Kafes Kirişler:

Yapı bünyesinde geçilmeye çalıĢılan açıklık büyüdükçe kiriĢlerin yüksekliği artar. Buna karĢılık kiriĢin içini yer yer boĢaltmak mümkündür. BoĢaltma sonucunda kiriĢ, çekme ve basınç çubuklarından ibaret hale gelebilir. Böylece basınç ve çekme çubuklarından yapılan kiriĢlere “kafes kiriĢ” adı verilmektedir [Hasol, 1993]. Harris [2000], ise kafes kiriĢleri, çekme ve basınca çalıĢan tekil çubuklardan oluĢturulan taĢıyıcı sistemler olarak ifade etmiĢtir. Diğer bir tanımlamaya göre de kafes kiriĢler, birbirlerine paralel veya paralel olmayan birer alt ve üst baĢlık elemanı ve arada örgü elemanlarıyla kurulmuĢ basit tasarımlara sahip konstrüksiyonlardır (ġekil 4.33) [Wardenier, J. ve diğ., 2001].

ġekil 4.33 – Kafes kiriĢ sistemi [Allen, 2000]

Daha önce Bölüm 3.2.2.2‟de de belirtildiği gibi gerek eksenel basınç ve çekme altındaki üstün statik özellikleri, gerekse de yüksek burulma rijitlikleri sayeseinde kafes kiriĢlerde kullanılmaya en elveriĢli bileĢenler kutu ve boru profillerdir. Bu profiller birbirlerine doğrudan kaynaklama ya da bayrak levhaları (guse) yardımıyla bulonlarla birleĢtirilmesi ile oluĢur (ġekil 4.34). Guse levhalı birleĢimler üretilirken, diyagonal elemanlar yan plakalara bulonlanır (ġekil 4.35). Burada önemli olan husus, geniĢlikleri birbirine uyan profillerin bulunmasıdır. EĢit geniĢlikteki elemanları (ġekil 4.36)‟deki gibi doğrudan birleĢtirmek mümkündür. Boyutlar arasındaki farklar ise bağlantı elemanının yan yüzeylerine kaynatılan plakalar yardımı ile telafi edilir (ġekil 4.37).

ġekil 4.34 - a) Doğrudan kaynaklama, b) Guse yardımıyla birleĢtirme [Wardenier, J. ve diğ., 2001]

ġekil 4.35 - Guse levhalı birleĢimler [Ardan, 1973]

ġekil 4.36 - EĢit geniĢlikteki elemanların birleĢimi [Wardenier, J. ve diğ., 2001]

ġekil 4.37 - EĢit geniĢlik olmayan elemanların birleĢimi [Wardenier, J. ve diğ., 2001]

TaĢıyıcı çubukların birbirlerine bağlandıkları noktalara “düğüm noktası” adı verilir. Bu noktalardaki birleĢimler adi bulonlarla meydana getirilmiĢ olsalar bile, ortaya çıkan büyük sürtünme kuvvetlerinden dolayı rijit kalırlar. Kafes kiriĢ baĢlık çubuklarının eğilmeye çalıĢmaması için, yüklerin düğüm noktalarına tesir ettirilmesi gerekir (ġekil 4.38).

Kafes kiriĢleri oluĢturmak için kullanılan çubuklar “baĢlık çubukları” ve “örgü çubukları” olmak üzere iki grupta incelenirler. Kabaca bir tanımlama yapılması gerekirse, kafes kiriĢin en üstte ve en altta bulunan çubuklar “baĢlık çubukları” olarak isimlendirilir (ġekil 4.39). BaĢlık çubukları da kendi aralarında “üst baĢlık” ve “alt baĢlık” olarak gruplandırılabilir. Özellikle basınca çalıĢan baĢlık çubuklarında malzemenin taĢıyıcılık özelliklerinden daha iyi yararlanabilmek amacı ile, narinlik derecesi 60‟dan fazla olmamalıdır, buna karĢılık, görsel açıdan kötü bir izlenim bırakmamak açısından baĢlığı oluĢturan tüm çubukların yüksekliklerinin mümkün olduğunca aynı olmasına çalıĢılmalıdır. “Örgü çubukları” da üst ve alt baĢlık çubukları arasında yer alan çubuklardır (ġekil 4.40). Bunlar da kendi içlerinde “dikme örgü çubukları” ve “diyagonal örgü çubukları” olarak ikiye ayrılabilir. Söz konusu olan tüm çubuklar tek veya çift gövdeli olarak üretilebilir. Tek gövdeli çubukların bakımları kolaydır. Fakat sağlanması gereken mukavemet değerlerine bağlı olarak hesaplanan enkesitlerin artması sonucunda çift gövdeli uygulamalar kaçınılmaz olmaktadır. Çift gövdeli enkesitlerin dezavantajı ise, çubuğun tek taraflı güneĢe maruz kalması durumunda, farklı ısınmadan ileri gelen gerilme farklarının ortaya çıkmasıdır.

ġekil 4.40 - Dikme ve diyagonal örgü çubukları [OdabaĢı, 1981]

Örgü çubukları kafes kiriĢin baĢlıklarına doğrudan doğruya veya düğüm noktaları yardımıyla birleĢtirilir. Görsel açıdan ele alınması gerekirse, örgü çubuklarının baĢlık çubuklarından daha dar olarak düĢünülmesi gerekmektedir. Örgü çubukları da, baĢlık çubuklarında olduğu gibi tek gövdeli ve çift gövdeli olarak meydana getirilebilir. Kafes kiriĢlerde dikkat edilmesi gereken en önemli nokta, bu sistemi meydana getiren bütün çubukların eksenlerinin aynı düzlem üzerinde bulunmaları zorunluluğudur. Bu düzleme “kafes kiriĢ düzlemi” adı verilmektedir. Sadece çubukların değil, sisteme etkiyen yüklerin de bu düzlemde yer almaları, dikkatten kaçırılmaması gereken bir husustur. Ayrıca, çubukların enkesitlerinin, malzemenin büyük bir kısmı kiriĢ düzlemine paralel bulunacak Ģekilde seçilmelerinin de büyük yararı vardır [Ardan, 1973].

Bir düğüm noktasında birleĢen bütün çubukların ağırlık eksenleri birbirlerini tek bir noktada kesmelidir. Bu nokta “sistem noktası” olarak adlandırılır (ġekil 4.41).

ġekil 4.41 – Sistem noktalarının tayini [Ardan, 1973]

Perçin ya da bulon gibi bağlantı elemanları ile çubuklardan gelen yükleri, baĢlıklarda fazla zorlamaya meydan vermemek için denkleĢtirmek amacıyla düğüm noktalarında “düğüm levhası” (bayrak) adı verilen levhalar kullanılır (ġekil 4.38). Bir düğüm noktasında çubuktan levhaya geçen yük miktarı ile burada kullanılması gereken düğüm levhası alanı doğru orantılıdır. Bu yüzey arttırımı sırasında dikkat edilmesi gereken husus, geniĢlemenin çubuk eksenine simetrik olmasıdır. Fakat düğüm

noktaları gerektiğinden büyük yapılmamalı ve içerlek köĢelerden mümkün olduğu kadar kaçınılmalıdır.

Açık profillerle yapılan kafes kiriĢlerin imalatı, bağ ve ek levhaları kullanılmasından ötürü daha karmaĢıktır (ġekil 4.42). Dolayısıyla, birleĢimlerin oluĢturulması için harcanması gereken kaynak miktarı da nisbeten fazladır. Kısacası, hem malzeme hemde iĢçilik maliyetleri kapalı profillere göre daha fazladır (ġekil 4.43 ve 4.45).

ġekil 4.42- Açık profillerden oluĢturulan bir kafes kiriĢ sistemi [Allen, 2000]

ġekil 4.43 - Boru profillerden oluĢturulmuĢ bir düğüm noktası [Wardenier, J. ve diğ., 2001]

ġekil 4.44- Boru profillerden oluĢturulmuĢ bir düğüm noktası [Wardenier, J. ve diğ., 2001]

Kafes kiriĢler ile ilgili daha fazla bilgi, “5.5.4” numaralı bölümde incelenecek olan çatı konstrüksiyonları baĢlığı altında yer almaktadır.