ÇELİK YAPILAR 5 ÇELİK KİRİŞLER. ÇELİK YAPILAR Kirişler KİRİŞLER KİRİŞLER

(1)

ÇELİK YAPILAR

5 ÇELİK KİRİŞLER

2

ÇELİK YAPILAR Kirişler

Çelik çerçeveyi oluşturan kirişler:

*üzerlerine etkiyen yüke,

*geçtikleri açıklığa,

*yapı içinde tesisatın geçirilme şekline bağlı olarak:

 DOLU,

 BOŞLUKLU yada

 KAFES GÖVDELİ düzenlenir.

Genellikle

*küçük açıklıklı ana kirişlerle döşeme kirişleri ve aşıklar dolu gövdeli,

*büyük açıklıklı ana ya da bağ kirişleri boşluklu ya da kafes gövdeli olarak düzenlenir.

Kirişler, çerçevelerin düşey elemanlarını bağlayacak şekilde yatay yada eğik düzenlenen taşıyıcı elemanlardır.

Prof. Dr. G. Arun YTÜ Mimarlık Bölümü TSBD

3

KİRİŞLER

Çelik kirişlerde sistem açıklığı:

*Tek açıklıklı: L/12 – L/16

*Sürekli kiriş: L/16 – L/24

*Ön/ard germeli: L/16 – L/24

*Uzay Kafes kirişlerde: L/20 – L/30 alınabilir.

Ön/Ard germe

Prof. Dr. G. Arun YTÜ Mimarlık Bölümü TSBD 4

KİRİŞLER

Dolu gövdeli ve boşluklu gövdeli kirişler eğilme momentleri ve kesme kuvvetleri ile,

Kafes gövdeli kirişler eksenel çekme ve basınç kuvvetleri ile

zorlanarak üzerlerine mesnetlenen döşemeden aldıkları yükü bağlı oldukları kiriş, kolon yada duvarlara iletir.

Üst lifler basınç

5

KİRİŞLER Dolu Gövdeli Kirişler

Basit eğilme altındaki dolu gövdeli çelik kirişler, genellikle başlıklarında malzeme yoğunluğu olan geniş başlıklı I kesit olarak seçilir.

Prof. Dr. G. Arun YTÜ Mimarlık Bölümü TSBD Dolu gövdeli çelik kirişlerin başlıkları eğilme, gövdesi kesmekuvvetlerini taşır.

Dolu gövdeli kirişler:

 Hadde mamulü profiller

 Levhalı yapma en-kesitler

 Profil ve levhalarla oluşturulmuş bileşik en-kesitler ile düzenlenir.

6 Hadde mamulü dolu gövdeli kirişler, mesnetlenme şekline ve taşıdığı yüke bağlı olarak 3- 6m arasındaki açıklıklar için uygundur. Kiriş açıklıklarının,

kiriş basit kiriş olarak düzenlendiğinde: üzerine gelen yük ağır ise 3.5-4m, hafif ise 4-5m, kiriş gerber olarak düzenlendiğinde : üzerine gelen yük ağır ise 4-5m, hafif ise 5-6m, kiriş sürekli kiriş olarak düzenlendiğinde: üzerine gelen yük ağır ise 4-5m, hafif ise 5-6m açıklık yapılması ekonomik çözümler getirir.

Hochdahl Yayın Bürosu, Alm.

KİRİŞLER Dolu Gövdeli Kirişler

(2)

7 Kirişin taşıdığı yük bakımından hadde mamulü

*kiriş yeterli değilse,

*kiriş yüksekliği sınırlı ise ya da

*tüm kiriş yüksekliğinin artırılması ekonomik olmayacaksa, momentin büyük olduğu kısımlarda kiriş levhalarla takviye edilebilir.

KİRİŞLER Takviyeli Dolu Gövdeli Kirişler

Takviyeli kirişler genellikle levhaların  profil kirişin iki başlığına da eklenmesiyle yapılır.

Kiriş üst başlığında kayma bağlantıları düzenlenecekse, döşeme ile kompozit çalıştırılmak üzere ek levhaları sadece alt başlığa da yapılabilir.

Ek levhaları profil başlıklarına kaynakla birleştirildiğinde kaynakların soğuyunca çekeceği dikkate alınmalıdır.

KİRİŞLER

Yapma En-kesitli Dolu Gövdeli Kirişler

Genellikle kiriş, iki başlık levhası yada profiline gövde levhasının eklenmesiyle oluşturulur.

Levhalı yapma en-kesitli kirişler,

* hazır profil ve takviyeli profil en-kesitlerinin yetmediği,

* büyük açıklıkların geçileceği durumlarda kullanılır.

Kutu kesitler için iki başlık levhasına iki gövde levhası kaynaklanır.

Tüm çerçeve elemanlarında levhalı yapma I enkesitlerin

başlık genişliği/kalınlığı(b/t_b) oranları: St37 için: b/t_b17, St52 için: b/tb14, gövde yüksekliği/kalınlığı(d_g/t_g) oranları:St37için: d_g/t_g44, St52 için: d_g/t_g36 yapılmalıdır.

Levhalı  kirişlerin başlık genişliği kiriş yüksekliğinin ~1/3’ü kadar yapılır.

Başlık genişliği kalınlığının 12 katını geçmemelidir.

9 Gövdede berkitme levhaları kirişe tekil yük etkiyen noktalarda ve mesnetlerde de gerekir.

KİRİŞLER

Yapma En-kesitli Dolu Gövdeli Kirişler

Kiriş yüksekliği arttıkça gereken başlık genişliği azalır.

Bu durumda gövde levhası kalın yapılmalı ya da ince yapılacaksa gövdenin karşıladığı kesme kuvvetlerinin gövdede buruşmaya yol açmaması için gövde düşey ya da yatay levhalarla berkitilmelidir.

Kutu kesitlerin berkitmesi içten yapılır.

Kiriş gövde yüksekliğinin (d) gövde kalınlığına (t) oranı d/t < 260

gövdede berkitmeye gerek yoktur.

Berkitme levhaları arasıgövde yüksekliğinin 3 katından ve 3m den az yapılmalıdır.

Berkitme levhası eni,levha kalınlığının 16 katını ve kiriş gövde kalınlığının 5 katını geçmemelidir.

 Düşey berkitme levhalarını bağlayacak şekilde düzenlenen yatay berkitmeler, basınç başlığından h_gövde/5 kadar aşağıda yer almalıdır.

Gövdenin iki yüzüne de berkitme düzenlenmesi, simetriyi sağlama bakımından yararlıdır.

KİRİŞLER

Yapma En-kesitli Dolu Gövdeli Kirişler

Berkitme levhalarının düzenlenmesinde:

11 Eğilme momentleri gerektiriyorsa, levhalı yapma kiriş en-kesitlerinde gövde kalınlıklarıyada yükseklikleri bölge bölge artırılarak değişken en-kesit üretilebilir.

KİRİŞLER

Yapma En-kesitli Dolu Gövdeli Kirişler

Delik köşeleri yuvarlak ve pürüzsüz yapılmalı, köşe yarıçapı en az 5cm olmalıdır.

Çok katlı çelik yapılarda dolu gövdeli kirişler kullanılıyorsa tesisat borularının birbirinin üzerine oturtarak düzenlenmiş kirişlerin arasından geçirilmesi uygun olur.

Kirişler tek seviyede düzenlenirse bu amaç için kiriş gövdelerinde delik açmak gerekir. Kiriş gövdesi kesme kuvvetlerini aktardığı için delikler kesme kuvvetlerinin en az olduğu açıklık ortasında düzenlenmelidir.

KİRİŞLER Dolu Gövdeli Kirişler

Deliğin mesnetlere yakın açılmasının gerektiği durumlarda delik çevresi levhalarla takviye edilmelidir.

Bu durumda tesisat boruları iki seviyede düzenlenir.

(3)

13

Çelik Yapılar KİRİŞLER

Geçilecek açıklıklar büyüdükçe kiriş gövdesini boşluklu düzenlemek kirişi hafifletir.

Kastella, Litska ve Vierendeel kirişler boşluklu gövdeli kirişlerdir.

Boşluklu gövdeli kiriş boşluklarından tesisat kanalları da geçirilebilir.

Kastella kirişler bir I profil gövdesinin uzunluğu boyunca dişler oluşturacak şekilde ikiye ayrılması ve bu parçaların ortada delik bırakılacak şekilde kaynaklanmasıyla oluşturulur.

Bunlara petek kirişler de denir.

Litska kirişi için kastella kiriş boşlukları arasındaki dolu kısma levha kaynaklanır.

Kastella kirişlerde altıgen boşlukların  açısı en az 45⁰en fazla 70⁰, genellikle 60⁰olarak düzenlenir. Altıgen boşluğun üst kenarı ile boşluklar arası mesafe eşit yapılır.

KİRİŞLER Boşluklu Gövdeli Kirişler

Kastella Litska

15

ÇELİK YAPILAR Boşluklu Gövdeli Kirişler

Kastella ve Litska kirişleriyle de değişken enkesit yapılabilir.

Boşluklu gövdeli kirişler eğilmeye çalıştığı için büyük kesme kuvvetlerinin olduğu, mesnetlere yakın bölgelerde gövdedeki boşluklar levha kaynaklanarak kapatılır yada üretimde bu bölgeler dolu bırakılır.

Vierendeel kiriş, alt başlık, üst başlık ve dikmelerle oluşturulur.

Kirişi oluşturan üst ve alt başlıklar dolu gövdeli bir kiriş, dikmeler ise dolu gövdeli bir kolon davranışı gösterir. Kirişin düşey ve yatay elemanları rijit birleştirilir.

KİRİŞLER Boşluklu Gövdeli Kirişler

Eğilme momentlerinin fazla olduğu durumda tüm kiriş elemanları I kesitli yapılabilir. Bu durumda köşelerin dik açılı düzenlenmesi bu bölgedeki gerilmeleri artıracağı için köşeler bir guse yada köşe levhasıyla rijitleştirilmelidir.

Genellikle Vierendeel kiriş üst ve alt başlıkları levha yada profillerle üretilen T kesitli, dikmeleri ise levhalarla yapılır.

17

KİRİŞLER Mahya

Mahya oluşturma;

*dolu hadde profili,

*dolu yapma en-kesit yada

*boşluklu gövdeli kirişlerle yapılabilir.

Ek için kuvvet doğrultusunda en az 2 bulon gerekir.

Kiriş boyunu uzatmak ve gerber kirişlerin mafsallarını oluşturmak için yapılan kiriş ekleri, kolon-kiriş birleşim yerinden en az kiriş yüksekliği kadar uzakta yapılmalıdır .

Kiriş eklerinde ek levha enkesitleri alanı, kiriş enkesit alanından büyük olmalıdır.

Ek ağırlık merkezi, kiriş ağırlık merkezi ile çakışmalıdır.

KİRİŞLER Kiriş Ekleri

Mafsal oluşturma, sadece tek bulonla yapılır.

Ekler kaynaklı yada bulonlu yapılır.

(4)

YTÜ Mimarlık Bölümü TSBD 19

ÇELİK YAPILAR Kiriş-kiriş birleşimi

Mafsallı

Rijit Kiriş kiriş birleştirilmesi mafsallı yada rijit yapılır.

Rijit birleşimde, kiriş momentlerinin aktarabilmesi için birleştirilen kiriş başlıklarında süreklilik sağlanır.

Mafsallı birleşim, kiriş gövdesi kesme kuvvetlerini aktardığı için, sadece kiriş gövdelerinin birleştirilmesiyle yapılır.

20

KİRİŞLER Kiriş-Kiriş Birleşimi

21

KİRİŞLER Kafes Gövdeli Kirişler

Kafes gövdeli kirişler: Alt başlık, üst başlık ve örgü çubuklarının, aradaki alan üçgen olacak şekilde birleştirilmesi ile oluşturulur.

Kafesi oluşturan çubuklar arasındaki açı 30⁰den az olursa, kirişte ek momentler ortaya çıkar.

Kafes gövdeli çelik kirişler;

R kiriş, düzlem kafes kiriş, uzay kafes kiriştir.

Kafes gövdeli kirişlerde yükler düğüm noktalarına etkitilirse kafesi oluşturan çubuklar sadece eksenel çekme ve basınca çalışarak yükleri mesnetlere iletir.

KİRİŞLER Kafes Gövdeli Kirişler

Üzerine etkiyen yükleri eksenel çekme ve basınca çalışarak aktaran kafes gövdeli kiriş çubuklarında I, U, L, kutu yada boru kesitli profiller kullanılır.

Yüklerin düğüm noktalarına iletilmesi, bağ kirişlerinin bu noktalara birleştirmesi ile yapılır.

23 R Kirişler, ince yuvarlak demirin 45⁰-60⁰bükülerek üst

ve alt başlık çubuklarına kaynaklanması ile oluşturulur.

Örgü çubukları ince yuvarlak demirle oluşturulduğu için bunlara tel kirişler de denir. Kiriş açıklığına göre Ø16 – Ø25mm çaplı yuvarlak demir kullanılır.

Yapımda şablon kullanılarak işçilik giderleri azaltılabilir.

R Kirişler, üst ve alt başlık çubukları arasında diyagonal örgü çubukları ile oluşturulur.

KİRİŞLER Kafes Gövdeli Kirişler – R Kirişler

R kirişler mesnet bölgesinde daraltılarak değişken kesitli ve son gözler dolu olarak ta yapılabilir.

KİRİŞLER Kafes Gövdeli Kirişler – R Kirişler

Büyük açıklıklı kirişlerin diyagonalleri olarak boru yada hadde mamulü profiller de kullanılabilir.

X kirişleri de R kiriş özellikleri taşır.

(5)

25 Düzlem Kafes kirişler, üst başlık, alt başlık ve

dikme ve diyagonal olarak düzenlenmiş hadde mamulü profillerle oluşturulur.

KİRİŞLER

Kafes Gövdeli Kirişler – Düzlem Kafes Kirişler

Düzlem kafes kirişler üst başlıklarının şekline göre isimlendirilir.

Düzlem Kafes kirişi oluşturan çubuklar levhalarla birleştirilir.

Araştırma Merkezi, Belçika L=162m , h=6,4m

Kafesi oluşturan çubukların düzenlenmesinde uzun çubukların çekmeye çalıştırılması önemlidir.

KİRİŞLER

Kafes Gövdeli Kirişler – Düzlem Kafes Kirişler

27

ÇELİK YAPILAR Düzlem Kafes Kirişler

Kafes kiriş çubuklarının birleşimleri sürtünmesiz mafsallı kabul edilir.

Bunun için kafesi oluşturan tüm çubukların ağırlık merkezi çakıştırılmalıdır.

KİRİŞLER

Kafes Gövdeli Kirişler – Düzlem Kafes Kirişler

29

KİRİŞLER

Kafes Gövdeli Kirişler – Düzlem Kafes Kirişler

KİRİŞLER

Kafes Gövdeli Kirişler – Düzlem Kafes Kirişler

(6)

31

KİRİŞLER

Kafes Gövdeli Kirişler – Düzlem Kafes Kirişler

KİRİŞLER

Kafes Gövdeli Kirişler – Düzlem Kafes Kirişler

a a

1 2 1b 2b

a-a görünüş

a-a kesit

1-2 b-b görünüşü mesnet

Prof. Dr. G. Arun YTÜ Mimarlık Bölümü TSBD Düzlem kafes kirişler, devrilmeye karşı düşey çaprazlanarak desteklenmelidir.

33

KİRİŞLER

Kafes Gövdeli Kirişler – Uzay Kafes Kirişler

Uzay kafes kiriş çubukları kaynaklanarak birleştirilir.

Sainsbury Art Centre, UK 133x35m Antreman Salonu, Sidney Olimpiyat Merkezi

KİRİŞLER

Kafes Gövdeli Kirişler – Uzay Kafes Kirişler

35

Inachus Köprüsü, Beppu, Jp 36m B-con Plaza, Beppu, Jp 45m

KİRİŞLER

Kafes Gövdeli Kirişler – Uzay Kafes Kirişler

KİRİŞLER Ön/Ard Germe Kirişler

Ön/Ard germe

Kablolarla ön/ard germe verilen çelik kirişlerle daha büyük açıklıklar geçilebilir.

(7)

KİRİŞLER Ön/Ard Germe Kirişler

37

Kuvvetler bir elemandan diğerine doğrusal aktarıldığı için eğri kirişler büyük açıklık geçemez.

Kuvvetin doğrusal aktarımında eksenden sapma 5⁰olarak kabul edilir.

KİRİŞLER Eğri Kirişler

39 Depo, Les Potastese de Congo Eğlence Merkezi, Bangkok

Planetarium, Stuttgart

Kirişler eğik düzenlendiğinde daha büyük açıklıklar geçilebilir.

KİRİŞLER Eğik Kirişler

Kemerler

Yüzme havuzu, Hollanda W=33m Earl Court Sergi Sarayı, UK Kafes:3x3,2m

NS Demiryolu İstasyonu

Çelik kemerler kirişlerin oluşturulduğu tüm sistemlerle yapılabilir.

Kiriş Kolon Birleşimi

Çelik yapıların kolon kiriş birleşimleri;

tek katlı yada çok katlı çerçevelerin üst katlarında mafsallı yada rijit, yapılır.

Rijit Rijit Mafsallı

Kiriş Kolon Birleşimi

Çelik yapıda kolon kiriş birleşimlerinin tamamen rijit ya da tamamen mafsallı yapılması bir idealdir. Ancak tek katlı ve tek açıklıklı çerçevelerde tam olarak uygulanabilir.

Tek katlı çok gözlü çerçevelerde kiriş-kolon birleşimi mafsallı da yapılsa kiriş uçlarında bir miktar dönme engellenir yada rijit yapılsa kirişle kolon arasındaki dönme tamamen önlenemez.

Bu tür birleşimlere yarı rijit birleşim denir.

(8)

Tek katlı çelik yapıda basit çerçeveler birlikte çalışacak şekilde yan yana getirilerek çok gözlü çerçeveler oluşturulur.

Kiriş Kolon Birleşimi Tek Katlı Çerçeve

Yapısal çelik ısıya duyarlı bir malzemedir.

Açıkta bırakılan çelik kirişlerin başka yapı elemanlarıyla birleştirilmesinde mesnetlerinden biri kiriş açıklığı doğrultusunda serbestçe hareket edebileceği şekilde kayıcı mafsallı düzenlenir.

Kayıcı mesnet, kirişin geçtiği açıklığa ve taşıdığı yüke bağlı olarak; yüzeysel, çizgisel yada rulolu mesnet şeklinde yapılır.

Kiriş Kolon Birleşimi Tek Katlı Çerçeve

Yüzeysel L<15m, V<12t.

Çizgisel L<25m, V<30t

Rulolu L>25m, V>30t Prof. Dr. G. Arun YTÜ Mimarlık Bölümü TSBD

45 Çizgisel Mafsal

Kiriş Kolon Birleşimi Tek Katlı Çerçeve

Çizgisel Mafsal

Kiriş Kolon Birleşimi Tek Katlı Çerçeve

47

Duvar Kiriş Birleşimi

Kiriş Düzenleri

Seyrek düzenlemede bağ kirişleri de geçecekleri açıklığa bağlı olarak

*dolu,

*boşluklu yada

*kafes gövdeli düzenlenir.

Tek doğrultuda yük aktaran

*Dolu, boşluklu yada kafes gövdeli kirişler ve

* dolu, boşluklu yada kafes gövdeli kemerler:

Sık aralıklarla düzenlenip rijit döşemelerle bağlanır yada seyrek düzenlenip bağ kirişleri ile bağlandıktan sonra üzerine döşeme serilir.