PREFABRİK YAPILAR
7. HAFTA
ÖNYAPIM BETONARME KAFES KİRİŞLİ YAPILAR
Betonarme kafes kirişin olumlu tarafları;
Betonarme kafes kirişler, dolu gövdeli kirişlerden daha hafiftir ve malzeme gereksinimi daha azdır. Özellikle büyük açıklıklarda bu husus önem taşır.
Kirişin ağırlığı artmaksızın, üst başlığına istenilen eğim verilebilir; bu da her çeşit çatı kaplamasını kullanma olanağını sağlar.
Bu kirişlerin, çelik kafes kirişlerle kıyaslandığında, sonradan bakım gerektirmemesi ve yangına dayanıklı olması önemli bir avantaj sayılır.
Kiriş boşluklarından tesisat öğeleri geçirilebilir.
Yüksek kirişlerde (örneğin paralel başlıklı olanlarında), alt başlıklar üzerine döşeme plakları uygulanarak bir tesisat katı veya ara kat teşkil edilebilir.
Kirişin alt başlığı ayni zamanda vinç kirişi görevini yapabilir.
ÖNYAPIM BETONARME KAFES KİRİŞLİ YAPILAR
Betonarme kafes kirişin sakıncalı tarafları;
o Kalıp ve donatı işçiliğinin ve ince beton kesitlerinin betonlama güçlüğü ve bundan dolayı maliyetin artması,
o Rijit olan düğüm noktalarında oluşabilecek yan gerilmelerin dikkatle hesaplanması ve bu hesaplarda, kaldırma, nakliye, montaj ve montaj sonrası durumların göz önünde tutulması gereği,
o Yalnız çekmeye çalışan çubuklarda beton kullanılmasının malzeme özelliklerine uymayan bir uygulama şekli olması ve bu çubukların betonunda çatlakların oluşması,
o Montaj sırasında yüksek kirişin devrilmesini önleyecek tedbirlerin alınması gereği
ÖNYAPIM BETONARME KAFES KİRİŞLİ YAPILAR
Sakıncalı taraflar karşısında uygulanabilecek alternatif yöntemler
Kafes kiriş eşit bölümler veya tek tek çubuklar şeklinde fabrikada üretilebilir ve bu bölümler yapı yerinde, bulonlama, kaynaklama veya art çekmeli öngerme gibi usullerle birleştirilip bir bütün haline getirilebilir.
Çekmeye çalışan çubuklar öngerilmeli yapılabilir; böylece bu çubuklarda çıkan sorunlar ve düğüm noktalarındaki yan gerilmeler hemen hemen yok edilebilir.
Montaj stabilitesini sağlamak üzere, kafes kiriş çatal başlı kolonlara veya kirişin ağırlık merkezine yakın yerinden kolona oturtulabilir.
ÖNYAPIM BETONARME KAFES KİRİŞLİ YAPILAR
Betonarme kafes kiriş çeşitleri
Çelik kafes kirişlerin hemen bütün çeşitleri betonarme olarak da yapılabilmektedir. Bunlar;
Paralel başlıklı, dikdörtgen veya trapez biçimindeki kafes kirişler,
Üst başlıkları poligonal veya kemer şeklinde olan kafes kirişler,
Üçgen kafes kirişler,
Kafes kiriş çerçeve elemanları,
Uzay kafes kirişleri
ÖNYAPIM BETONARME KAFES KİRİŞLİ YAPILAR
Betonarme kafes kiriş çeşitleri
En çok uygulanan türlerdendir Bu kirişlerde yapılabilecek çubuk düzenlemeleri ve uygulanabilecek öngerme şekilleri görülmektedir.
(a) tipinde alt başlığa,
(b) tipinde, çekmeye çalışan diagonal çubuklara,
(c) tipinde ise, çekmeye çalışan düşey çubuklara ön gerilme verilir. Öngerme donatısı c) tipinde daha kısa olur.
Paralel başlıklı kafes kirişler
ÖNYAPIM BETONARME KAFES KİRİŞLİ YAPILAR
Betonarme kafes kiriş çeşitleri
Paralel başlıklı kafes kirişler
(d) ve (e) tipi kirişlerde yalnız diagonal orta çubuklar vardır; donatının iyi teşkil edilebilmesi için, bu çubukların <60° lik açılarla, veya, basınç çubuklarının, çekme çubukları ile alt başlık arasında açı ortayı olacak şekilde düzenlenmesi gerekir.
Vierendeel tipi (f) kirişi ise, çubuklarının yalnız düşey olmasından dolayı, bu kirişte kuvvetlerin dağılımı diğer kirişlerde olduğundan farklı olup, hesaplama ve donatı konumunda daha dikkat ve titizlik gerektirir.
ÖNYAPIM BETONARME KAFES KİRİŞLİ YAPILAR
Betonarme kafes kiriş çeşitleri
Paralel başlıklı kafes kirişler
Paralel başlıklı kafes kirişlerde şayet gerekiyorsa, üst başlığa % 10 kadar eğim verilip değişik tür çatı kaplamalarının uygulanmasına imkân sağlanabilir. Kirişlerin alt başlıkları ise ayrıca vinç kirişi görevini yüklenebilir.
Bu kirişlerin yükseklikleri açıklığın 1/12-1/15 i civarında tutulur.
Kirişler 12,0-25,0 m.’lik açıklıklara kadar tek parçadan; 25,0-35,0 m.’lik açıklıklarda ise, bölümlerin birleştirilmesi suretiyle oluşturulur.
Daha büyük açıklıklar için (60,0 m. Ye kadar), art çekmeli öngerme ile birleştirilen çubuklarla düzlemsel veya uzay kafes kirişlerinin yapımına gidilir.
ÖNYAPIM BETONARME KAFES KİRİŞLİ YAPILAR
Betonarme kafes kiriş çeşitleri
Üçgen kafes kirişler
Bu tür kafes kirişler eğimli çatılar için uygun bir çözüm getirir. Çubuk düzenleri, imalatın türüne (örneğin kirişin bölümlerden oluşup oluşmamasına) ve çatı örtüsünün kuruluş şekline göre değişir.
Çatı örtüsü,
Aşıklar + mertekler + çatı kaplaması (örneğin kiremit örtü),
Aşıklar + çatı kaplaması (örneğin profilli rijit çatı kaplama plakları),
Hafif beton veya betonarme plaklar + çatı örtüsü
olarak düzenlenebilir.
ÖNYAPIM BETONARME KAFES KİRİŞLİ YAPILAR
Betonarme kafes kiriş çeşitleri
Üçgen kafes kirişler
Aşıklı sistemlerde aşıkların düğüm noktalan üzerine gelmesi istenir.
Üçgen kafes kirişler, 12,0 - 30,0 m.
açıklıklar için yapılmaktadır.
Bu kirişleri;
Bölümlerden oluşması,
Çekmeye çalışan çubuklarının çelik olarak teşkili,
Kirişlerin, 12,0 - 15,0 m. açıklık geçen stabilite sorunları getirmeyen bir
bağlama kirişi
olarak kullanımı mümkündür.
ÖNYAPIM BETONARME KAFES KİRİŞLİ YAPILAR
Betonarme kafes kiriş çeşitleri
Trapez biçimindeki kafes kirişler
Montaj stabilitesi bakımından uygun çözümlerdir.
(a) tipinde üst başlık biraz eğimli yapılabilir ve kiriş, bölümlerin sonradan art çekmeli öngerme ile birleştirilmesi suretiyle oluşturulabilir.
Çelik gergili b) kirişi, büyük açıklık geçen
bazı aşık uygulamalarında
kullanılmaktadır.
(c) ve (d) kirişleri ise, montaj sırasında stabilite sorunları getirmesine karşın, çatı feneri ve şed kirişi olarak iyi sonuç vermektedir.
ÖNYAPIM BETONARME KAFES KİRİŞLİ YAPILAR
Betonarme kafes kiriş çeşitleri
Şekilde tesisat katlı, 12x24 kolon modüllü, trapez kafes kirişli bir endüstri binasının sistemi görülüyor.
Küçük boy çatı plaklarının uygulanabilmesi için, 12,0 m’lik kolon aralıklarının ortalarına ara kirişler ilâve edilerek çatıdaki açıklıklar 6,0 m. ye indirilmiş; bu ara kirişler, 12,0 m. geçen, üçgen biçimindeki bağlama kirişlerine oturtulmuştur.
Trapez biçimindeki kafes kirişler
ÖNYAPIM BETONARME KAFES KİRİŞLİ YAPILAR
Önyapım betonarme kafes kirişli yapılarda elemanların birbirleriyle bağlantısı
Kiriş - kolon bağlantısı genellikle sabit mafsal şeklinde olur. Yapının çok yüksek veya yatay kuvvetlerin büyük olduğu durumlarda kolonlar da
«vierendeel» kiriş biçiminde yapılır.
Kafes kirişin kolonlara oturması montaj sırasında bazı stabilite sorunları çıkarır.
çatal başlıklı kolon;
ağırlık merkezine yakın noktada mesnetlendirme
kolonda bırakılan uzun donatı filizlerinin kirişteki oyuklara geçirilmesi
geçici montaj destekleri ile bu soruna çözüm aranır.
Genellikle dikdörtgen kesitli yapılan kafes kiriş başlıkları, detaylandırmayı kolaylaştırmak amacı ile «T» veya «L» kesitli de yapılabilir.
ÖNYAPIM BETONARME KAFES KİRİŞLİ YAPILAR
Önyapım betonarme kafes kirişli yapılarda elemanların birbirleriyle bağlantısı
Kafes kiriş bölümleri arasındaki birleşmeler
Bu birleşmelere çekme veya basınç kuvvetleri gelebilir.
Çekme kuvvetlerini aktaran birleşmeler:
Kafes kiriş çubuklarına ankre edilmiş çelik plakaların birbirlerine bulonlarla bağlanması
Art çekmeli öngerme ile (yani çubukların içinde bırakılan spiralli kılıflardan çelik kabloların geçirilip gerilmesi, ankrajı ve kılıflara ince harç enjeksiyonu suretiyle)
yapılabilir.
Yalnız basınç kuvvetlerini aktaran birleşmelerde ise,
Çelik plakaların bulonlanması,
Kaynaklanması veya,
Tek kablolu ön germe gibi yöntemler kullanılabilir.
ÖNYAPIM BETONARME KAFES KİRİŞLİ YAPILAR
Önyapım betonarme kafes kirişli yapılarda elemanların birbirleriyle bağlantısı
Kafes kirişli yapılarda çatı ışıklık çözümleri
Üçgen kafes kirişlere sık aşıklar profilli çatı kaplama türlerinden biri, yan saydam plaklar veya telli cam levhalar ile birlikte tespit edilebilir.
ÖNYAPIM BETONARME KAFES KİRİŞLİ YAPILAR
Önyapım betonarme kafes kirişli yapılarda elemanların birbirleriyle bağlantısı
Kafes kirişli yapılarda çatı ışıklık çözümleri İki mafsallı çerçevelerin kafes kirişe oturtulması ile bir çatı feneri teşkil edilebilir.
Yapı hacminin fazla artmış olması bu sistemin önemli bir sakıncasıdır.
Macaristan'da vierendeel kirişli, fener çatılı bir endüstri binası.
ÖNYAPIM BETONARME KAFES KİRİŞLİ YAPILAR
Önyapım betonarme kafes kirişli yapılarda elemanların birbirleriyle bağlantısı
Kafes kirişli yapılarda çatı ışıklık çözümleri
Kafes kirişlerin özelliklerinden yararlanılarak, yapı hacmi arttırılmadan da fenerli çatı çözümlerine gidilebilir.
Çatı plakları sırasıyla, kafes kirişlerin alt ve üst başlıklarına oturtularak, arada oluşan seviye farkı ışıklık yüzeyi olarak değerlendirilebilir; kafes kirişin çubukları ise, doğrama kayıtları görevini yüklenir (Şekil a).
Trapez biçimindeki kafes kirişin çubuk düzeninden yararlanılarak, iki baştaki çubukların çatı düzlemi dışında bırakılması suretiyle, bir fenerli çatı sistemi kurulabilir (Şekil b).
Yapı hacminin en iyi şekilde kullanımını sağlayan bu çözümde, çatı yüzeyi dışında kalan çubukların çatı örtüsü ile bağlantısı bazı detaylama ve işçilik sorunları getirir.
Ayrıca bu tip kafes kirişlerde montaj sırasında devrilme tehlikesi diğerlerine oranla daha fazladır.
ÖNYAPIM BETONARME KAFES KİRİŞLİ YAPILAR
Önyapım betonarme kafes kirişli yapılarda elemanların birbirleriyle bağlantısı
Kafes kirişli yapılarda çatı ışıklık çözümleri
Üçgen kesitli çatı ışıklıkları, kiriş doğrultusuna dik veya paralel olarak düzenlenebilir.
Bu ışıklıkların kafes kirişlere dik doğrultuda ve kirişten kirişe oturan aşık veya çatı plaklarının arasında düzenlenmesi, dolu gövdeli kirişli sistemlerdeki uygulamalara benzemektedir.
Bu tür ışıklıkların kafes kirişe paralel olarak teşkili bazı farklı çözümler getirir:
Kirişlere oturan aşıkların veya nervürlü çatı plaklarının nervürleri üzerinde (Şekil a)
«T» kolonlara oturan çift kafes kirişin arasında üçgen kesitli çatı ışıklıklarının düzenlenmesi mümkündür (Şekil b).
Bu çözümde «T» kolonlar sayesinde kiriş aralıkları küçülmüştür. Kafes kirişlerin alt başlıkları ise, ayni zamanda vinç kirişi görevini de üstlenebilmektedir.
ÖNYAPIM BETONARME KAFES KİRİŞLİ YAPILAR
Önyapım betonarme kafes kirişli yapılarda elemanların birbirleriyle bağlantısı
Kafes kirişli yapılarda çatı ışıklık çözümleri
Aşıkların kafes kirişlerin alt başlıklarına oturtulması suretiyle, kirişlerin üst başlıkları, ışıklık doğramasının mahyasını teşkil edebilir (Şekil a).
Böylece yapı hacmi azaltılmış olur. Çatı yüzeyi dışında kalan uzay kafes kiriş düzlemlerinin, ayni zamanda ışıklık doğraması olarak görev yapması ilginç bir çözüm getirebilir (Şekil b).
ÖNYAPIM BETONARME KAFES KİRİŞLİ YAPILAR
Önyapım betonarme kemer kiriş veya üçgen çerçeveli sistemler
Kemer kirişli veya üçgen çerçeveli sistemler
Kemer kirişlerin geleneksel yöntemlerle uygulanmasında kalıp ve kalıp iskelesi teşkili çok külfetli olmaktadır. Bu nedenle, çok eskiden beri bu tür kirişlerin zeminde veya fabrikada hazırlanıp sonra nihai yerine oturtulması yöntemleri araştırılmıştır.
Kemer kirişin imalâtı, nakliyesi ve montajı ile bu kirişe aşık veya çatı plaklarının tespiti, dolu gövdeli düz kirişlere kıyasla çok daha pahalıya mal olmaktadır.
Ancak, statik olarak en uygun biçimde olmalarından dolayı, bu kirişler açıklıkların en az malzeme sarfiyatı ile geçilmesini mümkün kılar. Bu nedenle, öz ağırlığın önem kazandığı büyük açıklıklarda (örneğin, 30-50 m’lik açıklıklar için), kemer kirişin kullanımı ekonomik olabilir.
ÖNYAPIM BETONARME KAFES KİRİŞLİ YAPILAR
Önyapım betonarme kemer kiriş veya üçgen çerçeveli sistemler
Kemer kirişli veya üçgen çerçeveli sistemler
Daha küçük açıklıklarda, imalat ve montajı çok daha kolay olan ve statik olarak kemer kiriş gibi çalışan, düz çubuklu, gergili üçgen çerçeveler uygulanabilir.
Kemer kirişleri 3 grupta toplamak mümkündür:
I. Temellere ankastre olan kolonlara serbestçe oturan kemer kirişler.
II. Doğrudan temellere veya istinat duvarlarına oturan kemer kirişler.
III. Üst çubukları kemer biçiminde olan çerçeveler.
ÖNYAPIM BETONARME KAFES KİRİŞLİ YAPILAR
Önyapım betonarme kemer kiriş veya üçgen çerçeveli sistemler
Kemer kirişli veya üçgen çerçeveli sistemler
Ankastre kolonlara oturan kemer kirişler
Bu kirişler, mekân yüksekliğini arttırmamak, imalât, nakliye ve montajı kolaylaştırmak amacı ile, dairesel yassı kemerler şeklinde yapılır.
Kemer okunun yüksekliği, açıklığın 1/6 -1/12 si arasında değişebilir.
Üzengilerde oluşan yatay itkiyi karşılamak üzere kemer uçları birbirleriyle, yer yer asma çubukları ile kemere asılan bir gergi elemanı ile bağlanır
ÖNYAPIM BETONARME KAFES KİRİŞLİ YAPILAR
Önyapım betonarme kemer kiriş veya üçgen çerçeveli sistemler
Kemer kirişli veya üçgen çerçeveli sistemler
Ankastre kolonlara oturan kemer kirişler Bu gergi:
(a) yuvarlak kesitli çelik bir çubuk;
(b) «U», «T» veya «L» kesitli bir çelik profil veya, c) öngerilmeli beton olabilir.
(a) ve (b) deki çelik elemanlar genellikle çift yapılır.
Çelik gergideki genleşme yüzünden kolon başlarında oluşabilecek açılma ve bunun sonucunda kemerin yassılaşması, yapıda büyük arızalara yol açabilir. Bu nedenle, çelik gergilerin tam yükleme yapıldıktan sonra gerdirilmesi tercih edilir.
Gergilerin, yüksek dirençli çelik kullanılarak, ön veya art çekmeli öngerilmeli betondan teşkili, hem genleşme, hem de korozyon ve yangın sorunlarına çözüm getirir.
ÖNYAPIM BETONARME KAFES KİRİŞLİ YAPILAR
Önyapım betonarme kemer kiriş veya üçgen çerçeveli sistemler
Kemer kirişli veya üçgen çerçeveli sistemler
Ankastre kolonlara oturan kemer kirişler
Statik sistemin seçimini:
. açıklık,
. kemer yüksekliği, . imalat yeri,
. nakliye ve montaj imkânları,
. çatı yüzeyinin kuruluş şekli ve çatı örtüsünün cinsi
gibi faktörler etkileyecektir.
Açıklık 20-25m. civarında ve ok yüksekliği f =L/6-L/10 olduğu zaman, tek parçada betonlanan, 2 mafsallı gergili kemer şekli seçilebilir (Şekil a). Bu tür kemerlerin imalatı ancak yapı yerinde yapılabilir.
ÖNYAPIM BETONARME KAFES KİRİŞLİ YAPILAR
Önyapım betonarme kemer kiriş veya üçgen çerçeveli sistemler
Kemer kirişli veya üçgen çerçeveli sistemler
Ankastre kolonlara oturan kemer kirişler
Kemerin kilit noktasındaki mafsal gerekiyorsa, sonradan, betonlama veya kaynaklama gibi yöntemlerle rijit hale getirilebilir (Şekil a2).
Üç mafsallı kemerlerle 50 m. ye kadar açıklıklar geçilebilmekte ve bu tip kirişler büyük garaj ve uçak hangarlarında kullanılmaktadır.
Açıklık 20m’den büyük ise, veya imalat fabrikada yapılacaksa, kemer 2 veya daha fazla bölümden oluşturulur.
ÖNYAPIM BETONARME KAFES KİRİŞLİ YAPILAR
Önyapım betonarme kemer kiriş veya üçgen çerçeveli sistemler
Kemer kirişli veya üçgen çerçeveli sistemler
Ankastre kolonlara oturan kemer kirişler
Kemer kirişlerde gergi elemanlarının mekânı kullanma ve estetik bakımından bazı sakıncalar getirmesi ve bu elemanların (çelik yapıldığı takdirde) bakım gerektirmesi gibi nedenler, kemer kirişli sistemlerde gergisiz çözümlerin araştırılmasına yol açmıştır.
Gergisiz çözümler genellikle üzengilerdeki itkiyi doğrudan istinat duvarlarına veya temellere aktaran sistemlerde görülmektedir.
Ters «L» kolonlara mafsallı oturan iki bölümlü kemerlerle 40 m’ye yakın bir açıklık geçilmiş; kemer uçlarındaki itki tahfif kemerleri ile karşılanmıştır.
ÖNYAPIM BETONARME KAFES KİRİŞLİ YAPILAR
Önyapım betonarme kemer kiriş veya üçgen çerçeveli sistemler
Kemer kirişli veya üçgen çerçeveli sistemler
Ankastre kolonlara oturan kemer kirişler
25-30 m’ye kadar olan açıklıklarda, iki düz çubuğun (kirişin) bir gergi ile birlikte meydana getirdiği üçgen çerçeve, statik olarak bir kemer gibi görev yapabilir.
Böyle bir sistem, imalat, montaj ve çatı örtüsünün uygulanması bakımından kolaylıklar getirir.
Üst çubukların:
. tek parçalı olarak yapımı;
. iki ayrı bölümden imal edilip, mahyanın mafsallı veya rijit yapılması gibi çözümlere gidilebilir (Şekil b1, b2 ve b3).
ÖNYAPIM BETONARME KAFES KİRİŞLİ YAPILAR
Önyapım betonarme kemer kiriş veya üçgen çerçeveli sistemler
Kemer kirişli veya üçgen çerçeveli sistemler
Ankastre kolonlara oturan kemer kirişler
60 m. ye varan açıklıkların geçilebilmesi için,
İki kemerin bir gergi ile birleştirilmesi ile oluşturulan, üçgen kesitli uzay kirişler (Şekil c)
veya,
Çatı düzlemi içinde birbiri ile kesişen kemerlerin oluşturduğu bir mekânsal sistem kurularak (Şekil d), yapıyı etkiyen çeşitli kuvvetlerin taşıyıcı sistem içinde en iyi şekilde dağılımı sağlanabilir.
ÖNYAPIM BETONARME KAFES KİRİŞLİ YAPILAR
Önyapım betonarme kemer kiriş veya üçgen çerçeveli sistemler
Kemer kirişli veya üçgen çerçeveli sistemler
Ankastre kolonlara oturan kemer kirişler
Büyük açıklıklı kemer konstrüksiyonlar, küçük parçalı bir seri üretime olanak sağlar.
Buna karşın,
Hesaplama metotlarının güçlüğü,
Model üzerinde deney yapımını gerektirmesi,
Hareketli montaj iskelesi teşkil etme zorunluluğu,
Düğüm noktalarının fazlalığı ve bunun sonucu, montaj süresinin uzun olması,
Uygulamanın bütün safhalarında, özel bilgi ve uzmanlık gerektirmesi gibi hususlar, bu sistemlerin sakıncaları arasında sayılabilir.
- Öğr . Gör. Cahit Gürer, ders notları, Afyonkarahisar Kocatepe Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi Yapı Eğitimi Bölümü
- Prof. Dr. Yükselen Ayaydın, Büyük Açıklıklı Prefabrike Betonarme Yapılar - Prof. Dr. Yükselen Ayaydın, Betonarme Çok Katlı Prefabrike İskelet Sistemler - Dr. Seyit Ali Kaplan, Prefabrike Yapıların Hesap Metotları
- TS500, Betonarme Yapıların Tasarım ve Yapım Kuralları
- TS498 Yapı Elemanlarının Boyutlandırılmasında Alınacak Yüklerin Hesap Değerleri - Deprem Etkisi Altında Binaların Tasarımı İçin Esaslar, 2018
- İntekno, İnşaat Teknolojileri
