facebook twitter

Taşıyıcı Sistem Elemanları

25.10.2018

Yüksek yapı elemanlarını Kolon, Perde, Kiriş, Döşeme, Temel olarak sınıflandırabiliriz.

KOLON

Betonarme taşıyıcı sistemlerin hemen hepsinde kolon bulunmaktadır. Sadece betonarme perde duvarlardan oluşan sistemlerde kolon bulunmayabilir. Deprem hareketi her iki yönde ve her iki doğrultuda meydana geldiğinden, kolonlar eksenlerine göre simetrik donatılır. Deprem sırasında kolonlardaki basınç kuvvetinde genellikle küçük artma ve azalma görülür. Buna karşılık depremden meydana gelen eğilme momenti, düşey yüklerden doğandan çok daha etkili olabilir.

Ancak normal kuvvetin artmaya devam etmesi halinde eğilme momenti dayanımı azalmaktadır. Buna karşılık, normal kuvvet artarken, güç tükenmesi durumundaki eğrilik, dolayısıyla süneklik sürekli bir şekilde azalmaktadır. Genel olarak eğilme momenti yanında normal kuvvetin bulunması sünekliği azaltır.

Kolon gibi, normal kuvvetin taşınması gereken elemanlarda kesitin büyütülmesi dolayısıyla gerilmenin düşürülmesiyle bu olumsuz durum giderilmeye çalışılır.

PERDE

Düşey yüklerin kolonlar ile taşınmasında genelde sorun ile karşılaşılmaz. Ancak, rüzgâr özellikle de depremin yatay yüklerine karşı yeterli olabilmesi için, kesit boyutlarının aşırı büyük tutulması gereklidir. Bu durumda ise yapı maliyeti artar. Yapının rijitliğini artırarak, ötelenmesini engellemek için taşıyıcı sistemde perde duvarların kullanılması gerekmektedir. Eğilme rijitliği çok büyük olan perdeler, yapıya etkiyen yatay yüklerin büyük bir bölümünü karşılayacaktır. Pek çok yüksek yapıda yatay yüklerin karşılanmasında perdeler etkili bir biçimde kullanılır. Çerçevelerle beraber veya bağ kirişleri ile birleşen perde grupları halinde de kullanılabilirler. Plandaki yerleri ve geometrileri mimari işlevine göre biçimlendiği için davranışları ve çözümlemeleri değişiklikler gösterir. Perdeler, yüksek binalarda, dayanım yanında yanal yer değiştirmeyi sınırlaması yönünden de tercih edilir.

Tek başına bir perde betonarme konsol kolon gibi davranır. Ancak, perdenin ince kesiti yanal burkulma tehlikesini hatıra getirse de, genellikle yüksek binadaki döşemeler yeterli bir yanal rijitlik oluşturarak bu tehlikeyi ortadan kaldırırlar. Perdelerde yatay yüklerden eğilme momenti ve kesme kuvveti oluşurken, düşey yüklerden normal kuvvet meydana gelir. En çok zorlanan kesit tabanda olup, eğilme momenti ve normal kuvvet etkileşimi göz önüne alınarak boyutlandırılır. Perdenin yatay yükleri karşılaması bakımından, kat döşemelerine olan bağlantısı sağlanmalıdır. Baca boşluğu veya merdiven kenarındaki perdeler deprem durumunda, binaya döşemelerle yeterince bağlı olmadıklarından statik sistemin bir parçası gibi çalışmazlar.

KİRİŞ

Kirişler normal kuvvete göre eğilme momentinin çok daha etkin olduğu yapı elemanlardır. Taşıyıcı sistem içinde kirişlerin iki temel görevinden söz edilebilir. Bunlardan birincisi, düşey doğrultuda etkiyen ve döşemeden aktarılan kalıcı/hareketli yükler ile varsa üzerlerindeki duvar yüklerini mesnetlendikleri kolon veya perdelere aktarmaktır. İkincisi ise, özellikle deprem ve rüzgâr nedeniyle yapıya etkiyen yatay yükleri, döşemelerle birlikte düşey taşıyıcı elemanlara aktarmaktır.

Tasarımında kesmenin etkin olduğu bağ kirişleri, iki ayrı perdeyi ve kapı / pencere boşlukları ile bölünmüş perdeleri birbirine bağlar ve deprem durumunda bağlandığı perdeleri beraber çalışmaya zorlar. Yüksek yapılarda çok kullanılırlar. Bağ kirişleri ayrıca iki perde sisteminin rijitliğini artırarak yanal yer değiştirmeleri azaltır. Bu tür sistemlerde bağ kirişlerinde meydana gelen hasarlarla deprem enerjisinin büyük bir bölümü karşılanır. Bağ kirişi hasarı perdedekine göre çok daha kolay onarılabildiği için tercih edilir. Perde ile bağ kirişlerin rijitliklerinin birbirinden çok farklı olması, normal çerçeve çözümlemesinde göz önüne alınmayan etkilerin hesaba katılmasını gerektirir.

DÖŞEME

Döşemeler düşey yükleri taşır ve kirişler aracılığı ile kolon ve perdelere iletirler. Bunun yanında deprem yüklerini düşey taşıyıcı elemanlara dağıtır. Bu durumda döşemeler, düzlemleri içindeki yüklerin etkisi altında bulunur ve yük aktarmaları diyafram davranışı ile ortaya çıkar. Genel olarak döşemeler, düzlemi içinde rijit kabul edilir. Bu durumda yükün düşey elemanlara paylaştırılması tamamen bu elemanların rijitliğine bağlı olur ve döşemenin düzlemleri içinde şekil değiştirmesi ise diğer elemanlara göre ihmal edilir. Bunun karşıtı, döşemenin aşırı şekil değiştirme yapabilir kabul edilmesidir. Ancak, uygulamada bu durumla hemen hemen hiç karşılaşılmaz. Teorik olarak elastik kabul edilen döşemelerde yatay yükün dağıtılması, döşeme rijitliği yanında, düşey elemanların rijitliğine bağlı olarak oluşur. Bu durumda döşemeler, düşey elemanlara yatayda mesnetli sürekli kiriş olarak davranır ve elastik mesnetli sürekli kiriş gibi yaklaşık olarak hesap edilebilirler.

Döşemede yatay yüklerden oluşan, düzlemi içindeki kesme kuvveti ve eğilme momenti etkilerinin bulunmasından sonra, bunların karşılandığının gösterilmesi gerekir. Yatay deprem kuvvetlerinin düşey kolon ve perde elemanlara aktarıldığı bölgelerde ek zorlamalar meydana gelir. Döşemeler bu elemanlara kirişlerle bağlı ve düşey elemanlar planda nispeten düzgün dağıtılmış ise, ek zorlamalar önemli seviyelerde bulunmaz. Ancak, döşemeler kirişsiz ve olmaksızın doğrudan kolon ve perdelere bağlanmışsa, döşemelerin bağlantı bölgeleri daha fazla zorlanır. Ayrıca, bu bölgelerde boşluklar bulunması ilave gerilme yığılmalarına sebep olur. Döşemelerin bu bölgelerinin ayrıntılı biçimde incelenmesi ve bu zorlamaların karşılanması gereklidir. Döşeme ile kolon ve perde gibi düşey taşıyıcılar arasındaki kuvvet iletimi için bu bölgelere gereken ek donatı belirlenmelidir.

Kirişsiz döşemelerin, doğrudan kolon ve perdelere mesnetlenmesi kolon ve perde etrafındaki döşeme bölgesinde kesit etkilerinde önemli artışlar oluşturur. Bu etkilerin güvenli bir şekilde karşılanması gerekir. Benzer durum, kirişleri döşeme kalınlığı içinde kalan dişli döşemelerde de söz konusu olur. Özellikle deprem momentlerinin büyük olduğu alt katlarda kiriş kesitlerinin büyütülmesi gerektiğinden derinliği küçük olan geniş kirişler ortaya çıkmakta bu ise kirişsiz döşemelerde söz konusu olan sorunları ortaya çıkarmaktadır.

TEMELLER

Yapıya etkiyen yükler, kolon ve perde duvarlar vasıtasıyla temellere ve zemine aktarılmaktadır. Zemine aktarılan yükler nedeniyle temel altındaki zeminde gerilme meydana gelecektir. Zemin gerilme değerleri, temel tabanında oluşan gerilme değerinden daima büyük olmalıdır. İyi bir temel tasarımında taşıma gücü, oturma, yeterli dayanım, yeterli süneklik ve ekonomiklik koşulunun sağlanması gereklidir. Uygun tasarım için, öncelikle zeminin özelikleri belirlenmelidir. Zeminin özelikleri belirlendikten sonra, yapıya etkiyen yükler ve yapı elemanlarının kesit özelikleri dikkate alınarak uygun temel sistemi seçilir. Daha sonra yapısal çözümlemesi yapılarak kesitlerin yeterli dayanıma ve sünekliğe sahip olup olmadıkları denetlenir. Temelin sünek davranabilmesi için kesme ve ezilme açısından kritik durumun bulunmaması gerekir.


:

:

Demiryolu köprüleri tasarım olarak karayolu köprülerine benz...

Bir zemin kütlesinin statik kayma gerilmesinin, sıvılaş...

Nano ölçek kavramı boyutları 1-100 nm (1nm=10...

Günümüzde, enerji ihtiyacı ve enerji kaynaklarının kullan...

Yüksek yapı elemanlarını Kolon, Perde, Kiriş, Döşe...