Çelik Ġskeletli Yapım Sistemi

Bu sistem çelik elemanlarla veya bileşenlerle kurulan yapım sistemidir. Çelik konstrüksiyonlu yapım sistemi için kullanılan çelik malzeme yapı çeliği veya yapısal çelik olarak adlandırılır. Yapı çeliği hem çeşitli kesit tesirlerini en ekonomik biçimde aktaracak, hem de gerektiğinde en ekonomik kesitleri elde edebilecek şekil ve boyutlarda imal edilir. Çeliğe şekil verme işlemi haddeleme olarak adlandırıldığı için, çeşitli enkesit şekillerinde üretilen bu tür çelik malzemelere hadde ürünleri denir. Hadde ürünleri dört ana başlık altında incelenebilir:

1) Profiller: Yukarıda belirtildiği gibi çeşitli enkesitlerde ve boyutlarda üretilmişlerdir.

2) Lamalar: Dikdörtgen kesitli bir yapı çeliğidir. Lamalarda genişlik b=12-150mm, kalınlık 60mm arasında değişir (Karabük ürünlerinde b=20-120mm, t=5-32mm arasındadır.).

3) Levhalar: Düz, silindirik, kubbeli ve oluklu olarak imal edilirler. Çelik yapılarda en çok kullanılan levhalarda genişlik b=160-1250mm, kalınlık t=0,45-24mm, uzunluk 1=2-6m arasında olur. Uygulamada 6mm‟den daha kalın olan hadde ürünleri “levha” olarak adlandırılırken;; 5mm‟den daha ince olanları sac olarak adlandırılır.

4) Diğer malzemeler: Özel mesnet parçaları imalatında kullanılan ve bir döküm çeliği olan G.S 52.1 ile, mesnet ruloları imalatında kullanılan C 3 döküm çeliği ve yeni özel mesnet parçalarının imalatına yarayan font‟u bu bölümde sayabiliriz. [10]

ġekil 3.4 : Çelik konstrüksiyonlu yapı

Çelik yapıların tümünde sıcakta haddelenmiş profiller kullanılabilmekle birlikte, özellikle yurt dışında iki veya üç kata kadar yapıların taşıyıcı sistemi için hafif yapı çeliği olarak adlandırılan soğukta şekil verilmiş ince cidarlı profillerin kullanımı oldukça yaygındır. Sıcakta haddelenmiş profillerin ebatları standart ve belirli sayıda iken, soğukta şekil verilmiş profiller istenen ebatta üretilebilmektedir. Ayrıca ağırlıkları çok az olduğundan montajı çok daha kolay ve kısa sürede olmaktadır. Ayrıca bu profiller kullanıldığında yapı taşıyıcı sistemi duvar panelleri halinde fabrikada üretilmekte ve şantiyede çelik kolon-kiriş birleşimi şeklinde değil, duvar

panellerinin birleştirilmesiyle çok daha kısa sürede ve stabil bir yapı oluşturmak mümkün olmaktadır. [11]

Çelik yapıda ana prensip, tüm imalatın fabrika ortamında yapılmasıdır. Şantiyede ya da sahada ise bu elemanların sadece montajı söz konusu olmalıdır ve şantiyede kaynaklı imalattan kaçınılmalıdır.

Çelik yapılar kolon, kiriş ve çubukların birleşiminden oluşurlar. Gerek bu birleşimlerin yapılmasını, gerekse hadde ürünlerinden kolon, kiriş ve çubukların birleşimini sağlayan elemanlar çelik birleştirme araçları olarak adlandırılırlar. Bu araçlar:

1) Sökülebilir birleşim araçları  Bulon

 Cıvata

2) Sökülemeyen birleşim araçları  Perçin

 Kaynaktır.

Çelik Malzemenin Avantajları

1) Mimari açıdan üsünlükler;

 Diğer malzemelerle geçilemeyecek büyük açıklıklar, çelik malzeme kullanılarak geçilebilir.

 Taşıyıcı sistem elemanlarının narinliği ve geniş açıklıkların geçilmesi nedeniyle mekanda tasarruf sağlar.

 Yapıda, kullanış amaçlarına dönük olarak, büyütme veya tadilat istendiğinde kolaylıkla yapılabilir.

 Çok çeşitli birleşim tekniği sayesinde istenilen geometri ve formda yapı yapılabilir.

 Mekanik ve elektrik tesisat kanalları kirişlerde açılan boşluklardan geçirilebilir, bu şekilde kat yüksekliğinden kayıp verilmez.[11]

2) Taşıyıcı sistem yönünden üstünlükleri:

Yüksek mukavemetli bir malzeme olup öz ağırlığının taşıdığı yüke oranı çok düşüktür, bu da yapıda hafiflik getirmektedir. Çelik sünek bir malzemedir.

(betonarmeye göre 18 kat daha sünektir.) Süneklik, elastik davranışın üzerindeki şekil değiştirmelerde enerji yutma yeteneği sağladığından çelik konstrüksiyonlar depreme karşı daha iyi performans gösterirler. Çelik yapıların ağırlıkları betonarme yapılara göre %50 daha az olması nedeniyle zayıf zeminlerde çelik yapı yapılması tercih nedenidir.[11]

3) Uygulama ve inşaat açısından üstünlükleri;  Kuru inşaat tarzındadır.

 Malzeme kalitesi üretici tarafından garanti edilir. Ayrıca, imalatı hava ve şantiye koşullarından etkilenmediğinden ve atölyede yapıldığından büyük ölçüde otomasyondan yararlanılarak zaman tasarrufu, kalite üstünlüğü sağlanır.

 Betonarme gibi kalıp ve iskele istemediğinden montajı kısa sürede yapılabilir.

 Çelik malzeme tümüyle geri dönüştürülebilir bir malzemedir. Çelik bir yapı sökülerek elemanları başka bir yerde aynı amaçla veya daha değişik bir amaçla kullanılabilir.

 Yapı ağırlığının az olması, kolon sayısının azalması, temel maliyetinin düşmesi, sökülüp takılabilir olması, değişikliğe kolayca adapte olabilmesi, mekanik ve elektrik tesisatlarının dağılımında kolaylık ve esneklik sağlaması nedeniyle uygulama ve inşaat açısından tercih edilmektedir.

 Çelik taşıyıcı elemanlar üretim tesislerinde işlendiklerinden, bir yandan montaj hava koşullarından önemli ölçüde bağımsız hale gelirken, öte yandan yapım süresi kısalmaktadır.[11]

Çeliğin Dezavantajları

 Projelendirme, imalat ve montaj aşamalarında nitelikli elemana ihtiyaç duyması,

 Yangına karşı dirençsiz olması,

 Korozyona karşı özel önlemler gerektirmesi,  Fiyatları yüksektir.

Çelik yapılar genel olarak dört grupta ele alınabilirler:

 İskelet konstrüksiyon; yükler çelik kiriş ve kolondan oluşan çerçeve sistemle temellere aktarılmaktadır. Tüm döşeme ve duvarlar bu çerçeve ile taşınmaktadır. Bu tip bir çerçeve sistemle oldukça fazla yüksekliklere çıkılabilmektedir.

 Taşıyıcı duvar konstrüksiyonu; az katlı yapılar için en çok tercih edilen yöntemdir. Çok katlı durumlarda daha kalın kesitlere ihtiyaç duyulduğundan, iki veya üç katlı yapılar için daha ekonomik bir sistemdir. Bu nedenle daha çok konut yapılarında kullanılmaktadır.

 Geniş açıklıklı konstrüksiyon; daha çok hangar, fabrika binası gibi yapılarda ihtiyaç duyulan geniş açıklıkları herhangi bir iskelet sistemle geçmek zordur. Bu nedenle bu açıklıkları geçmek için özel kesitli kirişler, kafes kirişler, kemerler, rijit çerçeveler kullanılmaktadır.

Çelik ve betonarme kombinasyonu; betonarme yüksek binalarda zemin kat kolon boyutlarının çok fazla olması dolayısıyla, betonarme ve çeliğin bir arada kullanıldığı kompoze sistemler daha çok alan kazanımına imkan vermektedir.[1]

Çelik iskeletli yapılarda kullanılan taşıyıcı sistemler yedi ana grupta toplanır: 1. Konsollu yapılar

2. Asma yapılar 3. Çerçeveli yapılar 4. Köprü yapılar

5. Rijit çerçeveli yapılar 6. Cephe çerçeveli yapılar 7. Kafes kirişli yapılar [12]

3.2.2.1. Çelik Ġskelet Konstrüksiyon

Bu sistemde, yapıyı etkileyen yükler kolon ve kirişlerden oluşan çerçeveler tarafından taşınırken; döşeme ve duvarlar farklı şekillerde ve farklı malzemelerle oluşturulabilmektedir. Ancak, söz konusu yapı elemanlarının taşıyıcı sistem ile birlikte çalışacak ve sarsıntı anında taşıyıcı sisteme zarar vermeyecek şekilde dizaynlanması gerekmektedir.

3.2.2.2. TaĢıyıcı Duvar Konstrüksiyonu

Bu sistemde, yapıyı etkileyen yükler duvarlar aracılıyla taşınır ve zemine aktarılır. Çelik profil ve soğukta şekillendirilmiş çeşitli metal profillerin kullanıldığı (çeliğin yanı sıra alüminyum ve kıvırma sac profillerden de oluşturulabilir) taşıyıcı konstrüksiyon gerek atölyelerde panel halinde; gerekse şantiyede dikme ve kirişlerin tek tek birleştirilmesi şeklinde üretilirler. Panelli çözüm, hızlı üretim, kolay montaj ve az işçilik avantajları nedeniyle daha çok tercih edilmektedir.

Duvarların iki tarafı (kontrplak, OSB, metal levha, alçı levha gibi ) duvarın durumuna uygun çeşitli malzemelerle kaplanabilmektedir. Konstrüksiyon boşluklarına ısı yalıtım malzemesi konabilmekte ve su yalıtım malzemesi genellikle panelin dış yüzeyini oluşturan levha üzerine uygulanmaktadır. Paneller döşeme ve çatılarda da uygun nitelikte kaplama yapmak suretiyle kullanılabilmektedir.

Bu sistemin sağladığı avantajlar şu şekilde sıralanabilir;

 Önceden fabrikada üretilen panellerin şantiyede montajı kısa sürede tamamlanmakta ve özel araçlara ihtiyaç olmaksızın monte edilebilmektedir.  Her projeye özel, ölçüsüne göre panel hazırlanabilmektedir.

 Hava koşullarından etkilenmemesi dolayısıyla her türlü hava şartlarında montaj yapılabilmektedir.

 Konstrüksiyon boşluklarına yerleştirilebilen ısı yalıtımı, enerji korunumu sağlamaktadır. Ancak metal malzeme ısı köprüleri oluşturmasına rağmen iki tarafındaki kaplamalar sayesinde büyük kayıplar olmamaktadır.

 Panellerin bünyesindeki boşluklar sayesinde her türlü tesisatın döşenmesi oldukça kolay olmaktadır.

 Taşıyıcı sistemin hafif olması, dolayısıyla yapının hafif olması, yapıya etkileyen deprem yüklerinin az olmasını sağlamaktadır.

 Metal malzemeler tutuşmaz. Bu nedenle bu özellik çeliğin yangına karşı dayanıklı olduğu kanısını doğurmaktadır. Ancak metal malzemelerin yüksek ısıda taşıma özelliklerini kaybetmeye başlayacakları göz ardı edilmemesi gereken bir husustur.[1]