sürekli kiriş Mafsallı bağlanı 8
c) Üç açıklıklı sürekli kiriş Mafsallı bağlanı Mafsallı bağlanı 3) Gerber Kirişi 1.2.1) ların Basi Kiriş olarak eşkil edilmesi durumunda makas sayısının ve aralıklarının hesabı L 2 = Yapı Toplam Uzunluğu = lar arası açıklık L 2 çaı örüsüne bağlı olarak seçilir. L 2 = n * ifadesi ile Basi kiriş sayısı : n =... ade olarak belirlenir. Bulunan n değeri ekrar (L 2 = n * ) ifadesinde yerine konursa; =... m olarak bulunur. Kafes Kiriş Sayısı = n 1 olarak belirlenir. 9
1.2.2) ların Sürekli Kiriş olarak eşkil edilmesi durumunda makas sayısının ve aralıklarının hesabı L 2 = Yapı Toplam Uzunluğu = lar arası açıklık a) İki açıklıklı sürekli kiriş için hesap q kg/m L 2 çaı örüsüne bağlı olarak seçilir. L 2 = 2*n * ifadesi ile İki açıklıklı sürekli kiriş sayısı : n =... ade olarak belirlenir. Bulunan n değeri ekrar (L 2 = 2*n * ) ifadesinde yerine konursa; =... m olarak bulunur. Kafes Kiriş Sayısı = 2n 1 olarak belirlenir. b) Üç Açıklıklı Sürekli Kiriş çaı örüsüne bağlı olarak seçilir. L 2 = 3*n * ifadesi ile İki açıklıklı sürekli kiriş sayısı : n =... ade olarak belirlenir. Bulunan n değeri ekrar (L 2 = 3*n * ) ifadesinde yerine konursa; =... m olarak bulunur. Kafes Kiriş Sayısı = 3n 1 olarak belirlenir. c) Tamamı Sürekli Kiriş Sabi düşey yük (q kg/m) L 2 _ Şemaik Momen diyagramı ql 2 o 11 ql 2 o 16 10
Yukarıda göserildiği gibi, kenar açıklık momenleri ora açıklık momenlerinden büyükür. asarımının ekonomik olması için iki farklı çözüm uygulanabilir., ora açıklık momenine (q L 2 o /16) göre asarlanır, sadece kenar açıklıklarda ilgili momeni (q L 2 o /11) karşılayacak şekilde aşığa akviye yapılır. Kenar açıklıklar, momen değerleri ora açıklık momenine eşi olacak şekilde daralılır ve kafes kiriş aralıkları buna göre belirlenir. İkinci alernaif için hesap çaı örüsüne bağlı olarak seçilir. 2 2 ql k qlo = eşiliğinden yararlanarak L k ve arasındaki oran belirlenir ve bunlar 11 16 L 2 = 2*L k n * ifadesinde yerine konularak ora açıklık sayısı : n =... ade olarak belirlenir. Bulunan n değeri ekrar yukarıdaki ifadede yerine konularak; =... m ve L k =... m olarak elde edilir. Kafes Kiriş Sayısı = n 3 olarak belirlenir. Sabi düşey yükler (q kg/m) L k L k ql 2 k 11 ql 2 o 16 L 2 ql 2 k _ 11 Şemaik Momen Diyagramı 11
1.2.3) ların Gerber Kirişi olarak eşkil edilmesi durumunda makas sayısının ve aralıklarının hesabı Gerber kirişlerde de, amamı sürekli kirişe uygulanan kenar açıklıkları azalarak momenleri eşileme yaklaşımı aynen uygulanır. Gerber kirişlerde sürekli kirişlerden farklı olarak, mafsal yerlerinin belirlenmesi gerekmekedir. Gerber kirişlerde mafsallar sabi düşey yüklerden oluşan momen değerlerinin sıfır olduğu kesilere yerleşirilmekedir (Bkz. Yapı Saiği-I Cil 1, A. Çakıroğlu, E. Çemeli). Sabi düşey yükler (q kg/m) L k L k L 2 _ Şemaik Momen Diyagramı ql 2 k 10.45 ql 2 o 16 1.3) Çaı Planı ve Kesiinin Çizimi Belirlenen kafes kiriş sisemi ve kafes kiriş aralıkları bir kesi ve plan üzerinde göserilir Planda ek yerleri (mafsallar ve momen akaran ekler) belirilmeli ve ölçülendirilir. Gerber kirişlerde mafsal yerleri de ölçülendirilir. İki ve üç açıklıklı sürekli kirişler, kafes sisemde oluşacak mesne reaksiyonlarını dengelemek amacıyla planda şaşırmalı olarak yerleşirilir. Bu durumda bazı açıklıklarda basi kiriş (bazen iki açıklıklı sürekli kiriş) uygulaması gerekir, bu kirişlerin de ayrıca ahkik edilmesi gerekmekedir. 12
Çaı örüsü adı a a a a a a L 1 KESİT İki açıklıklı sürekli kiriş Sürekli kiriş mafsalının göserimi Üç açıklıklı sürekli kiriş için birleşim yerleri L 2 Sürekli Kiriş riji birleşiminin göserimi Basi kiriş PLAN Gerber kiriş mafsalının göserimi Bu bölümde yararlanılan Kaynaklar Çelik Yapılar, H. Deren, E. Uzgider, F. Piroğlu, E. Çağlayan, Çağlayan Kiapevi, 3. baskı, (2008). Ahşap ve Çelik Yapı Elemanları, Y. Odabaşı, Bea Yayınları, (1992). Çelik Çaı Elemanlarının Ekonomik Çözümleri, Y. Odabaşı, Teknik Kiaplar Yayınevi, (1981). 13