Çelik Endüstriyel Yapı Tasarımı

(1)

ĐSTANBUL TEKNĐK ÜNĐVERSĐTESĐ FEN BĐLĐMLERĐ ENSTĐTÜSÜ

YÜKSEK LĐSANS TEZĐ Taner EMANET

Anabilim Dalı : ĐNŞAAT MÜHENDĐSLĐĞĐ Programı : YAPI MÜHENDĐSLĐĞĐ

ŞUBAT 2010

ÇELĐK ENDÜSTRĐYEL YAPI TASARIMI

(2)

(3)

ŞUBAT 2010

ĐSTANBUL TEKNĐK ÜNĐVERSĐTESĐ FEN BĐLĐMLERĐ ENSTĐTÜSÜ

YÜKSEK LĐSANS TEZĐ Taner EMANET

(501071110)

Tezin Enstitüye Verildiği Tarih : 05 Şubat 2010 Tezin Savunulduğu Tarih : 05 Şubat 2010

Tez Danışmanı : Yrd. Doç. Dr. B. Özden ÇAĞLAYAN (ĐTÜ)

Diğer Jüri Üyeleri : Doç. Dr. Filiz PĐROĞLU (ĐTÜ) Yrd. Doç. Dr. Nilgün AKTAN (YTÜ)

(4)

(5)

ÖNSÖZ

Sunulan bu tez çalışması, Kocaeli Gebze’de 1. derece deprem bölgesinde yapılacağı varsayılan; üzerinde her iki açıklıkta ikişer adet olma üzere toplamda dört adet taşıyıcı kreni bulunan çelik ağır sanayi yapısının “ĐMO-02, Çelik Yapılar, Emniyet Gerilmesi Esasına Göre Hesap ve Proje Esasları” standartlarına göre tasarımını, hesaplarını ve de imalat çizimlerini içermektedir.

Dünyada 1994 Northridge Depremi-America, 1995 Kobe Depremi–Japonya; Türkiye ‘de 1999 Gölcük Depremi ve Düzce Depremi gibi büyük depremler bizlere sismik aktivitesi yüksek olan yerlerde çelik yapıların önemini bir kez daha göstermiştir. Bu şekildeki büyük depremlerden sonra çelik yapıların deprem davranışları detaylı bir şekilde incelenerek, günümüzdeki en güncel tasarım kuralları oluşturulmuştur. Bu nedenle çelik yapılar, betonarme yapıların davranış belirsizliğine göre daha avantajlı bir durumdadır. Güvenlik unsurunun yanı sıra, ekonomiklik, estetiklik, pratik çözüm üretebilme, hızlı montaj, büyük açıklıkları geçebilme gibi daha birçok neden de çelik yapıları günümüzde vazgeçilmez kılmaktadır.

Ayrıca mekanik özellikleri de çelik malzemenin önemini de bizlere göstermektedir. Yüksek mukavemete sahip olma, büyük şekil değiştirme özelliği, yüksek elastisite modülü, daha az kesitle daha büyük yükler taşıyabilme, fabrika çıkışı nedeni ile yaklaşık olarak aynı kaliteye sahip standart malzeme elde edebilme gibi özellikler çelik malzemesini bizler için vazgeçilemez yapan özelliklerdir.

Endüstriyel yapılar için de çelik malzeme artık neredeyse akla gelen ilk malzemedir. Özellikle de bu tez çalışmasındaki gibi krenli yapılarda ve üzerinde sürekli hareketli makine vs bulunan yapılarda, sürekli ısı değişimine maruz kalan yapılarda vb endüstriyel yapılarında çelik malzeme yukarıda da bahsedilen özellikler nedeni ile en doğru çözüm imkanını bizlere sunmaktadır. Bu tez çalışması bütün bahsedilenlerin doğrultusunda çelik yapıların davranışının daha iyi kavranması ve yorumlanması amacı ile hazırlanmıştır.

Çalışmam süresince yardımını, bilgisini, ilgisini ve de kıymetli zamanını hiçbir zaman esirgemeyen danışmanım Đ.T.Ü. Ahşap ve Çelik Yapılar Kürsüsü öğretim üyesi Yrd. Doç. Dr. Barlas Özden ÇAĞLAYAN ’a; zorlandığım konularda her zaman gönül rahatlığı ile kendilerini soru yağmuruna tuttuğum meslektaşlarım Đnş. Yük. Müh. Erdem DEMĐRKIRAN ‘a, Đnş. Yük. Müh. Cihat ÇUKUR ‘a, Đnş. Yük. Müh. Tansu GÖKÇE ‘ye, Đnş. Müh. Fatih Güneş YILDIRIM ‘a, Đnş. Müh. Samet ŞĐRĐNAT ‘a ve maddi manevi desteklerini hissettirme konusunda cömert davranış göstermekten kaçınmayan ailem ile akrabalarıma teşekkürlerimi bir borç bilirim.

Şubat, 2010 Taner EMANET Đnşaat Mühendisi

(6)

(7)

ĐÇĐNDEKĐLER

Sayfa

ÖNSÖZ ... iii

KISALTMALAR ... ix

ÇĐZELGE LĐSTESĐ ... xi

ŞEKĐL LĐSTESĐ ... xiii

SEMBOL LĐSTESĐ ... xv ÖZET ... xvii SUMMARY ...xix 1. GĐRĐŞ ...1 2. YÜK ANALĐZĐ ... 11 2.1 Sabit Yükler ... 11 2.2 Kaplama Yükleri ... 11 2.3 Kar Yükü ... 11 2.4 Rüzgar Yükü ... 12 2.5 Kren Yükleri ... 12 2.6 Deprem Yükleri ... 12 2.7 Sıcaklık Yükü ... 16 3. HESAP ESASLARI ... 17 3.1 Malzeme Özellikleri ... 17 3.1.1 Mekanik özellikler ... 17 3.1.2 Hesap yöntemi ... 17

3.2 Yük Kabulleri ve Yükleme Halleri ... 18

3.2.1 Gerilme ve stabilite tahkikleri ... 18

3.2.2 Yük grupları ... 18

3.3 Yükleme Durumları ... 18

3.3.1 Esas yükler ... 18

3.3.2 Đlave yükler ... 18

3.3.3 Esas yükleme (EY), (H) ... 18

3.3.4 Esas ve ilave yükleme (EĐY), (HZ) ... 18

3.3.5 En elverişsiz durum yüklemesi ... 19

3.4 Boyutlandırmada Kullanılan Enkesit Alanları ... 20

3.4.1 Kayıplı enkesitler ... 20

3.4.2 Deformasyon hesabında enkesitler ... 20

3.4.3 Faydalı enkesit alanı ... 20

3.4.4 Delik büyüklükleri ... 20

3.4.5 Korniyerlerde (köşebentlerde) ve U profillerinde faydalı genişlik ... 21

3.4.6 Enkesit alanı (F ) ... 21_e 3.4.6.1 Bulonlu ve perçinli birleşimler………... 21

3.4.6.2 Kaynaklı birleşimler………... 22

3.5 Stabilite ... 23

(8)

3.6.1 Çelik kesitlerin sınıflandırılması ... 23

3.7 Tahkikler ... 23

3.7.1 Genel ... 23

3.7.2 Yapılması gereken tahkikler ... 25

3.7.3 Genel gerilme tahkikleri ... 25

3.7.4 Stabilite tahkikleri ... 25

3.7.5 Devrilme tahkiki ... 25

3.7.6 Deformasyon tahkikleri ... 25

4. YAPI ELEMANLARININ BOYUTLANDIRILMASI ... 27

4.1 Aşıkların Boyutlandırılması ... 27

4.1.1 Aşıkların hesabı için yük analizi ... 27

4.1.2 INP120 Đçin aşık hesabı ... 27

4.2 Kuşakların Boyutlandırılması ... 29

4.3 Kren Hesabı ... 30

4.3.1 Kren bilgileri ... 30

4.3.2 Kren ölü ağırlığı (yüksüz durumdaki ağırlık) ... 31

4.3.3 Kren kirişi hesabı ... 31

4.3.3.1 Kren fren kuvvetleri……… 33

4.3.4 Kren kesiti hesabı ... 33

4.4 Kolonların Boyutlandırılması ... 36

4.4.1 HE650A Orta kolon hesabı ... 36

4.4.2 HE280A Örgü çerçeve kolonu hesabı ... 41

4.4.3 HE240A Çerçeve kolonu hesabı ... 46

4.4.4 HE300A Kren kolonu hesabı ... 49

4.4.5 2L60.6 Kolon örgü elemanı hesabı ... 51

4.4.6 2L80.8 Kolon örgü elemanı hesabı ... 52

4.5 Düşey Çapraz Elemanların Boyutlandırılması ... 54

4.5.1 2UPN180 Düşey çapraz elemanı hesabı ... 54

4.5.5 2L60.6 Düşey çapraz örgü elemanı hesabı ... 60

4.6 Çatı Çaprazları ve Yatay Stabilite Elemanlarının Boyutlandırılması ... 62

4.6.1 Boru 159x4 Çatı Çaprazı Hesabı ... 62

4.6.2 Boru 127x4 Fenerlik Çaprazı Hesabı ... 63

4.6.3 Boru 127x4 Yatay Stabilite Elemanı Hesabı ... 65

4.7 Kafes Kiriş Elemanlarının Boyutlandırılması ... 67

4.7.1 2UPN160/12 Kafes kiriş elemanının hesabı... 67

4.7.2 2L60.6 Kafes Kiriş Örgü Elemanının Hesabı ... 69

4.7.3 2UPN140/12 Kafes kiriş elemanının hesabı... 70

4.8 Makas Elemanlarının Boyutlandırılması ... 72

4.8.1 2L.100.10 Alt Başlık elemanının hesabı ... 72

4.8.2 2L120.12 Makas üst başlık elemanının hesabı ... 73

4.8.3 2L60.6 Makas Örgü Elemanının Hesabı ... 74

4.8.4 Makas Örgü Elemanının Hesabı ... 76

4.8.5 Çapraz elemanlara dikme olan aşıkların tahkiki ... 77

5. DÜĞÜM NOKTASI HESAPLARI ... 81

5.1 Makas Bağlantı Hesabı ... 81

5.1.1 Üstbaşlık elemanının bağlantı hesabı (2L120.12/10) ... 81

(9)

5.1.3 Diyagonel elemanın bağlantı hesabı (2L60.6/10) ... 83

5.1.4 Düğüm noktasını oluşturan gövde levhasının hesabı ... 83

5.1.5 Bulonların hesabı ... 83

5.2 Ara Makas Bağlantı Hesabı ... 85

5.3 Makas Alt Başlık Ek Hesabı ... 87

5.4 Makas Kiriş Bağlantı Hesabı (2U160/12) ... 88

5.5 Makas Kiriş Bağlantı Hesabı (2U140/12) ... 91

5.6 Makas Kiriş Örgü Elemanı Bağlantı Hesabı ... 93

5.7 Stabilite Elemanı Bağlantı Hesabı... 94

5.8 Kren Örgü Profilleri Bağlantı Hesabı (2L60.6/10) ... 95

5.9 Kren Örgü Profilleri Bağlantı Hesabı (2L80.8/10) ... 97

5.10 Fenerlik Mesnet Bağlantı Hesabı ... 99

5.11 Çatı Çaprazı Bağlantı Hesabı ... 101

5.12 Aşık Bağlantı ve Ek Hesabı ... 103

5.12.1 Aşık bağlantı hesabı ... 103

5.12.2 Aşık ek hesabı ... 104

5.13 Deprem Çaprazı Bağlantı Hesabı (2U180,2U160) ... 106

5.14 Deprem Çaprazı Bağlantı Hesabı (2U140) ... 108

5.15 Eksantirik Çapraz Elemanda Hesap (2U180,2U160) ... 110

5.16 Eksantirik Çapraz Elemanda Bağlantı Hesabı (2U140) ... 111

5.17 Kren Kirişi Bağlantı Hesabı ... 113

5.18 Kren Bağlantı Detayı Hesabı ... 118

5.19 Ankraj Bağlantı Detayı Hesabı ... 120

5.20 HE240A Kolon Ayağı Bağlantı Hesabı ... 122

6. SONUÇLAR ... 137

KAYNAKLAR ... 141

EKLER ... 143

(10)

(11)

KISALTMALAR

DBYYHY : Deprem Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik DIN : Alman Standartları

SAP2000 : Yapı Analiz Programı

St : Çelik

TS : Türk Standartları

CVN : Charpy-V-Notch (Çentik Testi)

J : Joule

EY : Esas Yükleme

EIY : Esas ve Đlave Yükleme

H : Esas Yükleme

HZ : Esas ve Đlave Yükleme

D : Ölü Yük

SW : Kaplama Ağırlığı

L : Hareketli Yük

Lr : Çatılarda Hesaba Katılacak Hareketli Yükler ve Su Birikmesi ile Oluşan Etkiler

T : Sıcaklık Değişimi ve Mesnet Çökmesi Nedeni ile Oluşan Etkiler, Krenlerde Fren ve Yanal Çarpma Kuvvetleri

E : Deprem Yükü

W : Rüzgar Yükü

SNW : Kar Yükü

DSNW : Kar Birikinti Yükü ĐMO : Đnşaat Mühendisleri Odası

(12)

(13)

ÇĐZELGE LĐSTESĐ

Sayfa

Çizelge 2.1: Etkin yer ivmesi katsayıları ... 13

Çizelge 2.2: Yerel Zemin Sınıfı ... 13

Çizelge 2.3: Bina Önem Katsayısı ... 14

Çizelge 2.4: Hareketli yük katılım katsayısı ... 14

Çizelge 2.5: Çelik Taşıyıcı Sisteme Göre R Katsayıları ... 15

Çizelge 3.1: Çelikler ve Mekanik Özellikleri ... 17

Çizelge 3.2: Kesitlerin genişlik/kalınlık oranları ... 24

Çizelge A.1: ĐMO-02, Tablo 7.8b ... 145

Çizelge A.2: ĐMO-02, Tablo 7.9 ... 145

Çizelge A.5: ĐMO-02, Tablo 7.18a ... 147

Çizelge A.6: ĐMO-02, Tablo 7.18b ... 148

(14)

(15)

ŞEKĐL LĐSTESĐ

Sayfa

Şekil 1.1: Yapının 3 Boyutlu SAP2000 Modeli ...2

Şekil 1.2: Yapının 3 Boyutlu Görünüşünün Bir Bölümü ...2

Şekil 1.3: Yapının Plan Görünüşü ...3

Şekil 1.4: Yapının Ön Kalkan Duvar Görünüşü (A-A Kesiti) ...4

Şekil 1.5: Yapının Makas Kesiti Görünüşü (B-B Kesiti) ...5

Şekil 1.6: Yapının Ara Makas Kesiti Görünüşü (C-C Kesiti) ...5

Şekil 1.7: Yapıda Kren Kirişinin Tespiti ...6

Şekil 1.8: Yapının Yan Kalkan Duvar Görünüşü (D-D Kesiti) ...7

Şekil 1.9: Yapının Orta Aks Kesiti (E-E Kesiti) ...7

Şekil 1.10: Yapının Kren Kirişi Kesiti (F-F Kesiti) ...7

Şekil 2.1: Tasarım Đvme Spektrumu ... 15

Şekil 4.1: Aşık Profili Kesiti ... 27

Şekil 4.2: Kuşak Bağlantı Detayı ... 29

Şekil 4.3: Kren Taşıma Kapasiteleri... 30

Şekil 4.4: Kren Maksimum Yük Durumu... 31

Şekil 4.5: Kren Minimum Yük Durumu ... 31

Şekil 4.6: Kren Maksimum Yük Durumu Đçin Sap2000 Analiz Sonuçları ... 32

Şekil 4.7: Kren Minimum Yük Durumu Đçin Sap2000 Analiz Sonuçları ... 32

Şekil 4.8: Kren Kirişi Zayıf Ekseninde Çarpma Kuvvetlerinden Oluşan Momentler33 Şekil 4.9: Kren Kirişi ve Kren Rayı Özellikleri ... 33

Şekil 4.10: Kren Kirişinin Tutulu Olduğu Noktalar ... 34

Şekil 4.11: Kren Yük Durumları ... 36

Şekil 4.12: Kren Yük Kombinasyonu Örneği ... 36

Şekil 4.13: HE650A Orta Kolon Kesit Özellikleri ... 36

Şekil 4.14: HE650A için i hesabı ... 39yb Şekil 4.15: HE280A Çerçeve Kolonu Kesit Özellikleri ... 41

Şekil 4.16: HE280A Đçin iybHesabı ... 43

Şekil 4.17: HE240A Çerçeve Kolon Kesit Özellikleri ... 46

Şekil 4.18: HE240A Đçin i Hesabı ... 47yb Şekil 4.19: HE300A Kren Kolonu Kesit Özellikleri ... 49

Şekil 4.20: 2L60.6 Kolon Örgü Elemanı Kesit Özellikleri ... 51

Şekil 4.21: 2L80.0 Kolon Örgü Elemanı Kesit Özellikleri ... 52

Şekil 4.22: 2UPN180 Düşey Çapraz Elemanı Kesit Özellikleri ... 54

Şekil 4.26: 2L60.6 Düşey Çapraz Örgü Elemanı Kesit Özellikleri ... 60

Şekil 4.27: Boru 159x4 Çatı Çaprazı Kesit Özellikleri ... 62

Şekil 4.28: Boru 127x4 Fenerlik Çaprazı Kesit Özellikleri ... 63

Şekil 4.29: Boru 127x4 Yatay Stabilite Elemanı Kesit Özellikleri ... 65

(16)

Şekil 4.31: 2L60.6 Kafes Kiriş Örgü Elemanı Kesit Özellikleri ... 69

Şekil 4.32: 2UPN140/12 Kafes Kiriş Elemanı Kesit Özellikleri ... 70

Şekil 4.33: 2L100.10 Makas Alt Başlık Elemanı Kesit Özellikleri ... 72

Şekil 4.34: 2L120.12 Makas Üst Başlık Elemanı Kesit Özellikleri ... 73

Şekil 4.35: 2L60.6 Makas Örgü Elemanı Kesit Özellikleri ... 74

Şekil 4.36: 2L70.7 Makas Örgü Elemanı Kesit Özellikleri ... 76

Şekil 4.37: IPN120+2U80 Takviyeli Aşık Kesit Özellikleri ... 77

Şekil 5.1: Makas Bağlantı Detayı ... 81

Şekil 5.2: Ara Makas Birleşim Hesabı ... 85

Şekil 5.3: Makas Altbaşlık Ek Detayı ... 87

Şekil 5.4: Makas Kiriş Bağlantı Detayı... 88

Şekil 5.5: Makas Kiriş Bağlantı Detayı... 91

Şekil 5.6: Makas Kiriş Örgü Bağlantı Detayı ... 93

Şekil 5.7: Stabilite Bağlantısı Detayı ... 94

Şekil 5.8: Kren Örgü Profili Detayı ... 95

Şekil 5.9: Kren Örgü Profili Detayı ... 97

Şekil 5.10: Fenerlik Düğüm Noktası Detayı ... 99

Şekil 5.11: Çatı Çapraz Detayı ... 101

Şekil 5.12: Aşık Bağlantı Detayı ... 103

Şekil 5.13: Aşık Ek Hesabı ... 104

Şekil 5.14: Deprem Çaprazı Detayı ... 106

Şekil 5.15: Deprem Çaprazı Detayı ... 108

Şekil 5.16: Eksantirik 2U180 Çapraz Elemanı Detayı ... 110

Şekil 5.17: Eksantirik 2U140 Çapraz Elemanı Detayı ... 111

Şekil 5.18: Kren Kirişi Bağlantı Detayı ... 113

Şekil 5.19: Kren Bağlantı Detayı ... 118

Şekil 5.20: Ankraj Detayı ... 120

Şekil 5.21: HE240A Kolon Ayağı Detayı ... 122

(17)

SEMBOL LĐSTESĐ

a : Kaynak dikişi hesap kalınlığı A : Enkesit alanı

f

A : Kirişin flanş enkesit alanı b

A : Kirişin basınç başlığının alanı g

A : Kirişin gövde alanı k

A : Kaynak alanı s

A : Yüksek mukavemetli bulonlarda dişdibi enkesit alanı A(T) : Spektral ivme katsayısı

b : Genişlik

b/t : Başlık narinlik oranı

x y

b ,b : Zımbalama çevresinin “x” ve “y” doğrultusundaki boyutları b

C : Kiriş uç momentlerine bağlı olarak saptanan bir katsayı m

C : Eğilmeli burkulma hesabında uç momentini dikkate alan katsayı d : Kirişin yüksekliği

D : Dış çap

g

D/t : Boru elemanlarda kesit/narinlik oranı d : Eğilme elemanlarında faydalı yükseklik

t

d : Basınç donatısı merkezinden ölçülen beton örtüsü e : Münferit basınç çubuğunun eksenleri arasındaki uzaklık E : Elastisite modülü

Çelik

E : Çeliğin elastisite modülü F : Enkesit alanı

d

F : Bir diyagonel örgü çubuğunun kayıpsız enkesit alanı

f : Sehim

G : Kayma modülü

h : Eleman yüksekliği, kiriş toplam yüksekliği, kolonun eğilme düzlemindeki kesit boyutu, elemanın başlıkları arası mesafe

H : Esas yükler (EY)

HZ : Esas ve Đlave Yükler (EĐY) i : Eylemsizlik yarıçapı

l : Mesnet yükleri arasındaki eleman uzunluğu I : Eylemsizlik momenti, bina önem katsayısı

c

L : Basınç başlığının yanal burkulmasında sınır uzunluk değeri k : Başlığın kenarından gövdenin kenarına olan uzaklık

b

L : Basınca çalışan başlık elemanının yanal olarak tutulmuş uzunluğu c

L : Berkitme boyu katsayısı

M : Eğilme momenti

1 2

(18)

x y

M ,M : “x” ve “y” düzlemindeki moment n : Hareketli yük katılım katsayısı

N : Normal kuvvet

s1

N : Tek tesirli bir bulonun makaslamaya göre taşıyabileceği kuvvet s2

N : Çift tesirli bir bulonun makaslamaya göre taşıyabileceği kuvvet p : Hesaplanan beton basınç gerilmesi

P : Çubuk elemana etkiyen merkezi basınç kuvveti P : Eksenel kuvvet

q : Eleman üzerindeki yayılı yük a

Q : Alan azaltma faktörü s

Q : Azaltma katsayısı

R : Taşıyıcı sistem davranış katsayısı a

R (T) : Deprem yükü azaltma katsayısı

s : Eleman boyu

k

s : Basınç çubuğunun burkulma boyu s : Profil gövde kalınlığı

S(T) : Spektrum katsayısı ae

S (T) : Elastik spektral ivme kx

S : x-x eksenine dik burkulma boyu ky

S : y-y eksenine dik burkulma boyu x

S : x eksenine göre statik moment t : Et kalınlığı

b

t : Başlık et kalınlığı w

t : Gövde et kalınlığı

T : Binanın doğal titreşim periyodu

A B

T ,T : Spektrum karakteristik periyotları

r s

T ,T : Binanın r ‘inci ve s ‘inci doğal titreşim periyotları y : Kesit ağırlık merkezinin koordinatı

σ : Gerilme

em

σ : Emniyet Gerilmesi z

σ : Zemin emniyet katsayısı a

σ :Akma sınır gerilmesi b

σ : Basınç sınır gerilmesi B

σ : Basınç başlığında en büyük eğilme gerilmesi K

σ : Kopma gerilmesi

τ : Kesme (Makaslama) Gerilmesi em

τ : Kesme (Makaslama) Emniyet Gerilmesi t

V : Taban kesme kuvveti β : Burkulma boyu katsayısı

γ : Zımbalamada eğilme etkisini yansıtan katsayı α : Kafes örgülü çok parçalı çubuk

(19)

ÇELĐK ENDÜSTRĐYEL YAPI TASARIMI ÖZET

Bu tez çalışması, Đstanbul Gebze bölgesinde yapılacağı varsayılan “Çelik Endüstriyel Yapı Tasarımı” ‘nı içermektedir. “ĐMO-02, Çelik Yapılar, Emniyet Gerilmesi Esasına Göre Hesap ve Proje Esasları” standartları ile birlikte mevcut olan yönetmelikler ve şartnamelere uygun olarak tasarlanan yapıda gerekli tahkikler yapıldıktan sonra montaja uygun çizimler elde edilmiştir.

Mevcut yapı planda 40,8x100 metre ölçülerinde olup toplamda 4080 m² ’lik bir alana oturmaktadır. ve en üst kotu 14,02 m ’dir. Đki eşit açıklıktan meydana gelen yapıda bir makas boyu 2,02 m, uzunluğu 20,4 m ‘dir. Her iki makasın üzerinde gün ışığından faydalanabilmek için kenarları ışığı geçirebilecek şekilde yerleştirilmiş fenerlikler bulunmaktadır. Yapının boyuna doğrultusu, 10m aralıklı kolonlardan oluşmaktadır. Bu kolonlar kren kirişi ile birlikte makasları da taşıdıklarından örgü kolon olarak teşkil edilmişlerdir. Bununla birlikte yine boyuna doğrultuda her 5m ‘de bir kolondan kolona tutulu örgü kirişe mesnetlenmiş ara makaslar da mevcuttur. Ara makaslar tamamen örgü kiriş tarafından taşınacak şekilde tasarlanmıştır ve her 5m ‘ de bir bulunan kolonlar cephe kaplamasının kuşaklara teşkil edilebilmesi içindir. Yapıda her iki açıklıkta iki adet kren bulunmaktadır ve krenlerin taşıma kapasiteleri 10t ve 20t ‘ dur. Bu şekilde yapı toplamda dört adet taşıyıcı kren içermektedir. Kren bilgileri üretici firma olan ABUS ‘tan alınmıştır ve “ ZLK Double Girder Crane” grubu kullanılmıştır.

Mevcut yapıda kaplama malzemesi olarak üretici firma NUHPANEL ‘in ürünleri kullanılmıştır. Taşıma kapasitelerine göre tablolanan ürünlerden çatı kaplaması ve cephe kaplaması için malzeme olarak poliüretan dolgulu 0,5mm sac kalınlıklı sandavic paneller kullanılmıştır. Yapıya etkiyen rüzgar ve kar yükleri meteorolojik veriler kullanılarak son 30 yılın en büyük değerleri alınmıştır. Gebze bölgesi birinci derece deprem kuşağında olduğundan etkin ivme yer katsayısı 0,40 olarak alınmıştır ve zemin tipi Z3 ‘tür ve yatak katsayısı 30640 _{kN/m ’tür.}3

Yapıda deprem kuvvetlerine karşı stabilite için merkezi düşey capraz elemanlar, rüzgar kuvvetlerine karşı stabilite için de makas düzleminde çapraz elemanlar kullanılmıştır. Ayrıca makaslar arası stabilite için de makaslar stabilite elemanları kullanılmıştır. Böylece yapının ani değişen yükler karşısında stabilite problemi ortadan kaldırılmaya çalışılmıştır.

Yapıda gerekli tahkiklerin yapılabilmesi için kulanılan kombinasyonlar “ĐMO – 02/2008 Çelik yapılarda emniyet gerilmesi esasına göre hesap ve proje esasları” şartnamesinden alınmıştır. Ayrıca birleşim bölgeleri de yine bu şartnamenin önerdiği kombinasyonlara göre kontrol edilmiştir.

Yapının analizi SAP2000 V14.1 ile yapılırken, ilgili imalat çizimleri Tekla Structure V14.1 ve Autocad 2008 programları ile yapılmıştır. Çizimler genel yerleşim planları, birleşim detayları ve kolon temel detayları olarak gruplandırılmıştır.

(20)

(21)

INDUSTRIAL STEEL STRUCTURE DESIGN

SUMMARY

This study includes an industrial structure design which is assumed that will be constructed in Gebze of Istanbul. Blueprints of the structure are created after the structure designed and controlled according to “ĐMO-02, Çelik Yapılar, Emniyet Gerilmesi Esasına Göre Hesap ve Proje Esasları” standarts, valid regulations and requirements.

The construction has the measure of 40,8x100m and totally covers 4080m² on the area which has the 14,02m spot height. The structure occurs two main and equal bays and also one truss has the 2,02m wiegth and 20,4m length. There are two light holes at the top of the trusses which are made of translucent materials to take advantage of the sun light. Long side of the structure comprise columns that are placed periodic 10m. These type of columuns placed as steped column because they hold crane beam and truss together. However, the structure has other tpye of trusses whic are placed to steped beams (beams placed to steped columns) periodic 5m. These trusses is designed as they are holded only by the steped beams. Also there are placed columns that placed periodic 5m for only to be able to place facade lining to belts.

These structure has two cranes in every two bays and cranes have the capacity of 10t and 20t. By the way the structure has tottally four cranes on it. The informations about the cranes is taken from producer company “ABUS” and it is choosen the type of “ZLK Double Girder Crane”.

It is used as lining material at the structure which is taken from producer company “NUHPANEL”. These produtions are tabled and categorised for their capacity. It is used 0,5mm filled panels in the structure. The wind load and snow loads which are used in design are taken from the meteorological databases for last 30 years. Because Gebze is placed on first degree earthquake zone the ground acceleration factor is taken 0,40 and ground type is Z3. Also coefficient of subgrade reaction is 30640

3 kN/m .

The structure has the vertical braces to support stability against the earth forces and has the braces on the truss plane to support the stability against the wind forces. Also stability connections between trusses are used to prevent local modes. By the way the stability problem is solved against saltatory loads.

At the structure some kind of load combinations are used to be able to do necessary controls which are taken from the requirements of “ĐMO – 02/2008 Calculations by Safety Factor and Project Standarts on Steel Structres”. Also some load combinations are used for connections at the structures to control by this requirements.

The analysis of the structure is done by SAP2000 v14.1 program and blueprints are created by Tekla v14.1 and Autocad 2008. Drawings are grouped as disposition plans, connection details and column foundation plan and detail.

(22)

(23)

1. GĐRĐŞ

Bu tez çalışması çelik endüstriyel yapı tasarımını içermektedir. Yapının günümüzde geçerli olan yönetmeliklere uygun olarak tasarımı, boyutlandırılması, montaj çizimleri ve genel görünüş çizimleri yapılmıştır.

Đstanbul Gebze sanayi bölgesinde yapılacağı varsayılarak hazırlanan bu çalışmada bölgenin coğrafi konumu tasarım aşamasında dikkate alınmıştır. Bölgenin birinci derece deprem bölgesi oluşu, bölgedeki yağış ve rüzgâr istatistiği gibi veriler bu aşamada yol gösterici olmuştur. Fabrika gibi büyük yüzey alanlarına sahip yapılarda rüzgâr ve kar yükü, depremin etkileri kadar önemli olmaktadırlar. Bu sebeple Gebze bölgesinin son 30 yıllık rüzgâr ve yağış miktarları göz önünde bulundurularak meteorolojik istatistiklerden yararlanılmış ve karalaştırılan dış yükler sisteme uygulanmıştır. Yapıda gün ışığından da faydalanmak için mahyalarında teşkil edilen fenerlikler ile iki makas arasında gün ışığı alan aydınlık bir alan yaratılmıştır (Bkz. Şekil 1.5). Đki gözlü hal yapısının fenerleri arasında kalan çatısında kar birikimine yol açacak bir hacim ortaya çıkmıştır. Bu yüzden, bu tür yapılarda önemli olan ve birçok çelik hal binasının aniden göçmesine neden olan kar birikmesi de hesaplarda göz önünde bulundurulmuştur.

Yapı Şekil 1.3 ‘deki planda da görüldüğü gibi 40,8x100m ebatlarında toplamda 4080m² alana oturan ağır sanayi yapısıdır. Şekil 1.3 ‘deki siyah noktalar kolonları, kutu içine alınmış ve kesik çizgilerle işaretlenmiş yerler ise çapraz elemanların bulunduğu yerleri göstermektedir. Zayıf olan zemin yapısı dikkate alınarak alt kısımda mafsallı düzlem kafes kolonlar kullanılmıştır. Kren kirişi düzlem kafes kolonun üzerine oturmaktadır. Bu kotun üstünde kolon süngü kolon şeklinde teşkil edilmiştir (Bkz. Şekil 1.2, Şekil 1.6). Yapıda makas tipleri aynı olmasına rağmen makaslar iki farklı şekilde mesnetlenmektedir. Düzlem kafes kolonlara oturan makaslar, süngü kolon üst ucuna basit mesnetli olarak tespit edilmiştir. Ara makaslar ise iki süngü kolon üst ucu arasındaki kafes düzlem kirişe basit mesnetli olarak tespit edilmiştir. Ayrıca Şekil 1.2 ‘de görüldüğü gibi ara makasların altında makas yüklerini taşımayan, oval delikli (slotlu) bağlantılar ile kafes düzlem kirişe bağlanarak düşeyde serbest yatayda tutulu kolonlar kullanılmıştır.

(24)

Şekil 1. 1: Yapının 3 Boyutlu SAP2000 Modeli

(25)

(26)

Şekil 1. 4: Yapının Ön Kalkan Duvar Görünüşü (A-A Kesiti)

Kaplama malzemesi olarak ani sıcaklık değişimini engelleyebilecek sandaviç paneller kullanılmıştır. Sandaviç paneller için tasarımda “NUH PANEL” firmasının ürettiği paneller kullanılmıştır. Kalkan duvarlar da bu panelleri düzlem olarak tutabilecek şekilde tasarlanmışlardır. Çatı stabilitesini sağlamak için belirli düzende çatı çaprazları kullanılmıştır. Yapının yatay yüklere göre stabilitesini sağlamak için ise iki adet U profilin birbirilerine kutu gibi kaynaklanması ile oluşturulan yapma çapraz elemanlar kullanılmıştır. Aşık aralıkları çatı düzleminde yatayda 1,708 m olacak şekilde teşkil edilmişlerdir. Bu aşıklar iki ile üç aralıkta sürekli kiriş olarak teşkil edilirken; zayıf yönde de ½ gergili olarak tespit edilmişlerdir. Bu şekilde zayıf eksende aşıkların yük taşıma kapasiteleri arttırılmıştır.

Yapıda makasların alt başlıkların uçları eksenel kuvvet almayacak şekilde teşkil edilmiştir. Sıfır çubuğu olarak adlandırılan bu durum yine oval delikli (slotlu) bağlantılar ile teşkil edilmiştir. Makaslar arası stabilitenin sağlanabilmesi için düşey stabilite bağlantısı kullanılmıştır. Bu elemanlar ile ayrıca alt başlığın makas düzlemiş dışına burkulma boyu da azaltılmıştır. Çatı düzlemindeki çaprazlar, yan cephe çaprazları ve makaslar arası düşey stabilite çaprazları ile birlikte yapının değişen yatay ve düşey yüklere karşı stabil davranışı sağlanmıştır. Bir makas açıklığı 20,4m ‘dir. Kren kirişlerinin mesnetlendiği kolonlar yerden 7,5 m yüksekliğindedir ve yapının en üst kotu 14,02m ‘dir. Kren yüklerinin etkisi, kar birikmesi ve her iki açıklıktakı makasların bu kolona mesnetlenmesi nedeni ile en elverişsiz kolon kesiti orta kolon olarak elde edilmiştir. ( Bkz. Şekil 1.6 )

(27)

Şekil 1. 5: Yapının Makas Kesiti Görünüşü (B-B Kesiti)

Şekil 1. 6: Yapının Ara Makas Kesiti Görünüşü (C-C Kesiti)

Şekil 1.7 ‘de yapının ara kesiti görünmektedir. Şekildeki kenar kolonlar düşeyde makas yükünü ve ayrıca ara yatay kafes düzlem kirişin yükünü taşımamaktadır. 10 m olan iki taşıyıcı kolon arasında kaplamayı taşıtmak zor olduğundan 5 m aralıklara bölebilmek bu şekilde kolonlar yapıya yerleştirilmiştir. Yapının ortasında kolonlar 10 m de bir yerleştiğinden ara kesitlere denk gelen yerlerde kolon yoktur. Ara makaslar ise yine taşıyıcı kolonlara mesnetli düzlem kafes kirişlere oturmaktadır. Yapının taşıyıcı sistemi SAP2000 v14.1 programı ile modellenerek gerekli analizler yapılmıştır. Yapı modeli sanal ortamda üç boyutlu olarak oluşturulmuştur. Ayrıca modelde kolon, kiriş, diyagonel gibi elemanlar çubuk elemanlarla modellenmiştir. Yapı öz ağırlığı program tarafından otomatik olarak alınmaktadır. Kar yükü ve rüzgar yükü TS 498 ‘den alınarak modele yüklenmişlerdir.

(28)

Aşık profilleri hesaplanırken yönetmeliğin öngördüğü taşıma gücüne göre yeterli kesit olan profil seçilmiştir ve bulunan kesit modelde kullanılmıştır. Ayrıca farklı yüklerin aynı anda sisteme etkimesi durumu için yönetmeliğin öngördüğü yük kombinasyonları kullanılarak bu yük grupları da sisteme yüklenerek en elverişsiz kesitler elde edilmiştir.

Şekil 1. 7: Yapıda Kren Kirişinin Tespiti

Yapıda krenler 10 m açıklıklı basit kiriş olarak tasarlanmıştır. Şekil 1.4 ‘de görüldüğü üzere krenler üst başlıkları yatayda 1 m aralıklar ile yanal olarak tutulu hale getirilmiştir. Kren kirişi 10 m açıklığında olduğundan bu noktaların tutulu hale getirilebilmeleri için kren alt başlığından gelen destekler kullanılmıştır (Bkz. Şekil 5.19). Bu şekilde boyuna fren kuvvetleri çapraz elemanlarla, yatay çarpma fren kuvvetleri ise dikme durumundaki yatay kafes kiriş elemanları ile karşılanarak kolonlara aktarılabilecektir. Bu şekilde fren kuvvetleri gibi deprem kuvvetleri de güvenli bir şekilde mesnetlerinden kolonlara aktarılabilecektir.

Yapıda “ABUS” üretici firmasının ürettiği “ZLK Double Girder Crane” tipi krenler kullanılmıştır. Bu tip krenler kren rayını çift taraflı tuttuğundan yatay çarpma kuvveti esnasında her iki kolona da fren kuvvetleri etki etmektedir. Bu durum yüklerin sisteme uygulanmasında önemli bir unsurdur.

(29)

Yapıda teşkil edilen düşey perdeler burkulma boyu küçük tutulacak şekilde tasarlanmıştır. Çerçeve kolonları da boru profiller ile tutularak burkulma boyları küçültülmüştür.

Ayrıca Şekil 1.9 ‘ da görüldüğü gibi orta kolonlar arasındaki düzlem kafes kiriş elemanı ile orta kolonların zayıf yöndeki burkulma boyları tutularak yapının bu yöndeki stabilitesi sağlanmıştır.

Şekil 1. 8: Yapının Yan Kalkan Duvar Görünüşü (D-D Kesiti)

Şekil 1. 9: Yapının Orta Aks Kesiti (E-E Kesiti)

Şekil 1. 10: Yapının Kren Kirişi Kesiti (F-F Kesiti)

Yapıya etkiyen deprem yüklerinin tespiti için “Deprem Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik” in önerdiği yöntemler uygulanmıştır ve bulunan kuvvetler sisteme yüklenmiştir. Yapının X yönünde etkiyen kuvvetler çerçevelerle, Y yönünde etkiyen kuvvetler ise çapraz perdeler ile karşılanmıştır. Yapının deprem hesabı yapılırken mod birleştirme yöntemi ve eşdeğer deprem yöntemine göre analiz yapılmıştır ve daha elverişsiz sonuç verdiği için eşdeğer deprem yükünde bulunan değerler boyutlandırmada dikkate alınmıştır.

(30)

Yapının boyutlandırılmasında ±20 derece düzgün sıcaklık değişimi de gözönüne alınmıştır. Çelik malzemenin fiziksel özelliğinden dolayı ısıyı ve sıcaklığı hızlı iletmesi, yapıda istenmeyen gerilmelere neden olmaktadır. Bu yüzden sıcaklık yüklemeleri de bu gibi yapılarda dikkate alınması gereken önemli bir husustur. Yapı elemanları boyutlandırılırken TS648, Deprem Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik 2007 ve ĐMO-02 Çelik Yapı Hesap Esaslar ile Đlgili Yönetmelik ‘ten faydalanılmıştır. Kesit hesapları emniyet gerilmeleri yöntemine göre hesaplandığından birleşim ve ekler dışında emniyet gerilmeleri için izin verilen değerler %15, deprem durumunda ise en fazla %33 arttırılmıştır.

Birleşim aracı olarak kaynaklı ve bulonlu birleşimler kullanılmıştır. Kaynaklı birleşimlerde, birleştirilen malzemeden daha düşük dayanıma sahip olmayan uygun elektrodlar seçilmiştir. Deprem yükleri etkisindeki birleşimler için ise yönetmelik gereği yüksek mukavemetli bulonlar olan ISO 8.8 ve 10.9 kalitesinde bulonlar kullanılmıştır.

Bu yapının hesabında ĐMO-02,2008 kriterleri göz önünde bulundurulmuştur ve buradaki kombinasyonlar kullanılmıştır. Bu kombinasyonlar ise şu şekildedir;

1) D ………(H) 2) D + L + (Lr veya S)………....…………(H) 3) D + L + (Lr veya S) + T………...(HZ) 4) D + L + S + W/2……….(HZ) 5) D + L + S/2 + W……….(HZ) 6) 0,9 ± E/1,4………...(HZ*) 7) D + L + S + E/1,4 ………...(HZ*)

8) D + (W veya E/1,4) ………...(HZ) veya (HZ*) 9) D + L + (W veya E/1,4)………….……….(HZ) veya (HZ*) 10) D + L + (W veya E/1,4) + T ………...(HZ) veya (HZ*)

ĐMO Standart 02.R-01/2008

D : Ölü yükler, kren yükü, makinaların kütle kuvvetleri L : Hareketli yükler

Lr : Çatılarda hesaba katılacak hareketli yükler ve su birikmesi nedeni ile oluşan etkiler

(31)

S : Kar yükü W : Rüzgar yükü E : Deprem yükü

T : Sıcaklık değişimi ve mesnet çökmesi nedeniyle oluşan etkiler, krenlerde fren ve yanal çarpma kuvvetleri

Kesit hesapları emniyet gerilmeleri yöntemine göre hesaplandığından birleşim ve ekler dışında emniyet gerilmeleri için izin verilen değerler %15, deprem durumunda ise en fazla %33 arttırılmıştır.

Bu kombinasyonlara göre en elverişsiz kesitler bulunup bu kesitlerin üzerindeki kuvvetleri emniyetli bir şekilde aktarıp aktaramadıkları irdelenmiştir. Ayrıca yapının tasarımında sınır deplasman değerleri de göz önünde bulundurulmuştur.

Daha sonra ise birleşim hesapları yapılarak elemanlara ve eleman gruplarına gelen yüklerin oluşturulan bağlantı detayları ile emniyetli bir şekilde aktarılması sağlanmıştır. Bu birleşimler kaynaklı ve bulonlu birleşimler ile sağlanmıştır.

(32)

(33)

2. YÜK ANALĐZĐ

Sistemi oluşturan taşıyıcı elemanların ölü ağırlıkları (dead load) Sap2000 programı tarafından kesitlerin birim metrede yayılı yükleri göz önünde bulundurularak hesaplanmaktadır. Yapıda bulunan ve daha sonra yapıya dış yük olarak etki eden kaplama yükü, rüzgar yükü, kar yükü, deprem yükü, kren kuvvetleri gibi yükler ise modele dış yük olarak el ile girilmiştir.

2.1 Sabit Yükler

Sabit yükler zaman ile yapıdaki yükü değişmeyen yüklerdir ve TS498 ‘e göre belirlenmiştir. Bu yük grubunun içinde eleman ağırlıkları (kolonlar, çapraz elemanlar, aşıklar..) ile birlikte kaplama yüklerini ve fenerlik cam kısmının ağırlığını da içerir.

2.2 Kaplama Yükleri

Çatı ve kaplama malzemesi olarak Nuh-Panel Poliüretan Dolgulu sac/sac sandaviç paneller tercih edilmiştir (Kaynak: www.nuhpanel.com.tr). 0,5mm ve bir metrekare sac levhanın birim ağırlığı yaklaşık 5 kg/m2’dir. Poliüretan dolgu malzemesinin ise birim hacim ağırlığı 38-100 kg/m3’ tür. Güvenli bölgede kalabilmek için hesapta bu değer 100 _{kg/m olarak alınmıştır. En elverişsiz kar yüklemesi durumunda 1,708 m}3 aşık aralığında bu yükleri ve insan yükünü güvenli bir şekilde taşıyabilecek şekilde tablodan seçilen kaplamanın toplam birim ağırlığı ise hesaplandığında 16 kg/m2 değeri elde edilir. Fenerlikteki camın birim metrekare ağırlığı da 30 kg/m2 ’dir.

2.3 Kar Yükü

Kar yükü mevcut yapının yapılacağı bölgede meteoroloji arşivinden son 30 yıla ait yağış verileri alınarak sisteme yüklenmiştir. (Kaynak: www.dmi.gov.tr) Bu bilgilere göre 25.02.1983 tarihinde 74 cm yüksekliğinde yağan kar sisteme etkitilen kar yükünü hesaplamamızda yardımcı olmuştur. Bu bilgiye göre ; karın biri hacim

(34)

yoğunluğu 150 _{kg/m olduğundan kar yükü; 0,75× 150= 112,5}3 _{kg/m olarak}2 alınmıştır ve sisteme dış yük olarak girilmiştir. Elde edilen bu değer TS498 ‘in öngördüğü değerden daha elverişsizdir.

2.4 Rüzgar Yükü

Rüzgar yükü de meteorolojik verilere dayanılarak elde edilmek istenmiştir. En hızlı rüzgar 13.04.1985 tarihinde 112,7 km/h ‘tir ve bu değer 31,31 m/s ‘ye eşittir. Rüzgar yükü

2

1600 v

q= ile hesaplandığında bulunan değer

2 2 31,31 0, 61 / 1600 q= = kN m

olmaktadır. Fakat TS498 ‘in 9-20 m yüksekliğindeki yapılar için önerdiği 0,8 _kN/m2 değeri daha elverişsiz olduğundan ve de yapımızın yüksekliği 14,02 m olduğundan bu değer rüzgar yükü olarak kullanılmıştır. Yine yönetmeliğe göre rüzgarın esme yönü rüzgar yükünde etkili olduğundan ( basınç veya çekme yükü) sistemde +x, -y, +y, -y yönünde rüzgar yüklemeleri yapılarak bu yüklemeler ilgili kombinasyonlarda kullanılmıştır ve en elverişsiz durum elde edilmeye çalışılmıştır.

2.5 Kren Yükleri

Yapıda bir gözde 10 t ve 20 t olmak üzere iki, iki gözde toplamda dört adet kren mevcuttur. Kren tipleri ABUS firmasının ürettiği ZLK Double Girder Cranes olarak seçilmiştir.

10 t taşıma kapasiteli kren için:

R=2900 mm (Đki kren rayı arası mesafe), Rmax = 64,5 kN, Rmin = 15,7 kN 20 t taşıma kapasiteli kren için:

R=2900 mm (Đki kren rayı arası mesafe), Rmax = 123 kN, Rmin = 26,1 kN

2.6 Deprem Yükleri

Deprem yükü Deprem Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik Bölüm-2 ‘ ye uygun olarak hesaplanmıştır. Sistem için gerekli olan deprem hesap parametrileri bu bölümden alınmıştır. Yapının deprem hesabı hem mod birleştirme hem de eşdeğer deprem yükü için analiz programında yaptırılmıştır. Mod birleştirme yöntemi ile bulunan değerler eşdeğer deprem yöntemi ile bulunan değerlerin belirli

(35)

katından daha az çıktığı için uygun katsayılar ile çarpılarak sistemin deprem hesabı mod birleştirme yöntemine göre yapılmıştır.

Elastik Đvme Spektrumu’nun ordinatı olan Elastik Spektral ivme, Sae(T), Spektral Đvme Katsayısı ile yercekimi ivmesi “g” ’nin carpımına karşı gelmektedir.

0

A(T)=A .I.S(T) (2.1)

ae

S (T)=A(T).g (2.2) Etkin yer ivmesi katsayısı adını alan A için değerler aşağıdaki tablodan alınmıştır. 0

Çizelge 2. 1: Etkin yer ivmesi katsayıları

Deprem Bölgesi A ₀

1 0,40

2 0,30

3 0,20

4 0,10

S(T) değeri yerel zemin koşullarına ve bina doğal periyodu T’ye bağlı olarak hesaplanacaktır. A S(T)=1+1,5.T/T (0 T T )≤ ≤ A (2.3a) S(T)=2,5 (T_A ≤T T )≤ _A (2.3b) 0,8 B S(T)=2,5.(T /T) _{(T>T ) (2.3c)}_B Çizelge 2. 2: Yerel Zemin Sınıfı

Yerel Zemin Sınıfı T (sn) _A T (sn) _B

Z1 0,10 0,30

Z2 0,15 0,40

Z3 0,15 0,60

Z4 0,20 0,90

Yapı birinci derece deprem bölgesinde olduğundan A =0,40 olarak alınmıştır. Bina 0 önem katsayısı tabloya göre endüstri yapıları için I=1 olarak alınmıştır. Binanın deprem hesabında kullanılacak olan hareketli yük katılım katsayısı aşağıdaki çizelgeye göre n=0,30 olarak alınmıştır.Yapının sondaj bilgileri bölgede yapılan sondajdan alınmıştır. Bu bilgilere göre Zemin sınıfı Z3 tür. Bu zemin sınıfına karşılık gelen zemin periyotları da çizelgede verildiği üzere T =0,15 sn ve A T =0,60 ’dir. B

(36)

Çizelge 2. 3: Bina Önem Katsayısı Binanın Kullanım Amacı

veya Türü

Bina Önem Katsayısı (I) 1. Deprem sonrası kullanımı gereken binalar ve

tehlikeli madde içeren binalar:

a) Deprem sonrasında hemen kullanılması gerekli binalar (Hastaneler, dispanserler, sağlık ocakları, itfaiye bina ve tesisleri,

PTT ve diğer haberleşme tesisleri, ulaşım istasyonları ve terminalleri,enerji üretim ve dağıtım tesisleri; vilayet, kaymakamlık ve belediye yönetim binaları, ilk yardım ve afet planlama istasyonları)

b) Toksik, patlayıcı, parlayıcı, vb özellikleri olan maddelerin bulunduğu veya depolandığı binalar

1,5

2. Đnsanların uzun sureli ve yoğun olarak bulunduğu ve değerli eşyanın saklandığı binalar:

a) Okullar, diğer eğitim bina ve tesisleri, yurt ve yatakhaneler, askeri

kışlalar, cezaevleri, vb. b) Müzeler

1,4

3.Đnsanların kısa sureli ve yoğun olarak bulunduğu binalar:

Spor tesisleri, sinema, tiyatro ve konser salonları, vb. 1,2 4. Diğer binalar

Yukarıdaki tanımlara girmeyen diğer binalar

(Konutlar, işyerleri, oteller, bina türü endüstri yapıları, vb) 1,0

Çizelge 2. 4: Hareketli yük katılım katsayısı

Binanın Kullanım Amacı n

Depo, antrepo, vb. 0,80

Okul, oğrenci yurdu, spor tesisi, sinema, tiyatro, konser salonu, garaj,lokanta, mağaza, vb.

0,60

Konut, isyeri, otel, hastane, vb. 0,30

Şekil 2.1 ‘deki tasarım ivme spektrumundan doğrusal elastik davranış göz önüne alınarak bulunan elastik deprem yükü deprem yükü azaltma katsayısına (R ) a bölünerek azaltılacaktır. Denklem 2.4a ve 2.4b ‘deki R değeri taşayıcı sistem davranış katsayısıdır ve sistem için seçilen katsayı her iki yön için de R=4 ‘ tür. Böylece sistem simetrik düzeyi normal sistem olarak çözülmüştür.

(37)

Şekil 2. 1: Tasarım Đvme Spektrumu

a A

R (T)=1,5+(R-1,5).T/T (0 T T )≤ ≤ A (2.4a)

a

R (T)=R (T>T ) (2.4b) A

Çizelge 2. 5: Çelik Taşıyıcı Sisteme Göre R Katsayıları

BĐNA TAŞIYICI SĐSTEMĐ

Süneklik Düzeyi Normal Sistemler Süneklik Düzeyi Yüksek Sistemler ÇELĐK BĐNALAR

(3.1) Deprem yüklerinin tamamının çerçevelerle taşındığı binalar...…. (3.2) Deprem yüklerinin tamamının, üstteki bağlantıları mafsallı olan kolonlar tarafından taşındığı tek katlı binalar.... (3.3) Deprem yüklerinin tamamının çaprazlı perdeler veya yerinde dökme betonarme perdeler tarafından taşındığı binalar

(a) Çaprazların merkezi olması durumu... (b) Çaprazların dışmerkez olması durumu...… (c) Betonarme perdelerin kullanılması durumu... (3.4) Deprem yüklerinin çerçeveler ile birlikte çaprazlı çelik perdeler veya yerinde dökme betonarme perdeler tarafından birlikte taşındığı binalar

(a) Çaprazların merkezi olması durumu... (b) Çaprazların dışmerkez olması durumu... (c) Betonarme perdelerin kullanılması durumu...

5 - 4 - 4 5 - 4 8 4 5 7 6 6 8 7

(38)

DBYYHY ‘in verdiği yük ve zemin parametrilerine göre yapı 3 boyutlu olarak Sap2000 V14.1 de modellenerek deprem hesabı yaptırılmıştır. Yatay deprem yüklerine göre hesap yönetmeliğin ikinci bölümünün öngördüğü şekilde mod katkılarının birleştirilmesi esasına uygun olarak tam karesel birleştirme yöntemi ile birleştirilmiştir.

DBYYHY Bölüm 2’ ye göre binaya etkiyen toplam deprem yükü, kat kesme kuvveti, iç kuvvet bileşenleri, yerdeğiştirme ve göreli kat ötelemesi gibi büyüklüklerin her biri için ayrı ayrı uygulanmak üzere, her titreşim modu için hesaplanan ve eş zamanlı olmayan maksimum katkıların istatistiksel olarak birleştirilmesi için uygulanacak kurallar bir sonraki sayfada verilmiştir.

•T_s <T_r olmak üzere, göz önüne alınan herhangi iki titreşim moduna ait doğal periyotların daima T T_s/ _r <0,80koşulunu sağlaması durumunda, maksimum mod katkılarının birleştirilmesi için Karelerin Toplamının Karekökü Kuralı Uygulanabilir.

•Yukarıda belirtilen koşulun sağlanamaması durumunda, maksimum mod katkılarının birleştirilmesi için Tam Karesel Birleştirme (CQC) Kuralı uygulanacaktır. Bu kuralın uygulanmasında kullanılacak çapraz korelasyon katsayılarının hesabında, modal sönüm oranları bütün titreşim modları için %5 olarak alınacaktır.

Ayrıca Yönetmelik Bölüm 2 ‘ye göre göz önüne alınan deprem doğrultusunda mod birleştirme yöntemine göre birleştirilerek elde edilen bina toplam depram yükü

tB

V ’nin, eşdeğer deprem yükü yönteminde hesaplanan bina toplam deprem yükü V_t’ ye oranı (V_tB<β.V_t) β =0,80’den küçük olması durumunda (A1, B2 ve B3 düzensizliklerinden birinin bulunmaması durumu) mod birleştirme yöntemine göre bulunan tüm iç kuvvet ve yerdeğiştirme büyüklükleri B_D =( . /βV V_t _tB).B_B oranında büyütülmüştür.

2.7 Sıcaklık Yükü

Yapı sistemine +20 ve -20 derece aralığında toplam 40 derecelik ısı farkı uygulanmıştır.

(39)

3. HESAP ESASLARI

3.1 Malzeme Özellikleri 3.1.1 Mekanik özellikler

Tasarımda kullanılmış olan yapı çelikleri için hesaplarda göz önüne alınacak mekanik özellikleri aşağıdaki çizelgede verilmiştir.

Çizelge 3. 1: Çelikler ve Mekanik Özellikleri

Ayrıca başlıklarının et kalınlığı en az 40 mm olan hadde profillerinde, kalınlığı en az 50 mm olan levhalar ve bu levhalar ile imal edilen yapma profillerde, ASTM A 673 uyarınca yapılacak olan testlerde belirlenen Charpy-V-Notch (CVN) dayanımı (çentik dayanımı) değeri 21,8° ’de 27Nm (=27 Joule) olduğu kabul edilmiştir.

3.1.2 Hesap yöntemi

Bu yapı sisteminde, lineer elastik malzeme kabulü ile emniyet gerilmesi hesabı kullanılmıştır. Yapı analiz hesapları için gerekli tasarım kuralları ve detaylar aşağıda sıralanan şartname ve yönetmeliklere uygun olarak yapılmıştır.

1-TS 498- Yapı elemanlarının boyutlandırılmasında alınacak hesap değerleri 2-TS 648- Çelik yapıların hesap ve yapım kuralları

3-TS 3357- Çelik yapılarda kaynaklı birleşimlerin hesap ve yapım kuralları 4-ĐMO- 01/2008 Çelik yapılarda kaynaklı birleşimler

5-ĐMO- 02/2008 Çelik yapılarda emniyet gerilmesi esasına göre hesap ve proje esasları

(40)

3.2 Yük Kabulleri ve Yükleme Halleri 3.2.1 Gerilme ve stabilite tahkikleri

Gerilme ve Stabilite tahkikleri için boyutlandırmada göz önüne alınan yükler TS 498 ‘den alınmıştır.

3.2.2 Yük grupları

Bir yapıya etki eden yükler esas yükler ve ilave yükler olarak ikiye ayrılır.

3.3 Yükleme Durumları 3.3.1 Esas yükler

Esas yükler; öz yükleri, faydalı ve hareketli yükleri, kar yüklerini (rüzgarsız) , makinaların kütle kuvvetlerini kapsar. Yapıya etkiyen esas yükler aşağıda tanımlanmıştır.

D: Yapının kendi ağırlığı ve kaplama ağırlığı S: Kar yükü

3.3.2 Đlave yükler

Đlave yükler; rüzgar etkisini, deprem etkisini, krenlerde fren kuvvetlerini ve yanal çarpma kuvvetlerini kapsar. Yapıya etkiyen ilave yükler aşağıda verilmiştir.

W: Rüzgar yükü E: Deprem yükü

T: Sıcaklık yükü, krenlerde fren ve yanal çarpma kuvvetleri K: Kren fren yükü

3.3.3 Esas yükleme (EY), (H)

Esas yükleme (EY), sadece esas yükleme durumudur. 3.3.4 Esas ve ilave yükleme (EĐY), (HZ)

Esas ve Đlave yükleme (EĐY), esas yükler ile birlikte ilave yüklerin de olduğu durumdur.

(41)

3.3.5 En elverişsiz durum yüklemesi

Boyutlandırma ve kesit tahkikleri için; bir arada etkime olasılıkları bulunan yük durumları göz önünde tutulur. Bu yapıda “ĐMO Standart – 02.R-01/2008 “Çelik Yapılar Emniyet Gerilmesi Esasına Göre Hesap ve Proje Esasları” tarafından önerilen aşağıdaki yük kombinasyonları kullanılmıştır.

a) D (H) b) D + L + ( Lr veya S ) (H) c) D + L + ( Lr veya S ) + T (HZ) d) D + L + S + W/2 (HZ) e) D + L + S/2 + W (H) f) 0,9D ± E/1,4 (HZ)* g) D + L + S + E/1,4 (HZ)*

h) D + ( W veya E/1,4 ) (HZ) veya (HZ)*

i) D + L + ( W veya E/1,4 ) (HZ) veya (HZ)* j) D + L + ( W veya E/1,4 ) + T (HZ) veya (HZ)*

Bu yük kombinasyonlarında kullanılan ifadelerin anlamı aşaığda görülmektedir: D: Ölü yükler, kren yükü ve makinaların kütle kuvvetleri

L: Hareketli yükler

Lr: Çatılarda hesaba katılacak hareketli yükler ve su birikmesi ile oluşan etkiler S: Kar yükü

W: Rüzgar yükü E: Deprem yükü

T: Sıcaklık değişimi ve mesnet çökmesi nedeni ile oluşan etkiler, krenlerde fren ve yanal çarpma kuvvetleri

NOT: (HZ) Halinde kombinasyonda deprem yükü yoktur. (H) ile ilgili emniyet gerilmeleri 1,15 ile büyütülecektir.

(HZ)* Halinde kombinasyonda deprem yükü vardır. Emniyet gerilmeleri 1,33 ile büyütülecektir.

(42)

3.4 Boyutlandırmada Kullanılan Enkesit Alanları 3.4.1 Kayıplı enkesitler

Enkesitlerinde bulon delikleri veya kesim kayıplarının söz konusu olduğu çubuklarda daima kayıpsız (net) enkesitinin ağırlık ekseni göz önüne alınmıştır.

3.4.2 Deformasyon hesabında enkesitler

Deformasyon hesabında enkesit değerleri, delik veya kesit kaybı göz önüne alınmaksızın dikkat alınır.

3.4.3 Faydalı enkesit alanı

Faydalı (net, kayıplı) enkesit alanı Fn, dolu (brüt, kayıpsız) enkesit alanından en elverişsiz faydalı genişlil yırtılma çizgisi üzerinde yer alan delik alanlarının veya kesim nedeniyle oluşan kayıp alanlarının çıkarılması ile elde edilmiştir.

Eğer bulon delikleri bir diagonal üzerinde veya şaşırtmalı olarak yerleştirilmişlerse bu durumda faydalı genişlik, toplam genişlikten öngörülen yırtılma çizgisi üzerinde yer alan bütün delik çaplarının toplamı çıkarılmak ve bunun yarısına her diyagonal aralık için aşağıdaki miktar eklenerek saptanmıştır:

2 s s= 4.g ∆ (3.1) Burada, s

∆ : Đlave edilecek genişlik (cm)

S: Birbirini izleyen iki delik arasındaki kuvvet doğrultusundaki uzaklık (cm) g: Birbirini izleyen iki delik arasındaki kuvvete dik doğrultudaki uzaklık (cm)

Faydalı (net, kayıplı) enkesit alanı F , elde edilen “faydalı genin şlik (yırtılma çizgisi)” ile ortalama et kalınlığı çarpılarak hesaplanır.

Bulon ve perçin delikleri dikkate alınarak hesaplanan faydalı genişlik, hiçbir durumda toplam genişliğin %85 ‘inden fazla olamaz.

3.4.4 Delik büyüklükleri

Faydalı enkesit alanı ve faydalı genişlik hesaplarında perçin veya bulon (cıvata) delikleri çapları, deliklerin anma (nominal) çapları 1,5mm artırılarak bulunmalıdır.

(43)

3.4.5 Korniyerlerde (köşebentlerde) ve U profillerinde faydalı genişlik

Köşebentlerde (korniyerlerde) brüt genişlik, kol uzunluklarının toplamından korniyerlerde et kalınlığı ve U profillerde ise, başlık et kalınlıkları çıkarılarak elde edilir.

Korniyerlerin karşılıklı kollarındaki delikler arasında korniyerin iç yüzeylerinden ölçülen enlemesine mesafe, dış yüzeyden ölçülen aynı mesafeden korniyer et kalınlığı çıkarılarak hesaplanır.

3.4.6 Enkesit alanı (Fe)

Etkili Faydal Eğer bir çekme çubuğu tarafından taşınan çekme kuvveti diğer bir elemana veya bir düğüm noktasına, kesitini oluşturan dikdörtgen elemanların her birinden birleşim elemanlarıyla aktarılıyorsa, bu takdirde Fe etkili faydalı enkesit alanı, F faydalı enkesit alanı’na en şit alınır.

Eğer çekme kuvveti, çekme çubuğunun enkesitini oluşturan dikdörtgen elemanların bazılarıyla bulon veya perçinler kullanılarak aktarılıyorsa, bu takdirde etkili faydalı enkesit alanı F_e aşağıdaki ifadeyle hesaplanır.

e n

F =U×F (3.2) Burada ”F ” faydalı enkesit alanı, “U” azaltma faktörü’dür. n

Eğer çekme kuvveti, kaynaklı olarak çekme çubuğu kesitini oluşturan dikdörtgen elemanların bazıları ile aktarılıyorsa, etkili faydalı enkesit alanı F ; _e

e g

F =U×F (3.3) Đfadesiyle hesaplanacaktır. Burada F kesitin kayıpsız enkesit alanı’dır. g

3.4.6.1 Bulonlu ve perçinli birleşimler

Eğer test sonuçlarına dayanarak veya diğer geçerli kriterlerle daha büyük değerlere karar verilmemişse, U azalma faktörü için aşağıda verilen değerler kullanılır:

(44)

a) Başlık genişliği profil yüksekliğinin 2/3’ünden daha az olmayan dar veya geniş başlıklı I profiller ve bunlardan kesilerek oluşturulan T kesitler için, birleşimin başlık elemanına yapılmış olması halinde ve bulonlu veya perçinli birleşimin kuvvet doğrultusunda her bir sırada en az 3 (üç) adet birleşim aracı içermesi koşuluyla, U azaltma faktörü için aşağıdaki değer kullanılır:

U=0,90 (3.4) b) Madde a ’da verilen koşullara uymayan dar veya geniş başlıklı I profiller,

bunlardan kesilerek oluşturulan T kesitler ve yapma profiller dahil olmak üzere, diğer bütün kesitler için. Bulonlu veya perçinli birleşimlerin kuvvet doğrultusunda her bir sırada en az 3 (üç) adet birleşim aracı içermesi koşuluyla, U azaltma faktörü için aşağıdaki değer kullanılır:

U=0,85 (3.5) c) Kuvvet doğrultusunda her bir sırada sadece 2(iki) adet birleşim aracı içeren bulonlu veya perçinli birleşimli bütün kesitler için U azaltma faktörü aşağıdaki gibi alınır:

U=0,75 (3.6) 3.4.6.2 Kaynaklı birleşimler

Eğer çekme kuvveti kuvvet doğrultusuna dik kaynaklarla, dar veya geniş başlıklı I profiller ve bunlardan kesilerek oluşturularak T kesitleri oluşturan dikdörtgen elemanların bazılarına aktarılıyorsa, bu durumda F etkili faydalı enkesit alanıe direkt olarak yük aktarmak üzere, kaynaklı dikdörtgen enkesit elemanlarının alanlarının toplamına eşit alınacaktır (U: 1,0).

Eğer çekme kuvveti dikdörtgen enkesitli bir çekme çubuğuna kuvvet doğrultusuna paralel iki kenarında yer alan boyuna doğrultudaki kaynaklarla aktarılıyorsa, kaynakların uzunluğu “(l)” çekme çubuğu genişliğinden (w) daha küçük olmayacaktır.

e

F etkili faydalı enkesit alanı değerlerini hesaplamak için F =U×F ifadesinde _e _g kullanılacak U azaltma faktörü değerleri, test sonuçlarına veya etkili kriterlere dayanılarak daha büyüğüne karar verilemiyorsa, “w” dikdörtgen enkesitli çekme çubuğunun eni (boyuna kaynak dikişleri arasındaki uzaklık) ve “l” kaynak boyu olmak üzere, aşağıdaki gibi alınacaktır:

(45)

3.5 Stabilite

Yapının tümsel stabilitesi ve her bir basınç çubuğunun stabilitesi sağlanmalıdır.Yapının deforme olmuş hali üzerinde oluşan ikinci mertebe yüklerin etkisi göz önünde tutulmalıdır.

3.6 Yerel Burkulma

3.6.1 Çelik kesitlerin sınıflandırılması

Çelik kesitler “kompakt kesitler” ve “kompakt olmayan kesitler” olarak ikiye ayrılırlar.

Bir kesitin kompakt olarak nitelendirilebilmesi için, başlık elemanları gövde levhasına veya levhalarına sürekli olarak birleştirilmiş olması ve bunların basınca çalışanlarının (genişlik/ kalınlık) oranlarının “Tablo 3.2de” verilen sınır (genişlik/ kalınlık oranlarını aşmaması gerekir.

Kompakt olarak nitelendirilmeyen çelik kesitler, eğer basınç elemanlarının (genişlik/ kalınlık) oranları “Tablo 3.2de” kompakt olmayanlar için verilmiş olan sınır değerleri aşmıyorlarsa, “kompakt olmayan kesitler” olarak sınıflandırılırlar.

Eğer herhangi bir basınç elemanının (genişlik/ kalınlık) oranı bu son sınır değerleri aşarsa, bu kesit bir “narin elemanlı kesit” olarak sınıflandırılır.

3.7 Tahkikler 3.7.1 Genel

Genel olarak gerilmeler ve mesnet reaksiyonları her yükleme için ayrı ayrı belirlenmelidir.

Böylece elde edilebilen değerlerin en elverişsiz olası bileşik etkileri, birbirilerine eklenip toplanarak hesaplanır.

Enkesitler boyutlandırıldıktan sonra, en çok etkilenen kesitlerde gerilmelerin oluşturuldukları en büyük değerler saptanır ve emniyet gerilmesi ile karşılaştırılır. Bu tahkikler EY ve EĐY yükleme durumları için ayrı ayrı yapılmalıdır.

(46)

Çizelge 3. 2: Kesitlerin genişlik/kalınlık oranları

Burada,

b

σ :Eğilme emniyet gerilmesi kN/cm 2

a

σ :Akma sınır gerilmesi kN/cm 2

ab

σ :Başlık malzemesinin akma sınır gerilmesi kN/cm 2

eb

σ :Sadece basınç kuvveti etkimesi halinde hesaplanan gerilme kN/cm 2 D: Dış çap

t: Kalınlık : g

(47)

h/t>70olması halinde c 0,46 4,05 k =

(h/t) (3.7) Aksi halde k = 1,0 _c

3.7.2 Yapılması gereken tahkikler

Yapılması gerekli tahkikler aşağıda gösterilmiştir: - Gerilme tahkikleri

- Stabilite Tahkikleri - Devrilme Tahkikleri - Deformasyon Takikleri

Bu tahkikler imalat, nakliye, montej ve işletme durumlarında yapılmalıdır. 3.7.3 Genel gerilme tahkikleri

Genel gerilme tahkikleri tablo 3.2 de tanımlanan boyutlandırmaya esas alınan Enkesit değerleri ile EY (esas yükleme) ve EĐY (esas ve ilave yükleme) yükleme halleri için ayrı ayrı yapılır.

Hareketli yükler için bu tahkiklerde titreşim katsayısı da göz önünde tutulmalıdır. 3.7.4 Stabilite tahkikleri

Stabilite tahkikleri “burkulma”, “buruşma” ve “yanal burkulma” tahkiklerini kapsar.

3.7.5 Devrilme tahkiki

Devrilme Tahkikinde her bir yapı kısmının devrilme emniyet katsayısı en az 2 olmalıdır. Bazı özel hallerde bu katsayı 1,5 alınabilir. Mesnetlerde kalkmaya karşı emniyet katsayısı, örneğin sürekli kirişlerde en az 1,3 olmalıdır. Yapının tümünün devrilme emniyet katsayısı en az 1,5 olmalıdır.

3.7.6 Deformasyon tahkikleri

Kullanma amacı ve konstruktif bakımdan gereken hallerde deformasyonlar irdelenecek ve sınırlandırılacaktır. Öz yüklerden ileri gelen deformasyonlar, “ters sehim” verilerek giderilebilir. Açıklığı 5,0 m ‘den fazla olan kiriş aşıkların sehimleri açıklığın 1/300 ‘ünden, konsol kirişlerin ucundaki sehim ise konsol uzunluğunun 1/250 ‘sinden fazla olmamalıdır.

(48)

(49)

4. YAPI ELEMANLARININ BOYUTLANDIRILMASI

4.1 Aşıkların Boyutlandırılması 4.1.1 Aşıkların hesabı için yük analizi

Dead : Ölü ağırlığı SAP2000 programı otomatik olarak hesaplamaktadır.

Kaplama Yükü : 0,16 kN/m² Kar Yükü : 1,125 kN/m² Rüzgar Yükü : 0,8 kN/m² Sıcaklık Yükü : ± 20° Aşık + Gergi Yükü : 0,10 kN/m² Cam Yükü : 0,30 kN/m² 4.1.2 INP120 Đçin aşık hesabı

Şekil 4. 1: Aşık Profili Kesiti

Rüzgar yükü : α=5,71° için 1,2× sin5,71°-0,4 = -0,28 kN/m olduğundan azaltıcı etkidedir.

Kar Yükü : 1,125× 1,708 = 1,923 kN/m Kaplama Yükü : 0,16× 1,708 = 0,273 kN/m Aşık + Gergi : 0,10× 1,708 = 0,171 kN/m

(50)

x T

q =q ×cosα

(4.1) y T

q =q ×sinα

(4.2) X q = q ×T cosα = 2,367×cos5,71° = 2,355 kN/m Y q = q ×_T sinα = 2,367×sin5,71° = 0,236 kN/m 2 q L M= 11 × (4.3) 2 2 X X q ×L 2,355×5 M = = =5,352 11 11 kNm 2 2 Y Y q ×L 0,236×5 M = = =0,536 11 11 kNm

INP120 için Wx = 54,70 cm³, Wy = 7,41 cm³ olduğundan;

y X x y M M σ= + 14 W W ≤ kN/cm² olmalıdır. (4.4) 535,2 53,6 σ= + =17,02 54,70 7,41 kN/cm² > 14 kN/cm² olduğundan aşık ½ gergili yapılacaktır.

2 2 Y Y q ×(L/2) 0,236×(5/2) M = = =0,134 11 11 kNm 535,2 13,4 σ= + =11,59

54,70 7,41 kN/cm² < 14 kN/cm² olduğundan kesit yeterlidir. Aşık tipi INP120 ½ gergili olarak belirlenmiştir.

(51)

4.2 Kuşakların Boyutlandırılması

Şekil 4. 2: Kuşak Bağlantı Detayı 2 k q =0,26 kN/m 2 r q =0,64 kN/m

Burada q kaplama yükü, k q rüzgar yüküdür. Kuşak aralığı düşeyde 1,5 m olarak r teşkil edilecektir. Yatay aralık ise iki kolon aralığı olan 5 m ‘dir. Buna göre ;

x

q =0,64.1,5=0,96 kN/m

y

q =0,26.1,5=0,39 kN/m olarak elde edilir.

Kesitin zayıf ve kuvvetli eksenlerinde oluşan eğilme momentleri; 2 x 0,96.5 M = =3 kNm=300 kNcm 8 2 y 0,39.2,5 M = =0,3047 kNm=30,47 kNcm

8 olarak elde edilir.

y 2 x em x y M M σ= + σ =14 kN/cm W W ≤ olmak üzere, 2 2 em 300 30,47 σ= + =10,87 kN/cm σ =14 kN/cm 41,2 8,49 ≤

(52)

4.3 Kren Hesabı

Şekil 4. 3: Kren Taşıma Kapasiteleri

Yapıda bir gözde 10 t ve 20 t olmak üzere iki, iki gözde toplamda dört adet kren mevcuttur. Kren tipleri ABUS firmasının ürettiği ZLK Double Girder Cranes olarak seçilmiştir. Bir gözdeki iki kren birbirilerine en fazla 180 cm yaklaşabilmektedir. Kren köprüsü açıklığı S = 18 m ‘dir. Kren kirişi mesafesi 10 m ‘ dir ve bu kirişler basit mesnetli olarak teşkil edilmiştir.

4.3.1 Kren bilgileri

R=2900 mm (Đki kren rayı arası mesafe), Rmax = 64,5 kN, Rmin = 15,7 kN

R=2900 mm (Đki kren rayı arası mesafe), Rmax = 123 kN, Rmin = 26,1 kN

Maksimum yük durumları için elde edilen kren mesnet reaksiyonları SAP2000 programında hareketli yük olarak (moving load) kren kirişi üzerinde gezdirilerek en elverişsiz kren kirişi reaksiyonları elde edilecektir. Bu şekilde bulunan moment, kesme kuvveti, mesnet reaksiyonları kren kirişinin ve de kolona oturan kren kirişinin mesnet tasarımında önemli rol oynayacaktır. Bir sonraki sayfada kren kirişindeki maksimum yük durumu ile minimum yük durumu şekillerle gösterilmiştir.

(53)

Şekil 4. 4: Kren Maksimum Yük Durumu

Şekil 4. 5: Kren Minimum Yük Durumu

4.3.2 Kren ölü ağırlığı (yüksüz durumdaki ağırlık) 10 t taşıma kapasiteli kren için:

64,5× 2 + 15,7× 2 = 160,4 kN (Tablodan alınan değerlere göre yüklü haldeki durum) 160,4 – 100 = 60,4 kN (Yüksüz durumdaki kren köprüsü ağırlığı)

60,4 / 2 = 30,2 kN (Bir düğüm noktasına düşen yük) 20 t taşıma kapasiteli kren için:

123,5× 2 +26,1× 2 =298,2 kN (Tablodan alınan değerlere göre yüklü haldeki durum) 298,2 – 200 = 98,2 kN (Yüksüz durumdaki kren köprüsü ağırlığı)

98,2 / 2 = 49,1 kN (Bir düğüm noktasına düşen yük)

4.3.3 Kren kirişi hesabı Kren kirişi boyu 10 m ‘ dir.

Kren Grubu II ( DIN120 - Tablo 1 )

ψ Denk katsayısı Grup II için 1,4 ‘tür. ( DIN120 - Tablo 5 )

(54)

Şekil 4. 6: Kren Maksimum Yük Durumu Đçin Sap2000 Analiz Sonuçları

(55)

Seçilen profil HE800A ‘dır. Model SAP2000 ortamında hazırlanıp kren yükleri modele “Moving Load” olarak etkitilmiştir. Moment ve mesnet reaksiyonları 1,1G+1,4W ‘den elde edilmiştir. Sehim kontrolü ise max

L f

800

≤ olacak sekilde G+W kombinasyonundan sağlanmıştır.

4.3.3.1 Kren fren kuvvetleri Boyuna fren kuvveti

10 t taşıma kapasiteli kren için: 64,5× 2 + 15,7 × 2 = 160,4 kN →160,4 / 2 =80,2 kN 20 t taşıma kapasiteli kren için: 123,5× 2 +26,1 × 2 =298,2 kN→292,8 / 2 =149,1 kN TOPLAM →80,2 + 149,1 = 229,3 kN

Boyuna fren kuvveti : W

7 olduğundan; 229,3 32, 76 7 = kN‘dur. (4.5) Çarpma kuvveti Çarpma kuvveti : W 10 olduğundan; 229,3 22,93 10 = kN’ dur. (4.6) Not: 10 m ‘lik Kren kirişi zayıf eksende üst başlığından her 1 m ‘ de bir tutuludur.

Şekil 4. 8: Kren Kirişi Zayıf Ekseninde Çarpma Kuvvetlerinden Oluşan Momentler

4.3.4 Kren kesiti hesabı