Moment Dayanımlı Çerçeveler:

Moment dayanımlı çerçeveler; yatay yüklere birincil olarak elemanlarının eğilme dayanımı ile direnç gösteren, plan düzleminde ızgara bir sistemde birbirine rijit bir şekilde bağlanmış, dikey ve yatay elamanlardan oluşur. Moment dayanımlı çerçeve sistemin yatay yük altındaki tipik deformasyonu Şekil 3.8 ve Şekil 3.9’da gösterilmiştir. Karşı sehim noktası genellikle kolon yüksekliği ile kiriş açıklığının ortasında yer alır.

38

Çerçevenin yatay deformasyonu kesme etkisi de denebilecek kısmen çerçeve gerilmesi kısmen de kolon kısalmasıyla oluşur. Kesme etkisi elemanı tüm yatay deformasyonun yaklaşık %80–90 ı civarında içerir. Geri kalan deformasyon kolon kısalmasından olur (konsol eleman).

Şekil 3.8:: Yatay Yük Altında Moment Dayanımlı Çerçeve-Çerçeve deformasyonu (Schierle)

39

Moment dayanımlı çerçeveler esnekliklerinden dolayı mimari planlamada üstünlüklere sahiptir. Bir moment dayanımlı çerçeve; planlama modülünde minimum sınırlamayla; çekirdeğin içine ya da çevresine; dış ya da iç mekân boyunca yerleştirilebilir. Çerçeve; strüktürün ızgara oluşturan doğası sebebiyle mimari olarak dışavurumcu bir şekilde yorumlanadabilir. Bir moment dayanımlı çerçevenin kolon aralıkları, yerçekimi çerçevesi için gerekli özellikleri taşıyabilir. Aslında çerçevenin üzerinde yer çekimi yükü arttıkça; çelik ağırlığın getirileri için yatay çerçevenin direnci azalır.

Moment dayanımlı çerçevelerdeki elemanların boyutları çoğunlukla; yatay yükler altındaki kabul edilebilir sapma geliştirmek için genellikle dayanımdan ziyade, rijitlikle kontrol edilirler. Yatay sapma hem kolon rijitliği hemde kiriş rijitliğinin bir işlevidir. Etkili bir moment dayanımlı çerçeve için; kiriş açıklığının kat yüksekliğine oranı açısından, kiriş açıklıları genellikle kat yüksekliğinden fazla olduğu için, kiriş ataletinin kolon ataletinden büyük olması gereklidir. Verimli döşeme çerçevesi yerçekimi yükünü yerçekimi çerçevesi, ebatları dayanım için gerekli eleman ebatlarına eşitlenene kadar, moment dayanımlı çerçeveye dağıtır. Moment dayanımlı çerçeve elemanları; yatay savrulma kontrolü için etkin biçimde ölçülendirilirler, yatay kesme için oransal olarak yukarıdan aşağıya boyutsal ve rijitlik olarak artarlar. Yerçekimi yükleri için; kolon boyutları aynen moment dayanımlı çerçevede olduğu gibi yukardan aşağıya doğru artar ancak; kiriş boyutları aynı kalır. Bu değerlendirmeler göz önünde tutulduğunda; hem yatay yüklere hem de yerçekimi yüklerine uygun bir kiriş boyutu yapmak mümkün değildir. En iyi ihtimalle; aradaki fark azaltılabilir. (Beedle ve Rice ,56)

Moment dayanımlı çerçeveler normalde; 20–30 kattan fazla yüksekliği olamayan binalar için verimlidir. Daha yüksek yapılarda verimli olmamasının sebebi; moment dayanımlı çerçevenin yatay yük dayanımını; birincil olarak elemanlarının eğilme dayanımıyla elde etmesidir. Eleman oranları ve malzeme maliyetleri; çelik miktarı/yapı yüksekliği 20/30 kattan sonra verimli olmaya başlamaktadır.

Bilgisayar teknolojilerindeki gelişmeler; yüksek belirsizlikler gösteren moment dayanımlı çerçevelerin hazır analizlerini sağladı. Verimli kılavuzlar ve analiz prosedürleri moment dayanımlı çerçeve elemanlarının ön seçimi için geliştirildi. Bir moment dayanımlı çerçevede; belirli bir deformasyon limit analizinde, en etkili malzeme dağılımını belirleyen iyileştirme teknikleri mevcuttur.

Strüktürel çelik moment dayanımlı çerçevedeki bağlantılar, önemli tasarım elemanlarıdır. Birleşim noktası dönmesi; yatay savrulmanın kayda değer bir oranını

40

oluşturur. Birleşimlerin dayanım ve sünekliği; özellikle sismik yüklere dayanması için tasarlanmış çerçevelerde; hem inşa sırasında hem de tasarımda önemli hususlardır. Yerel piyasanın pratiğini ve kaynaklarını anlamak; performans beklentilerini karşılayan ve inşa etmesi ekonomik olan bir bağlantı tasarlamak için önemlidir (Smith ve Coull ,117).

Çelik moment dayanımlı çerçeveler cıvatalı(bulonlu) ya da tamamen kaynak yapılmış bağlantılardan oluşabilir. Tamamen rijit kaynak yapılmış bir bağlantıyı; gereken sağlamlık, süneklik, dayanıklılık ve güvenirlilikle inşa etmek kolayca yapılabilmektedir. Genelde bulonlu birleşimler ise sahada kaynak yapmak kullanışsız olduğu hallerde kullanılmaktadır. Yarı-rijit bağlantılar; birleşim-moment –dönme özelliklerinin analize dahil edildiği durumlarda kullanılmaktadır. Rijit bağlantılarla karşılaştırıldığında; yarı- rijit bağlantılar; daha kolay monte edilebilen, daha maliyet-etkindir ama performans özellikleri kullanımlarını az katlı yapılarla sınırlar. Rijit ve yarı rijit birleşimler Şekil 3.10’da gösterilmiştir.

Şekil 3.10:Moment Dayanımlı Çerçeve bağlantı tipleri (Beedle ve Rice)

Betonarme çerçeveler; monolitik inşa edilmiş bağlantıların moment dayanımlı çerçeveye ideal olarak uyması üstünlüğüne sahiptir. Beton moment dayanımlı

41

çerçevelerdeki güncel gelişmeler; beton özelliklerinin gelişmesi, süneklik için donatı detaylandırması ve çerçeve şekillendirme teknolojilerini içerir.

En yeni ilerlemeler, beton-çelik kompozit örgütlenmelerde ortaya çıkmıştır. Çelik ve betonu karıştırmak pek çok fırsat oluşturmuştur. Tipik sistem düzenlemesi; hafif çelik elemanların hızlı bir biçimde çerçeveyi oluşturacak şekilde birleştirilmesi; daha sonra rijitliği ve dayanımı sağlayacak beton ile güçlendirilmesi şeklindedir. Çelik ve betonun avantajları daha üstün bir sistem için bir araya getirilmiştir. Sönümleme ve eksenel dayanım çelik çerçeveye beton eklenerek; dayanıklılık ve süneklik, beton çerçeveye çelik profiller eklenerek geliştirilebilmektedir. Bir kompozit moment dayanımlı çerçevede; çeliğin hızlı kurulma avantajlarından ödün vermeden betonun yararlı özellikleri korunur.

Japonya’da; moment dayanımlı çerçeve ilk defa 1960’larda kullanılmıştır. O zamana kadar sismik teknoloji, moment dayanımlı çerçevelerin kullanımına izin verecek kadar gelişmemişti. Sismik yüke maruz kalan çerçevelerin, etkili düğüm noktası dayanımı ve süneklikle beraber elastik şartların ötesinde yüklendiğinde eleman dayanıklılığına da ihtiyacı vardır. Moment dayanımlı çerçeveler, hareketli yükler altında esneme ötesinde de özelliklerini koruyabilmelidirler. Diğer yatay yük dayanımlı sistemlerle karşılaştırıldığında, inelastik aralığındaki performansları sebebiyle sismik alanlarda kullanılmaya çok uygundurlar. Dahası Moment dayanımlı çerçeveler yüksek seviye yedekli olduğu için; bir ya da daha fazla elemanı işlevsizleştiğinde dahi yerinde durmaya devam ederler. Moment dayanımlı çerçeveler sismik yükler için tasarlandığında kolonların kirişlerden daha güçlü olması gerekir. Bu “ güçlü kolon zayıf kiriş” olarak adlandırılan teori plastik sismik yük yüklemesinde sağlamlığı sağlar (Beedle ve Rice ,57).