Kolon-Kiriş Birleşimleri:

Özellikle yüksek çelik yapılarda, önceki konularda değiĢik tipleri incelenmiĢ olan döĢemeler, üzerlerine gelen yükleri çelik döĢeme kiriĢleri vasıtasıyla kolonlara iletirler (ġekil 5.30).

ġekil 5.30 – Kolon-kiriĢ birleĢimi bileĢenleri [Türk Yapısal Çelik Derneği, 2001] Kolonların taĢıdığı, alt yüzeyi kolonun üst yüzeyinden daha geniĢ olan ve bir kiriĢin yükünü kolona aktarmak için kiriĢle kolon arasına yerleĢtirilen taĢıyıcı parçaya “kolon baĢı” adı verilmektedir (ġekil 5.31) [Hasol, 1993]. Sistemin montajı sırasında kolon baĢlarını montaj kiriĢleri yardımı ile tesbit etmek gerekmektedir. ĠnĢaatın ilerleyen safhalarında bu kiriĢler genellikle döĢeme sistemi bünyesine gömülecek Ģekilde düĢünülmelidir (ġekil 5.32).

ġekil 5.32 - Kolon yüzeyindeki levhanınkiriĢin baĢlık levhasına bulonlanması [Wardenier, J. ve diğ., 2001]

Sütun baĢının oluĢturulmasında göz önünde bulundurulması gereken en önemli husus kolonun üzerine oturan kiriĢten gelen yüklerin sütuna merkezi bir Ģekilde kolona iletilebilmesidir. Bunu sağlamak için, kolonun baĢ levhası ile kiriĢin alt baĢlığı arasına dar bir lama demirinden kesilen bir basınç parçası, diğer bir deyiĢle “merkezilik parçası” yerleĢtirilmesi gerekir (ġekil 5.33). Böylelikle, kiriĢten kolona geçecek olan yüklerin merkezilik parçası ve baĢ levhası yoluyla en kısa yoldan kolon profiline geçer (ġekil 5.34) [Ardan, 1973]. KiriĢin üzerinde birleĢen kolonlar olması durumunda bu merkezilik parçasının daha geniĢ yerleĢtirilmesi gerekmektedir. Ayrıca, baĢ levhası ve merkezilik parçasının, kiriĢten gelen yükü kolon enkesitine üniform olarak iletemediği durumlarda 50-70 mm. kalınlığında, üst yüzeyi hafif silindirik olarak ĢekillendirilmiĢ basınç parçaları kullanılması etkili sonuçlar vermektedir.

ġekil 5.33 - Merkezilik parçası [Bresler, 1968]

Daha önce de defalarca bahsedildiği gibi, yüklerin kiriĢlerden kolonlara aktarılması sürecinde en önemli ve hatta hayati husus, yüklerin merkezî olarak iletilmesini

sağlamaktır. Bunu sağlamak amacıyla çelik taĢıyıcı sistem kullanılarak inĢa edilen binalarda genellikle ][ profilinde çift parçalı kolonlar kullanılır. Bu sayede kiriĢlerin kolonun ortasından geçirilebilmesi ve kolaylıkta merkezi yük iletiminin sağlanabilmesidir (ġekil 5.35).

ġekil 5.34 – Kolon-kiriĢ birleĢim örnekleri [Bresler, 1968]

ġekil 5.35 – KiriĢin, iki “[“ kolon arasından geçmesi [Deren, 1995]

(ġekil 5.36)‟de görülen sistemde, bir kolonun üzerine iki kiriĢ oturmaktadır. KiriĢlerin alt baĢlık geniĢlikleri toplamının kolon geniĢliğinden fazla olmasından

dolayı, kolonun üzerine baĢ levhasını monte edebilmek amacıyla kolon yan yüzeylerine köĢebentler perçinlenmiĢtir.

ġekil 5.36 – Kolon üzerine iki kiriĢ oturması [Ardan, 1973]

Bir korniyer üzerine istinat yönteminde kiriĢ, kolon yüzeyinde kaynaklanmıĢ korniyer üzerine oturtulur. Daha sonra da bu korniyer, alt kiriĢ baĢlığına bulonlanır (ġekil 5.37 ve 5.38).

ġekil 5.37 - Kolon yüzeyine kaynaklanmıĢve alt kiriĢ baĢlığına bulonlanmıĢ korniyer [Wardenier, J. ve diğ., 2001]

Diğer bir yöntem ise, kolon yüzeyine dikey ve yatay olarak birleĢtirilmiĢ levhalar vasıtasıyla kiriĢin kolona monte edilmesidir [Ardan, 1973]. Bu yönteme “bir levha kenarına istinat” adı verilmektedir (ġekil 5.38). Burada kullanılan dikey levhalar, kiriĢ gövdesini kolon yüzeyine bulonlar vasıtasıyla birleĢtirmeye yararken, yatay levhalar da, alt kiriĢ baĢlığının oturabileceği bir yüzey yaratmaktadır.

ġekil 5.38 - Kolon yüzeyine dikey ve yatay bağlanmıĢ levhalar [Wardenier, J. ve diğ., 2001]

Bu yöntemin diğer bir farklı uygulaması da, kolon yüzeyine kaynaklanmıĢ bir levhanın kiriĢ gövdesine bulonlanması iĢlemi için, kiriĢi bir korniyerin üzerine oturtmaktır (ġekil 5.39).

ġekil 5.39 - Kolon yüzeyine kaynaklanmıĢ levhanınkiriĢ gövdesine bulonlanması [Wardenier, J. ve diğ., 2001]

Ayrıca; kiriĢ, kolon yüzeyine kaynaklanmıĢ T kesitli bir çelik bağlantı elemanına da bulonlanabilir (ġekil 5.40). Bu birleĢim detayında da, kiriĢ, hizalaması amacıyla kolon yüzeyine bulonlanan bir korniyerin üzerinde yer alabilir.

ġekil 5.40 - Kolon yüzeyine kaynaklanmıĢ T kesitinin kiriĢle bulonlu birleĢimi [Wardenier, J. ve diğ., 2001]

KiriĢlerin birbirleriyle birleĢimlerinde olduğu gibi kolonlarla birleĢimlerinde de korniyerlerle birleĢtirme en fazla kullanılan ve en etkili birleĢtirme yoludur (ġekil 5.41). Bu gibi birleĢimlerde genellikle bulon kullanılması, perçine tercih edilir. Tabii ki bu konu ile ilgili olarak akıldan çıkarılmaması gereken bir nokta da bulonlu bağlantıların her zaman kaynak ve bulonlamanın kombinasyonu Ģeklinde olmasıdır. Bunun hakkında bilgi “bulonlar” konusu altında incelenmiĢti.

ġekil 5.41 – Kolon-kiriĢ birleĢimi açılımı, perspektifi ve görünüĢleri [Allen, 2000]

(ġekil 5.42)„de IP 24‟lük bir kolona, I 42,5‟luk ana kiriĢle I 26‟lık döĢeme kiriĢinin birleĢim detayları görülmektedir. Buradan da anlaĢılabileceği gibi, ana kiriĢler daima kolon profilinin gövdesine birleĢtirilmelidir. KiriĢten kolona geçen yüklerin eksantrizitesi bu Ģekilde önemsiz sınırlara çekilebilir.

ġekil 5.42 – Kolon,kiriĢ detayı plan, kesit ve görünüĢü [Allen, 2000]

Bu gibi detaylarda kullanılan köĢebent üzerine oturtmanın daha önce bahsedilmiĢ olandan farkı; köĢebentlerin burada sadece ana kiriĢlerin montajını kolaylaĢtırmak

için kolon baĢlıklarına perçinlenmiĢ olmalarıdır. Diğer bir deyiĢle, bu tarz kullanılan köĢebentlerin yük almadıkları kabul edilmektedir (ġekil 5.43).

ġekil 5.43 - Kolon yüzeyine kaynaklanmıĢ levhaya ve kiriĢ gövdesine bulonlanmıĢ bir çift korniyer [Wardenier, J. ve diğ., 2001]

Ġki parçalı kolonların kiriĢlere birleĢimleri çok değiĢik biçimlerde gerçekleĢtirilebilmektedir (ġekil 5.44).

ġekil 5.44 – Ġki parçalı kolon ile kiriĢ birleĢimleri [Wardenier, J. ve diğ., 2001] Kolon baĢlığının düzlemsel rijitliğinin küçük olması durumlarında kiriĢ baĢlığının kolona ileteceği noktasal yükler nedeniyle kolon baĢlığı çökebilir ve kolon gövdesinde de burkulma meydana gelebilir. Bu deformasyonu engellemek amacıyla kiriĢ baĢlıkları seviyesindeki baĢlık gerilmelerinin, kolon gövdesine zararı dokunmadan kolonun diğer tarafına aktarılmasını sağlamak üzere platform vazifesi görmesi için diyaframlar kullanılır [Wardenier, J. ve diğ., 2001]. Bu diyaframlar “ara diyafram” (ġekil 5.45a), “iç diyafram” (ġekil 5.45b) ve “dıĢ diyafram” (ġekil 5.45c)

olmak üzere üç çeĢitte incelenebilir. (ġekil 5.46)‟de de, diyafram kullanılarak oluĢturulmuĢ bir çerçevenin iç ve kenar düğümlerine ait çizimler görülebilir.

ġekil 5.45 - KiriĢ-kolon bağlantılarının rijitliğini arttırmak için kullanılan diyaframlar [Wardenier, J. ve diğ., 2001]

ġekil 5.46 – Diyaframlı kolon,kiriĢ birleĢimi [Koçak, 1972]

Kolonlar konusu incelenirken, boru ve kutu kesitli profillerin, yani diğer adıyla kapalı profillerin içine beton doldurulması suretiyle taĢıyıcılığın, yangına karĢı dayanımın vs. arttırılabileceği belirtilmiĢ idi. Bu tip kolon ve kiriĢlerin birleĢtirilme süreçleri, normal boru ve kutu profillerin bağlantı yöntemleri ile benzerlik göstermektedir (ġekil 5.47). ġekillerde görülen birleĢim detaylarında kolondan kiriĢe aktarılan yüklerin doğrudan çeliğe ve arkasında bulunan betona iletilmesi gerekmektedir. Bunun olabilmesi için koĢul ise çelik ile betonun ara yüzeyindeki sürtünme kuvvetinin sağlanabilmesidir.

ġekil 5.47 - Ġçi beton doldurulmul kolonlara ekler.

Yapıya büyük deprem yükleri etkimesi durumunda yeterli dayanımı sağlaması amacıyla kiriĢin üst ve alt baĢlıklarını kolon baĢlığına birleĢtirme amaçlı olarak T kesitli profiller kullanılmaktadır (ġekil 5.48).

ġekil 5.48 – Kolon-kiriĢ birleĢiminde “T” kesitli profil kullanımı [Türk Yapısal Çelik Derneği, 2001]

San Fransisco‟nun Nortridge bölgesinde 17 Ocak 1994 tarihinde meydana gelen ve Richter ölçeği ile 6,7 Ģiddetinde olan deprem sonrasında çelik binalarda yapılan incelemeler sırasında görülmüĢtür ki kaynaklı kolon-kiriĢ birleĢim noktalarında ve kaynağa yakın bölgelerdeki çelik malzeme bünyesinde çatlaklar oluĢmuĢtur. Buradan çıkarılabilecek sonuç da, sismik boyutlandırma yaklaĢımı sonucunda çelik çerçevelerde elastik olmayan davranıĢa izin verilmesi gerekliliğidir. Çünkü deprem hareketinin taĢıyıcı sistem üzerine etkiyen enerjisi inelastik deformasyon yoluyla harcanır ve bu plastik deformasyonun kolonladan çok kiriĢlerde meydana gelmesi uzmanlar tarafından tavsiye edilmektedir. Bunu sağlayabilmek için, kiriĢ baĢlıklarının alanının seçilen bir bağlantı noktasında azaltılması ve böylelikle plastik

mafsal oluĢumunun kolon baĢlığından uzaklaĢtırılması yöntemi kullanılır (ġekil 5.49, 5.50 ve ġekil 5.51) [Türk Yapısal Çelik Derneği, 2001].

ġekil 5.49 – Plastik mafsal oluĢumunu düğüm noktasından uzaklaĢtırma amaçlı çalıĢma [Türk Yapısal Çelik Derneği, 2001]

ġekil 5.50 – Plastik mafsal oluĢumunu düğüm noktasından uzaklaĢtırma amaçlı çalıĢma [Allen, 2000]

ġekil 5.51 – Plastik mafsal oluĢumunu düğüm noktasından uzaklaĢtırma amaçlı çalıĢma [Shanmuyan ve Chao, 1995]

(ġekil 5.52)‟de çeĢitli kolon-kiriĢ bağlantı tipleri görülebilmektedir.

ġekil 5.52 – ÇeĢitli kolon-kiriĢ birleĢimleri [Özgen ve Bayramoğlu, 2002]