YTÜ İnşaat Müh. Böl. Çelik Yapılar I Ders Notları Yrd. Doç. Dr. Devrim ÖZHENDEKCİ

ÇELİK YAPILARIN TARİHÇESİ* Klasik arkeolojinin bir teorisine göre dünyada ilk defa demir cevherinin işlenmesi, antik çağlarda şimdiki Türkiye’de Kaz dağları’nda çıkan büyük orman yangınında, toprağın içerdiği demire şekil verilebilecek derecede ısınması sonucunda meydana gelmiştir. Bir diğer teori ise, insanların dünyaya düşen meteorlar sayesinde demiri işlemeyi öğrendikleridir. İnsanlar, büyük ihtimalle meteorla gelen metali dövüp, işleyerek ilkel araç-gereç ve silah yapabildiler diye kabul edilir.

Demir ve çelik 5000 yıldır kullanılmakla beraber, iki yüzyıl öncesine kadar yalnızca silah ve eşya yapımında yer almışlardır. Ancak, 18. yüzyılda İngiltere’de ham demir üretiminin başlamasıyla birlikte demir yapı malzemesi olarak kullanılmaya başlanmıştır. Demir kullanılarak inşa edilen ilk yapılar köprülerdir. Kullanılan ilk malzeme fonttur. Fontun basınç dayanımı yüksek, çekme dayanımı ise düşüktür.

İlerleyen yıllarda Bessemer (1855), Siemens-Martin (1864), Thomas (1879) yöntemlerinin bulunmasıyla ham demirin sıvı haldeyken arıtılması sağlanmış ve dökme çelik üretimi olanağı ortaya çıkmıştır. Böylece 1800’lü yılların sonlarından itibaren dökme çelik, en çok üretilen cins olmuştur. Özellikle 20. yüzyılın başında elektrik fırınlarının da kullanılmaya başlanmasıyla da çelik yapı tekniklerinde büyük ilerlemeler meydana gelmiştir.

Çelik yapıların hızlı inşa edilebilmesi nedeniyle birinci dünya savaşı sonrasında, ikinci dünya savaşı sırası ve sonrasında çelik yapı inşası yaygın olarak gözlenmiştir. Birinci dünya savaşı sonrasında dağılan sanayinin yeniden üretime geçebilmesi amacıyla çelik inşası tercih edilmiştir. İkinci dünya savaşı sırasında ise Alman ordusunun Volga Nehri’ne kadar onlarca devletin arazilerini işgal ederek, sanayi binalarının donanımlarını söküp yeni arazilere taşıması ve bu arazilerde hızlı sanayi üretimine geçebilmesi ancak çelik taşıyıcı sistemlerin kullanılması ile mümkün olmuştur. Savaş sonrasında ise, sanayi, sosyal-spor tesisleri, okul ve konut binalarının hızla yapılması ihtiyacı, ancak çelik kullanımı ile mümkün olabilmiştir. Böylelikle çelik yapı taşıyıcı sistemlerinin hesaplama yöntemlerinin ve tasarım esaslarının gelişmesi mümkün olmutur. Bu süreçte kaynak teknikleri de gelişmiştir.

Font kullanılarak inşa edilen ilk köprü yaklaşık 1778 yılında tamamlandığı tahmin edilen İngiltere’de, Severn nehri üzerindeki Coalbrookdale Köprüsü’dür. Abraham Darby tarafından yaptırılmıştır. Abraham Darby taş kömürü kullanarak kok kömürü üretebilmeyi ve demiri kok kömürü kullanarak işleyebilmeyi ilk başaran kişidir. (1700’lere kadar demirin işlenmesinde zengin karbon içeriği nedeniyle odun kömürü kullanılmaktaydı, ancak o yıllarda Avrupa ormanlarının tükenmesi demirin işlenmesini zorlaştırmıştı. İngiltere’de bol miktarda taş kömürü mevcuttu, fakat taş kömüründe yeterli karbon yoktu. Bu nedenlerle, kok kömürü çelik çağını başlatan büyük bir buluş olarak kabul edilir.)

Ancak, Darby’nin işlediği demirin kalitesi iyi değildi. İşlenen demirin içi karbon köpüğüyle doluydu, saat yapımı gibi ince işler için elverişsizdi. Üstelik fontun çekme dayanımı iyi değildi. Yine bir İngiliz olan Henry Cort yaklaşık 1784 yılında pudlalama metodunu geliştirerek iyi kalitede dövme çelik üretimini mümkün kılmıştır. Bu buluş sayesinde sanayiye yetecek miktarda iyi kalite çelik elde edilebilmiş ve odun kömürü ile demir işleyen Rusya ve İsveç`in tekeli kaldırımıştır. Böylece İngiltere çelik piyasasına hâkim olmuş ve gerek madeni, gerekse üretim yöntemiyle dünyaya kendini kabul ettirmiştir. Bu dönemde İngilizler madencilikte dünyada rakipsiz duruma yükselmişlerdir. Birçok ülke, İngiliz mühendislerini davet edip, kendi ülkelerinde demir fabrikaları kurmakla görevlendirmişlerdir. Fransa ve Almanya`da ilk yüksek fırını İngilizler kurmuştur (1787). O yıllarda dövme çelik kullanılarak dolu gövdeli ana kirişli ve kafes ana kirişli köprülerin yapımına başlandı. Bunlardan birisi, 1846’da İngiltere’de inşa edilen 140 m açıklıklı Britannia Köprüsü’dür.

Coalbrookdale Köprüsü

Britannia Köprüsü

YTÜ İnşaat Müh. Böl. Çelik Yapılar I Ders Notları Yrd. Doç. Dr. Devrim ÖZHENDEKCİ Zamanımızda çelik konstrüksiyonların kısımları, ulaşım olanaklarına bağlı olarak, mümkün olduğunca büyük parçalar halinde, kaynaklı birleşimler yapılmak suretiyle atölyelerde hazırlanır. Bu kısımlar şantiyede genellikle bulonlu montaj birleşimleriyle birleştirilerek çelik konstrüksiyon tamamlanır.

ÇELİK ÜRETİMİ*

Demir, yerkabuğunda en çok bulunan metaldir ve kabuğun yaklaşık olarak % 4,5 unu teşkil eder. Meteorlar haricinde serbest bir eleman olarak bulunmaz. Doğada demir cevheri;

- oksitler [magnetit (Fe3O4) ve hematit (Fe2O3)],

- hidroksitler [geotit (FeO(OH)) ve limonit (FeO(OH)·nH2O)],

- karbonatlar [siderit(Fe2CO3)]

halinde bulunur (Şekil 1). Hemen tüm cevher türleri Silisyum Oksit (Si2O) ihtiva etmektedirler. Çoğu cevher türleri az miktarda Fosfor, Alüminyum, Kükürt, vb. elementler içermektedir.

(a) (b) (c) (d) (e)

Şekil 1. Demir cevherleri (a) Magnetit, (b) Hematit, (c) Geotit, (d) Limonit, (e) Siderit

Demir cevheri, yüksek fırında kok kömür ile yakılıp ergitilerek ham demir elde edilir. Kok kömürünün iki fonksiyonu vardır; birincisi gerekli sıcaklığı sağlamak, ikincisi ise demir ile kimyasal reaksiyona girmek. Kok kömürdeki karbon demir ile alaşım meydana getirir, ayrıca bu alaşım yani ham demir cevherden gelen Silisyum, Alüminyum, Kükürt gibi maddeleri de ihtiva eder. İşlem sonunda cüruf ve yüksek fırın gazları da ortaya çıkar. Cüruf, yoğunluğu az olduğundan ergimiş ham demirin üzerinde toplanır ve yüksek fırındaki cüruf deliğinden dışarıya atılır. Elde edilen ham demirin karbon oranı yüksek (%3-5) olduğundan şekil değiştirmeye ve kaynaklanabilmeye elverişli değildir. Bu nedenlerle ham demir işlenerek, kullanılan yöntem ve katkılara bağlı olarak çelik veya dökme demir üretilebilir. Dökme demir kupol fırınında üretilir. İçeriğinde yaklaşık olarak %2~4 oranında karbon vardır. Çelik ise Siemens-Martin, Elektrik Arkı, Oksijen Üfleme gibi yöntemlerle elde edilebilir. Bu yöntemler sonucunda dökme çelik, dövme çelik veya hadde ürünü çelik elde edilir.

Isıl işlem sırasında eriyik hale gelmiş çeliğin bünyesinde karbon monoksitten dolayı gaz habbecikleri bulunur. Bu haldeki çeliğe gazı alınmamış çelik denir. Silisyum, Alüminyum, Manganez, Kalsiyum gibi maddeler eklenerek, eriyik halde bulunan çelikteki oksijen bağlanarak gaz habbeciklerinin oluşumu engellenir. Böyle çeliğe ise gazı alınmış çelik denir. Gazı alınmış çelikte kükürt ve fosforun yoğunlaştığı yerler (yığılma bölgeleri) daha az oluştuğundan, bu çelik kaynaklanma, yorulma ve bükülme bakımından daha elverişlidir.

Üretilen çelik haddeleme adı verilen şekillendirme işlemine tabi tutulursa istenilen şekli alan ürünler elde edilir (Şekil 2). Haddeleme belirli bir sıcaklığın üstündeki çelikte yapılabildiği gibi göreceli olarak daha düşük sıcaklıktaki çelik malzemeye de uygulanabilir. Dolayısıyla; haddeleme yöntemi sıcak veya soğuk olarak adlandırılır. Soğuk haddeleme, görece düşük sıcaklıkta malzemeye verilen plastik deformasyonun derecesine bağlı olarak çeliğin mekanik özelliklerini değiştirir, oysa metalin plastik şekil değiştirmesi belirli bir sıcaklığın üzerinde yapılırsa, mekanik özelliklerinde herhangi bir değişiklik olmaz. Sıcak haddeleme sırasında kalıplara döküm yapılarak çelik katı eriyiğinden elde edilen slab, kütük veya blum denilen mamüller merdaneler yarımıyla şekillendirilir. Genelde haddeleme işlemi sırasında sıcaklık 12000C-8000C aralığında değişmektedir.

YTÜ İnşaat Müh. Böl. Çelik Yapılar I Ders Notları Yrd. Doç. Dr. Devrim ÖZHENDEKCİ

Şekil 2. Çeşitli ürünlerin haddelenme aşamaları

Bazı Hadde Ürünleri:

1- Profiller ● I Profilleri

Normal I (I veya IPN)

Orta Genişlikte I (IPE) Geniş Başlıklı I (IPB veya HEB)

Geniş Başlıklı Ağır I (IPBv veya HEM)

h-2c

c

c

Örnek: I 300

h=300 mm

b=125 mm

s=r1=10,8 mm

t=16,2 mm

r2=6,5 mm c= 29,5 mm h-2c=241 mm

Profil boyut aralıkları: I 80 – I 600

IPE 80- IPE 600 IPB 100- IPB 1000

IPBv 100- IPBv 1000

YTÜ İnşaat Müh. Böl. Çelik Yapılar I Ders Notları Yrd. Doç. Dr. Devrim ÖZHENDEKCİ ● [ Profilleri

● L Profilleri (Korniyerler)

● Boru Profiller ● Tüp Profiller ● T Profilleri

● Z Profilleri

● Ray Profilleri

● Özel Profiller

Örnek: U 200 h=200 mm b=75 mm s=8,5 mm t=r1=11,5 mm r2=6 mm c=24,5 mm h-2c=151 mm

Profil boyut aralıkları: U 30 – U 400

h-2c

c

c

Eşit kollu korniyer

Örnek: L 50x5 h=b=50 mm t=5 mm r1=7 mm r2=3,5 mm

Profil boyut aralıkları: L 20x3 – L 250x24

Farklı kollu korniyer

Örnek: L 150x75x9 h=150 mm b=75 mm t=9 mm r1=10,5 mm r2=5,5 mm

Profil boyut aralıkları: L 30x20x3 – L 250x90x16

CompressionTension

YTÜ İnşaat Müh. Böl. Çelik Yapılar I Ders Notları Yrd. Doç. Dr. Devrim ÖZHENDEKCİ 2- Lamalar (Enkesiti dikdörtgen olan çubuklar)

Dar Lamalar b=10~250 mm t=5~60 mm

İnce Lamalar b=151~1250 mm t=5~60 mm

Geniş Lamalar b=12~360 mm t=0,1~5 mm

(Örnek : □ 200.10 )

3- Levhalar

İnce Levhalar t ≤ 2,75 mm; b=530~1250 mm; ℓ=760~2500 mm

Orta Levhalar 3 mm ≤ t ≤ 4,75 mm; b≤ 2500 mm; ℓ≥ 7000 mm

Kaba Levhalar t ≥5 mm; b≤ 3600 mm; ℓ≤ 8000 mm

(Örnek : Lev.6.1000.5000 veya Lev.6)

Bazı dökme çelik ürünleri:

Çelik font (Mesnet parçaları)

Su çeliği (Mesnet ruloları, mafsal parçaları)

Gri font (Mesnet parçaları)

ÇELİK YAPI TAŞIYICI SİSTEMLERİN UYGULAMA ALANLARI*

1- Sanayi Yapıları

2- Köprüler

bt

ℓ

b

YTÜ İnşaat Müh. Böl. Çelik Yapılar I Ders Notları Yrd. Doç. Dr. Devrim ÖZHENDEKCİ 3- Sosyal Yapılar

4- Çok Katlı Yapılar

5- Gökdelenler

YTÜ İnşaat Müh. Böl. Çelik Yapılar I Ders Notları Yrd. Doç. Dr. Devrim ÖZHENDEKCİ YAPI MALZEMESİ OLARAK ÇELİK*

Yapısal çelik; demirin karbon, silisyum, manganez, alüminyum, bakır, krom, nikel, molibden, bor, vanadiyum, vb. gibi elementler ile teşkil ettiği alaşımdır. Bu katkı maddelerinin çeşitleri ve oranları çelik cinsine göre değişmektedir.

En önemli katkı malzemesi karbon, çeliğin sertliğini ve mukavemetini arttırır, ancak işlenebilirliğini diğer bir deyişle şekil değiştirme ve kaynaklanabilme özelliklerini azalttığı için belli bir oranı geçmemesi gereklidir (Şekil 2). Alman DIN normuna göre çelik, herhangi bir işlemden geçmeden dövülebilen ve genellikle %1,7’den fazla karbon ihtiva etmeyen bir demir-karbon alaşımıdır. İnşaatta kullanılan çeliklerde karbon %0,16-%0,22 aralığındadır.

Şekil 3. Karbon yüzdesinin çeliğin çekme mukavemetine ve kopma uzamasına olan tesiri (eksenel çekme deneyinde numune uzunluğu, numune çapının 10 misli kadardır)

Üretim sırasında kullanılan demir cevherinin ve katkılarının kimyasal yapısı ham demirin bileşimini etkiler. Ayrıca çelik üretimi sırasında kullanılan yöntem ve ilave edilen hurda demirin özellikleri de çeliğin kimyasını etkiler. Bu nedenle, türlü çeliklerin, türlü bileşenleri vardır. Öte yandan üretim sürecinin bir parçası olarak, mümkün olduğunca azaltıcı tedbirler alınmasına rağmen bazı zararlı bileşenler de (belirli sınırları aşmamak koşuluyla) çeliğin yapısında bulunabilmektedir. Aşağıda bazı çelik bileşenleri ve özellikleri verilmiştir:

SİLİSYUM: Mukavemeti arttırır, kaynaklanabilme özelliğini ve paslanmaya karşı direnci arttırır. %0,55’i aşmamalıdır, çünkü işlenebilirliği azaltır.

ALÜMİNYUM: Fosforun zararlı etkisini ortadan kaldırır. Darbeli kuvvetlere karşı dayanıklılığını arttırır.

MANGANEZ: Mukavemeti arttıran bu eleman, çeliğin dövülebilme ve kaynaklanabilme özelliklerine olumlu etkide bulunur. Ayrıca paslanmaya , aşınmaya, ve az oranda ısıya karşı olan dayanıklılığını iyileştirir.

BAKIR: Korozyon mukavemetini ve sünekliği arttırır.

KROM: Mukavemeti arttırır, korozyona, sürtünmeye karşı direnci arttırır.

NİKEL: Mukavemeti ve plastikliği arttırır.

MOLİBDEN ve BOR: Mukavemeti ve plastikliği arttırırlar. Çok kalın yüksek mukavemetli levha üretiminde önemleri büyüktür.

VANADİYUM: Isıya ve aşınmaya karşı dayanıklılığını arttırır.

Bu faydalı elementlerin yanı sıra, içerdiği zararlı elementler; kükürt, fosfor ve azottur. Kükürt çeliğin kızıl derecede gevrek olmasına ve kolayca kırılmasına sebep olur. Fosfor çeliğin normal sıcaklık derecelerinde çok gevrek olmasına ve çabuk kırılmasına sebep olur. % 0,2 fosfor ihtiva eden çelik sert bir yere düştüğü zaman cam gibi kırılır ve parçalanır. Her birinin miktarı genellikle %0,04’ ü geçmemeli ve asla %0,05’den çok olmamalıdır. Azot çeliği gevrekleştirir; çelik cinsine göre %0,007 veya %0,009’u aşmamalıdır.

Kırılma uzaması

Çekme mukavemeti

0 0,5 1,0 1,5 1,7

25

50

75

100 kN/cm2

10

20

30

%40

0

ε k

σ u

% C

Yüks

ek m

ukav

emet

li çe

likle

rde

kulla

nılır

lar

YTÜ İnşaat Müh. Böl. Çelik Yapılar I Ders Notları Yrd. Doç. Dr. Devrim ÖZHENDEKCİ ÇELİĞİN MEKANİK ÖZELLİKLERİ

Kristalli bir malzeme olan çeliğin mekanik özellikleri çekme deneyi ile belirlenir. Çekme deneyinde, çubuk biçiminde bir çelik numune yavaş yavaş ve giderek artan çekme kuvvetine maruz bırakılır. Bu esnada bir yandan artan kuvvet etkisiyle çubuğun boyu uzarken, bir yandan da enkesiti daralır ve numune kopuncaya dek kuvvet arttırılmaya devam edilir (Şekil 3.a). Deney boyunca çubukta meydana gelen boy değişimi ve gerilme değerleri ölçülerek gerilme-şekil değiştirme grafiği hazırlanır (Şekil 3.b). Çubuk elastiklik sınırına ulaşıncaya kadar (elastiklik sınır gerilmesi : Eσ ) meydana gelen şekil değiştirmeler elastiktir; diger bir deyişle elastik bölgede tesir eden kuvvet kaldırılırsa çubuk başlangıç şekline döner. Hatta bu bölge içinde orantılı sınır gerilmesi ( Pσ ) diye adlandırılan değerden daha küçük gerilme değerlerinde, gerilmeler ve şekil değiştirmeler arasındaki ilişki lineerdir yani Hooke Kanunu geçerlidir:

εσ

=E . Şekil 3.b’ de görüldüğü gibi Hooke Kanunu’nun geçerli olduğu orantılı bölge Hooke doğrusu

olarak da adlandırılabilir. Dikkat edilirse doğrunun eğimi elastiklik modülünü vermektedir. Elastiklik sınır aşıldığında ise artık kaçınılmaz olarak çubukta bazı kalıcı hasarlar yani plastik şekil değiştirmeler meydana gelecek demektir. Elastik olmayan bölgede kuvvet arttırılmaya devam edilirse malzeme akma sınırına ( Fσ ) ulaşır. Şekil 3.b’de de görüldüğü gibi akma durumu, sabit gerilme etkisindeki bir elemanda şekil değiştirmede meydana gelen artış olarak tanımlanabilir. Akma durumunda meydana gelen büyük deformasyondan sonra malzeme kendini toparlar ve gerilme yeniden artmaya başlayarak maksimum gerilme ( Bσ ) değerine ulaşır. Akmadan sonra gerilmenin yeniden artmasına pekleşme denir.

Şekil 3 (a) Çekme deneyinin aşamaları (b) Çekme deneyinde gerilme-şekil değiştirme grafiği

(a)

P

P

Ölçme boyu

Elastik deformasyon

Plastik deformasyon

Akma+Pekleşme Kopma

Boyun verme

ε = ∆ℓ / ℓ

σ = P/A

Pekleşme bölgesi

Boyun verme bölgesi

Akma bölgesi

(b)

YTÜ İnşaat Müh. Böl. Çelik Yapılar I Ders Notları Yrd. Doç. Dr. Devrim ÖZHENDEKCİ Maksimum gerilme değerine ulaştıktan sonra mühendislik gerilmesi azalmaya başlar, çünkü çelik boyun verme bölgesine girmiştir ve neticede numune kopma gerilmesine ulaşır. (Şekil 3.b’ de grafikte gerilmeler numunenin başlangıç enkesit alanı dikkate alınarak belirlenmiştir, yani kesit daralması dikkate alınmamıştır. Bu nedenle malzeme bilimciler bu gerilmeleri mühendislik gerilmesi olarak da adlandırırlar.)

Çelik malzeme plastik bölgede bir C noktasına kadar yüklendikten sonra, yük kaldırılıp gerilme sıfırlanırsa, gerilme deformasyon ilişkisi Şekil 3.(b)’ deki grafikte |OP| doğrusuna paralel |CC’| doğrusunu takip eder. Bu durumda şekilden de görüleceği gibi yük altında var olan gerilmenin elastik olan kısmı kaybolurken, plastik olan kısmı kalıcı olmaktadır. C noktasına kadar yüklenip, yükü boşaltılmış numune yeniden yüklenirse, bu kez bir önceki yüklemeden ötürü plastik deformasyon (kalıcı hasar) mevcut olduğundan gerilme şekil değiştirme ilişkisi |C’CB| yolunu izler. Bu durumda malzeme Cσ gerilme noktasına kadar lineer elastik karakter gösterir. Bu olaya pekleşme denir. Pekleşme olayı sonucunda metalin sertliği, akma sınır gerilmesi artar, sünekliği ise |OC’| (plastik deformasyon) kadar azalmış olur.

Bu denyde olduğu gibi tatbik edilen soğuk işlemler malzemenin pekleşmesine ve sünekliğinin azalmasına (gevrekleşmesine) yol açarlar. Malzemeye başlangıçtaki yumuşaklığının ve sünekliğinin geri verilmesi istendiğinde, malzeme uygun sıcaklığa kadar ısıtılıp yavaş yavaş soğutulur. Bu işleme tavlama denir ve malzemenin gerilme defromasyon ilişkisi yeniden |OPEFB| haline geir. Özet olarak metalin plastik şekil değiştirmesi kristalleşme sıcaklığının üzerinde yapılırsa, mekanik özelliklerinde herhangi bir değişiklik olmaz (örneğin sıcak haddeleme konusuna daha önce değinilmişti.)

Çeliğin bazı mekanik özellikleri aşağıdaki gibidir:

Elastiklik modülü, E = 2,1x106 kg/cm2

Kayma Modülü, G=E/2(1+ν ) = 810000 kg/cm2

Poisson Oranı, ν = 0,3

Isıl genleşme katsayısı (α ) = 0,000012

ÇELİĞİN ÜSTÜN ÖZELLİKLERİ - Çelik homojen ve izotrop bir malzemedir. Mekanik özellikleri herhangi doğrultu boyunca

değişmez.

- Çeliğin elastiklik modülü diğer malzemelere oranla çok yüksektir. Dolayısıyla mukavemeti yüksek olduğundan yapıda kullanılan çelik hacmi küçülür: Çelik yapılar göreceli olarak hafiftir.

- Burkulmasız durumda çeliğin çekme mukavemeti, basınç mukavemetine eşittir.

- Sünek bir malzemedir. Büyük şekil değiştirme yapabilir, plastik hesaba uygundur, deprem yükleri ve zemin oturmalarını karşılamak açısından optimum çözümler sunar.

- Çelik taşıyıcı elemanlar, büyük ölçüde atölyelerde hazırlanır. Şantiyede yalnız montaj işleri yapılır. Bu bakımdan inşa süresi kısadır, ayrıca hava koşullarından neredeyse bağımsızdır.

- Çelik yapılarda takviye ve taşıyıcı elemanların değiştirilmesi nispeten kolaydır.

- Çelik yapılar sökülüp yeniden kullanılabilir.

- Montaj tamamlandığı anda tam yükle çalışırlar, beklemek gerekmemektedir.

- Uygun planlama ile az iskeleli inşaat mümkündür.

ÇELİĞİN SAKINCALI ÖZELLİKLERİ - Yanıcı bir malzeme olmamakla birlikte, yüksek sıcaklık derecelerinde mukavemetinde hızlı bir

düşüş olur. Ayrıca ısıyı iyi ilettiğinden mukavemet düşüşü hızlı gerçekleşir. 6000C’ dan sonra kullanılamaz hale gelir. Yangına karşı tedbirler alınması gereklidir. (Yüzeyi iletken olmayan bir elemanla kaplanırsa veya yanmaz boyalarla boyanırsa dayanıklılığı artar, vb.)

- Paslanmaya karşı dayanıksızdır. Sürekli bakım gerektirir. Boyama, betona gömme, korozyona dayanıklı özel alaşımlı çelik kullanma, vb. alınacak tedbirlerdendir.

- Asit, baz ve tuza karşı dayanıksızdır. - Ses ve ısıyı iyi iletir, dolayısıyla yalıtım gerektirebilir. - Çelik yüksek mukavemetli bir malzeme olduğundan seçilen kesitler narindir. Burkulma yerel

burkulma gibi olası stabilite problemleri hesaplar sırasında dikkate alınır. Ayrıca narinliğin derecesine bağlı olarak elemanların basınç taşıma gücü çekmeye oranla bir miktar daha küçüktür.

Yukarıda anılan tüm sakıncalı özelliklere karşı alınan tedbirler maliyeti arttırır.

YTÜ İnşaat Müh. Böl. Çelik Yapılar I Ders Notları Yrd. Doç. Dr. Devrim ÖZHENDEKCİ ÇELİK YAPILARDA TASARIM YÖNTEMLERİ

Kuşkusuz bir yapı elemanını boyutlandırırken seçilen kesitin uygulanan yükler etkisinde emniyetli ve ekonomik olması gerekmektedir. Ekonomikliğin ölçüsü yapıda sarfedilen çelik ağırlığının minimum olmasıdır ki, bu da çelik yapı elemanının en küçük enkesit alanına sahip olmasını gerektirir. Kesit seçiminde montaj sırasındaki koşulları kolaylaştırmak da bir etken olabilir, ama ikinci derecede önem taşır.

Çelik Yapı elemanlarının tasarımı için yukarıda bahsedilen çerçeve içinde faydalanılabilecek üç farklı yaklaşım mevcuttur:

1- Emniyet Gerilmeleri Yöntemi (Allowable Stres Design - ASD) Boyutlandırma sırasında; bir elemana ait enkesit alanı ve/veya enkesit atalet momenti gibi büyüklükler, bu elemanda oluşacak gerilmelerin “emniyet gerilmesi” (“oluşmasına izin verilen en büyük gerilme”) değerinden küçük olmasını sağlayacak yeterlikte olmalıdır. Bu emniyet gerilmesi değeri mutlaka malzemenin elastik davrandığı bölgede olmalı ve akma gerilmesinden küçük olmalıdır. Emniyet gerilmesi, akma gerilmesini belli bir emniyet katsayısına bölmek suretiyle elde edilir. Emniyet gerilmesi yönteminde kullanılan yükler “işletme yükleri” olmalıdır. Özetle, bu yöntemde işletme yükleri etkisinde elemanlarda oluşan gerilmeler, hiçbir zaman emniyet gerilmesinden büyük olmamalıdır. İşletme yükleri, “servis yükleri” olarak da adlandırılabilirler.

Bu yönteme göre örneğin maruz kaldığı işletme yükü etkisinde yalnızca normal gerilme meydana gelen bir çelik yapı elemanında meydana gelen gerilme σ , emniyet gerilmesi olan emσ den daha küçük veya eşit olmalıdır.

emσσ ≤

emσ ise şöyle belirlenir:

F

Fem ν

σσ = (1)

Burada Fσ Şekil 3(b)’ de görülen akma gerilmesidir. Fν ise emniyet katsayısıdır.

2- Plastik Tasarım (Plastic Design) Plastik tasarımda, işletme yükleri yerine “taşıma gücüne ulaşma durumu” dikkate alınır. Bu yaklaşımda elemanlar, işletme yüklerinden bayağı büyük yükler dikkate alınarak belirlenir. Burada taşıma gücüne ulaşma ile kastedilen göçme veya çok büyük deformasyonların oluşmasıdır. Taşıma gücüne ulaşma sırasında elemanın bazı kısımlarında plastikleşmenin oluşmasına neden olacak kadar çok büyük şekil değiştirmeler ortaya çıkar. Ayrıca çeşitli noktalarda enkesitlerin yükseklikleri boyunca tamamen plastikleşmesi nedeniyle plastik mafsallar da ortaya çıkacaktır. Plastik mafsal sayısının artması yapıda “göçme mekanizması” oluşturur. Gerçek yükler, elemanları taşıma gücüne ulaştıran yüklerden daima emniyet katsayısı kadar daha küçük olacakları için, bu yöntemle boyutlandırılan elemanlar emniyetsiz olmaz. Kabaca plastik tasarım şöyle özetlenebilir:

1- “Servis yükleri”, “taşıma gücü yükleri”ni elde etmek için yük katsayısı ile çarpılarak büyütülür.

2- Bu yükler altında taşıma gücüne ulaşmayacak biçimde enkesit özellikleri belirlenir. (Bu özelliklere sahip bir eleman katsayı ile çarpılarak büyütülmüş yükler etkisinde taşıma gücüne ulaşma sınırındadır.)

3- Belirlenen enkesit özelliklerine sahip en hafif enkesit seçilir. 3- Yük ve Mukavemet Faktörü İlkesi (Load and Resistance Factor Design - LRFD) Olasılık esaslı olan bu yaklaşım plastik tasarıma benzemektedir çünkü limit durumlar dikkate alınır. Genel felsefe kısaca şu formülle özetlenebilir:

iin QR γφ ∑≥

Bu denklemin sol tarafı yapı ve yapı elemanlarının mukavemetini, sağ tarafı ise dış yükleri ifade eder. Bu yöntemde servis yükleri yük katsayıları ( iγ ) ile çarpılırlar ve elemanlar katsayılarla çarpılıp arttırılmış yükleri karşılayabilecek şekilde seçilirler. Katsayılarla çarpılmış yükler taşıma gücüne ulaşma durumunu ifade ettiklerinden gerçekte var olan servis yüklerinden büyüktürler ve dolayısıyla yük katsayıları da 1’den

YTÜ İnşaat Müh. Böl. Çelik Yapılar I Ders Notları Yrd. Doç. Dr. Devrim ÖZHENDEKCİ büyüktürler. Bu yükler elemanları limit durumlara ulaştırırlar; limit durumlar ise kırılma, akma veya burkulma olabilir. Bunun yanı sıra, elemanların teorik mukavemetleri ise 0,75-1 aralığındaki azaltma faktörleri (φ ) ile çarpılır.

Ülkemizde yürürlükte olan “Çelik Yapıların Hesap ve Yapım Kuralları, TS 648/ Aralık 1980” şartnamesi Emniyet Gerilmeleri Yöntemi’ ni esas almaktadır. Dolayısıyla Çelik Yapılar I dersinde anlatılacak esaslar ve hesap yöntemleri Emniyet Gerilmeleri Yöntemi’ ne göredir. Öte yandan TSE tarafından yürürlükte olduğu ilan edilen TS EN 1993-1-1 (Eurocode 3) şartnamesinde ise taşıma gücüne dayalı tasarım ilkesi kabul edilmiş olmasına rağmen, bu şartname ülkemizde pratikte çok az bir uygulama alanı bulmuştur. ABD’ de 2005 yılında yayınlanan en son Çelik Yapı Şartnamesi hem “Emniyet Gerilmeleri Yöntemi”, hem de “Yük ve Mukavemet Faktörü İlkesi” ni eş zamanlı olarak içermektedir.

Ayrıca, “Çelik Yapıların Plastik Teoriye Göre Hesap Kuralları, TS 4561/ Ekim 1985” şartnamesi de belirli koşulları sağlayan yapıların “Plastik Tasarım” yöntemiyle boyutlandırılması sırasında kullanılabilir.

ÇELİK YAPILARDA YÜKLER

“Çelik Yapıların Hesap ve Yapım Kuralları, TS 648/ Aralık 1980 ” e göre:

Gerilme ve Stabilite Tahkikleri: “Çelik yapılarda dayanım ve stabilite tahkikleri için yükler TS 498’ den alınmalıdır. Bu konuda yeter bilgi olmayan hallerde, yükler yetkili proje kontrolü ile ortaklaşa tayin edilir.”

Yüklerin ayrılması: Bir yapıya etkiyen yükler esas yükler ve ilave yükler olmak üzere ikiye ayrılır: Esas yükler: Öz (Zati) yükler, hareketli yükler, kar yükü (rüzgarsız olarak), kren öz yükü (sık işler haldeki bir krende kren hareketli yükü de esas yüklerden sayılır), makinelerin kütle kuvvetleri. (EY) (H)

İlave Yükler: Rüzgar etkisi, deprem etkisi, krenlerin fren kuvvetleri, yatay yanal kuvvetler, ısı değişimi ile meydana gelen etkiler, montaj aşamalarında ortaya çıkan yükler. (İY) (Z)

Yükleme Durumları: Boyutlandırma ve dayanım tahkiklerinde aşağıdaki yükleme durumları hesaba katılır:

EY Yüklemesi: Esas yüklerin toplamı (Yükleme I veya H Yüklemesi de denir)

EİY Yüklemesi: Esas ve ilave yüklerin toplamı (Yükleme II veya HZ Yüklemesi de denir)

“Eğer bir yapıya öz yükünden başka yalnız tali yükler tesir ediyorsa, bu yüklerden en büyüğü esas yük yerine geçer.”

Emniyet Gerilmeleri:

Yükleme I durumunda denk.(1) deki emniyet katsayısı 71,1=Fν

Yükleme II durumunda denk.(1) deki emniyet katsayısı 50,1=Fν

Yapı çeliği olarak en çok kullanılan çelik cinsi St 37’dir. Bunun yanı sıra diğer bir önemli çelik cinsi ise St.52’dir. Çelik yapı elemanlarının tek eksenli eğilmeye maruz kalması durumunda kullanılacak emniyet gerilmeleri aşağıdaki tabloda verilmiştir:

Emniyet Gerilmesi

emσ Kayma Emniyet Gerilmesi

emτ Çelik Cinsi Akma Sınırı

Fσ (kN/cm2) EY (H) EİY (HZ) EY (H) EİY (HZ)

St 37 24 14 16 9 10,5 St 52 36 21 24 13,5 15,5

Elemanda iki eksenli gerilme olması halinde, biçim değiştirme işi teorisine (Von Mises kıstasına) göre

vσ kıyaslama gerilmesi hesaplanır ve aşağıdaki koşulun sağlanması konrol edilir:

YTÜ İnşaat Müh. Böl. Çelik Yapılar I Ders Notları Yrd. Doç. Dr. Devrim ÖZHENDEKCİ

)(80,0)(75,0

3 222

HZH

F

Fxyyxyxv σ

στσσσσσ ≤+−+=

Kesitte eğilme+kayma durumunda ise:

)(80,0)(75,0

3 22

HZH

F

Fv σ

στσσ ≤+=

“TS 498/Kasım 1997” nin kapsamı:

“Konutlar, bürolar, resmi daireler, okullar, hastaneler, spor tesisleri, eğlence yerleri, garajlar, vb. yapılardaki taşıyıcı elemanların (kagir, beton, betonarme, ahşap, çelik, vb.) boyutlandırılmasında alınacak yüklerin hesap değerini kapsar. Köprüler, su yapıları, önemli dinamik etkilere maruz her çeşit endüstri yapıları ve yüksek gerilim iletme hatları vb. gibi maruz oldukları yükler bakımından özellik gösteren yapıların yüklerini kapsamaz. Ayrıca; betonarme, çelik gibi değişik yapılarda etkisi farklı olan sıcaklık değişimi, rötre, deprem, vb. etkiler sözü geçen yapıların standardından ve ilgili mevzuattan alınacaktır.”

TS 498/Kasım 1997 – Madde 7 “Kar Yükü Hesap Değeri” (Pk) ve Madde 8 “KAR YÜKÜ” (Pko) Hareketli yük sınıfına giren zemin kar yükü (Pko), coğrafi ve meteorolojik şartlara göre değişmektedir.

300 ye kadar eğimli çatılarda kar yükü hesap değeri (Pk), zemin kar yükü (Pko) değerine eşit kabul edilir ve çatı alanına planda düzgün yayılı olarak tesir ettiği kabul edilir. Yatayla α açısı kadar eğim yapan ve kar yağmasının engellenmediği yapılarda kar yükünn hesap değeri aşağıdaki gibidir:

kok PmP .= 0

0

40301 −

−=αm (m değeri için TS 498/Kasım 1997 Çizelge-3 (Syf 7) kullanılabilir)

Görüldüğü üzere çatı eğimi arttıkça karın yüzeye tutunması ve birikmesi güçleşir (ya rüzgarla kolay savrulur ya da yerçekimi etkisiyle kayar), bu nedenle kar yükü hesap değeri yukarıda belirtildiği biçimde azaltılır. Ülkemiz il ve ilçeleri kar yükü açısından dört bölge olarak sınıflandırılmıştır (Kar Bölgeleri ile ilgili Çizelge, TS 498/Kasım 1997 -EK 1- Syf 14-18) (Türkiye’nin kar haritası, TS 498/Kasım 1997 –EK 2- Syf.19) ; bu sınıflandırmada bölge numarası büyüdükçe kar yükünün değeri de artmaktadır. Ayrıca yapı yerinin denizden yüksekliği de kar yükü şiddetini etkilediği için, yapılara tesir edecek kar yükleri belirlenirken gerek kaçıncı derece kar bölgesi olduğu, gerekse yapı yerinin denizden yüksekliğinin dikkate alındığı TS 498/Kasım 1997 Çizelge 4 (Syf 7) kullanılmalıdır. “Tipik olmayan özel yapımlı çatılarda kar yükü hesap değeri (Pk), yapılacak kar yükü dağılımı deneyi sonucunda belirlenmelidir. TS 498’ deki açıklamaların dışında kalan bölgeler için o yerdeki kar yağma süresi ve yüksekliğe bağlı olarak Çizelge-4’ de verilen değerler, varsa meteorolojik ölçmelerden de faydalanılarak arttırılmalıdır. Kar yağmayan yerlerde kar yükü sıfır alınmalıdır.”

YTÜ İnşaat Müh. Böl. Çelik Yapılar I Ders Notları Yrd. Doç. Dr. Devrim ÖZHENDEKCİ

Kar Yüklemesiyle ilgili ek olarak: TS 498/Kasım 1997’de yer almamakla beraber, eklemek gerekir ki; eğimli çatısı olan yapılarda, rüzgar veya güneş nedeni ile çatının bir tarafında kar birikmeyebilir. Bu nedenle, tüm çatıya etki eden tam kar yüklemesinin yanı sıra, yalnızca çatının sol yanına ve yalnızca sağ yanına etkiyen yarım kar yüklemeleri de mutlaka yapılmalıdır.

Çatının simetrik olmaması nedeniyle gerçekte ve hesaplarda (m katsayısı ile azaltmalar uygulandığından) aynı çatının farklı kısımlarında farklı kar yükleri ortaya çıkabilir.

Ayrıca, çatı geometrisi kar birikimine neden olacak tarzda ise yine aynı çatının farklı kısımlarında farklı kar yükleri dikkate alınmalıdır. Kar birikimi için “Yapılar üzerindeki etkiler - Bölüm 1-3: Genel etkiler - Kar yükleri (Eurocode 1)TS EN 1991-1-3 /2007” şartnamesinden faydalanmak gereklidir.

Kar birikmesi oluşabilecek bazı çatı geometrilerine örnekler.

Pk Pk Pk

Tam Kar Yüklemesi Sol Yarım Kar Yüklemesi Sağ Yarım Kar Yüklemesi

Pk1 Pk2

YTÜ İnşaat Müh. Böl. Çelik Yapılar I Ders Notları Yrd. Doç. Dr. Devrim ÖZHENDEKCİ Devlet Meteoroloji Genel Müdürlüğü çalışanlarından Y.Müh. Abdullah CEYLAN yayınladığı bildirisinde Türkiye’ de 1940-2000 yılları arasında meydana gelen afetlerle ilgili yaptığı araştırmada aşırı kar yükü etkisiyle her yıl ortalama sekiz adet can ve/veya mal kaybına neden olan çatı göçmesi olayı yaşandığını rapor etmiştir. Son yıllarda yapılan bilimsel çalışmalar da TS 498/Kasım 1997’de verilen kar yükü hesap değerlerinin güvenilirliği ile ilgili endişe yaratmaktadır. Örneğin KTÜ öğretim elemanı Mustafa DURMAZ ve aynı üniversiteden Prof. Dr. Ayşe DALOĞLU yaptıkları çalışmalarda, Devlet Meteoroloji İşleri Genel Müdürlüğü’ne bağlı 31 istasyondan 29 yıllık, yine aynı kuruma bağlı Ulaş İstasyonu’ndan 22 yıllık kar yağışı ölçüm bilgilerini alarak Doğu Karadeniz Bölgesi’ne ait zemin kar yükü hesap değeri haritasını üç tip istatistik dağılım modeli kullanarak oluşturmuşlardır. Saygın ulusal ve uluslararası dergilerde yayınladıkları makalelerinde sundukları sonuçlar son derece düşündürücüdür; örneğin Doğu Karadeniz’deki yerleşim bölgelerinin %76,2’ sinde TS 498/Kasım 1997’de verilen kar yükü hesap değeri, gerçek ölçümlere dayalı olarak belirlenenlerden düşüktür ve hatta bazı yerleşim yerleri için TS 498’ de verilen hesap yükleri, elde edilen değerlerin (2,28-3,22)’de biri kadardır. TS 498/Kasım 1997 – Madde 11 “RÜZGAR YÜKÜ” “Hesaplama için verilen açıklamalar bütün yapılar için geçerli olmakla beraber kendi şartnameleri veya standartları olan, mesela köprü, vinçler, yüksek bacalar (fabrika bacası vs. gibi), radyo vs. yayın kuleleri ve yüksek gerilim hatları gibi yapılar için geçerli değildir.”

Rüzgar yükü yapının geometrisine bağlıdır.

Rüzgar kanalı deneyi yapmak yoluyla, rüzgarın esiş yönüne ve yapı geometrisine bağlı olan aerodinamik yük katsayısı (cf) belirlenebilir. Öte yandan rüzgar deneyi yapmak ülkemizde pek kullanılan bir yöntem değildir, ayrıca TS 498/Kasım 1997’de, Şekil 1 / Syf 9’ da verilen cp katsayıları kullanılarak rüzgar yükü hesap değerinin şöyle de belirlenebileceği belirtilmiştir:

)/( 2mkNqcw p ×=

Burada;

cp : Emme katsayısı

q : Rüzgar basıncı )/( 2mkN

q ise zeminden yüksekliğe bağlı olarak, rüzgar hızının değişmesi ile değişen bir katsayıdır ve doğrudan doğruya rüzgar hızının bir fonksiyonudur. Bu katsayının sayısal değerleri TS 498/Kasım 1997’de, Çizelge 5 / Syf 9’ da verilmiştir.

Rüzgarın esiş yönüne bağlı olarak, yapıda rüzgarın dik olarak tesir ettiği yüzeyde basınç arka yüzeyde emme etkisi oluşmaktadır.

(cp katsayısı değerleri)

YTÜ İnşaat Müh. Böl. Çelik Yapılar I Ders Notları Yrd. Doç. Dr. Devrim ÖZHENDEKCİ

( q katsayısı değerleri)

“Münferit taşıyıcı yapı elemanları için (mesela mertek, aşık, cephe elemanı vs. gibi) rüzgar basıncı değeri katsayısı 1/4 arttırılır.”

Yukarıdaki Şekil 1’ e ek olarak TS 498/Kasım 1997 Syf.10 ve 11’ deki Çizelge 6’ da rüzgardan etkilenen farklı özelliklerdeki yapı cepheleri için C katsayıları verilmiştir.

TS 498/Kasım 1997 – Madde 9 “Kar Yükü ve Rüzgar Yükünün aynı anda düşünülmesi durumu” 450 ye kadar eğimli çatılarda kar yükü ve rüzgar yükünün aynı anda etkimesi halinde hesap kolaylığı olarak ve yeterli yaklaşımla

2)

2) k

kPWbveyaWPa ++

dır. Burada en gayri müsait durum alınır.

450den fazla eğimli çatılarda ise, aynı anda etkiyen kar ve rüzgarın etkisinin TS 498/Madde 9’daki gibi hesaplanabilmesi için, kar birikintileri meydana gelen çatılar veya yoğun kar yağışlı bölgeler olması gereklidir.

TS 498/Madde 9’ da rüzgar ya da kar yükünün ikiye bölünmesi ile kastedilen yükün sayısal değerinin ikiye bölünmesidir. Öte yandan; TS 498/Madde 9’da istenmemekle birlikte, TS 648/Aralık 1980’de EİY yüklemesi tanımı yapının öz yüküne, tam kar ve tam rüzgar yüklemelerini ilave etmek gibi yorumlanabileceğinden, kPW + yüklemesi de yapılabilir. Ayrıca yükün şiddetinin yarıya bölünmesinin yanı sıra, yukarıda ek olarak ifade edilen sistemin yarısının karla yüklü olması durumları da dikkate alınınca rüzgar ve karın birlikte etkimesi ile alakalı yükleme hallerinin sayısı artmaktadır.

Bu yükleme halleri ile ayrıntılı bilgi için aşağıda bağlantı verilen web sayfasındaki sununun son sayfasına bakabilirsiniz:

http://mmf.ogu.edu.tr/atopcu/index_dosyalar/Dersler/Betonarme2/Sunular/Betonarme_2_4.pdf

TS 498/Kasım 1997 – Madde 10 Buz Yükü Şartnamemizde buz yükü için genel geçer bir değer verilmemektedir. Zira buz oluşumu, pek çok değişkene bağlıdır; rüzgar yönü, yükseklik, nem oranı, hava sıcaklığı, yapı malzemesi, vb. gibi pek çok nedene bağlı olarak değişkendir.

Öte yandan, buzlanmanın çok görüldüğü bir yer için buz yükünün mutlaka hesaba katılması gerekiyorsa ve elde yeterince veri yoksa; eğer bu yer deniz seviyesinden 400 m veya daha yüksekte ise bütün yüzeyin 3 cm kalınlıkta buzla kaplı olduğu düşünülebilir. Buzun birim hacim ağırlığı ise 7 kN/m3 alınır.

YTÜ İnşaat Müh. Böl. Çelik Yapılar I Ders Notları Yrd. Doç. Dr. Devrim ÖZHENDEKCİ TS 648’ deki tanımlamaların “Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik / Mayıs 2007” nin 4. Bölüm’ ünün tasarım kurallarının uygulanması açısından ayrıntılandırılması ve böylelikle işlerlik kazanması amacıyla İMO İstanbul Şubesi’ nde kurulmuş olan Çelik Yapılar Komisyonu1 aşağıda değinilen raporu hazırlamıştır. Pek çok konu başlığında faydalanılacağı gibi Çelik Yapılarda Boyutlandırmaya Esas Olan Yükleme Hali ile ilgili olarak da bu rapordan faydalanılacaktır.

“Çelik Yapılar – Hesap Kuralları ve Proje Esasları, İMO – 02, R – 01 / 2008” e göre: Boyutlandırma ve gerilme tahkikleri ile her zaman en büyük enkesitleri gerektiren yükleme hali göz önünde tutulmalıdır.

Bu yükleme durumunu elde etmek için faydalanılacak yük kombinasyonları aşağıdaki gibidir:

a) D (EY)

b) D + L + (Lr veya S) (EY)

c) D + L + (Lr veya S) + T (EİY)

d) D + L + S + W/2 (EİY)

e) D + L + S/2 + W (EİY)

f) 0,9D ± E/1,4 (EİY)*

g) D + L + S + E/1,4 (EİY)*

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

i) D + L + (W veya E/1,4) (EİY) veya (EİY)*

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

Bu yük kombinasyonlarında;

D : ölü yükler, kren yükü ve makinelerin kütle kuvvetleri

L : hareketli yükler

Lr : çatılarda hesaba katılacak hareketli yükler ve su birikmesi nedeniyle 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

(EİY) halinde kombinasyonda deprem yükü yoktur. EY haline ait emniyet gerilmeleri 1,15 ile çarpılarak büyütülecektir. (EİY)* halinde kombinasyonda deprem yükü vardır. EY haline ait emniyet gerilmeleri 1,33 ile çarpılarak büyütülecektir.

1 Çelik Yapılar Komisyonu Başkanı ve Üyeleri: Prof. Dr. E. UZGİDER, Doç. Dr. F.PİROĞLU, Yrd. Doç. Dr. B. Ö. ÇAĞLAYAN, Doç. Dr. M.VURAL, Müh. T. ESKİMUMCU, Y. Müh. M. ALTINELLER, Y. Müh. S. GÜVENSOY, Y. Müh. A. T. DİNÇ, Müh. N. PARLAR

TS 648’ deki Esas Yükler

TS 648’ deki İlave Yükler

YTÜ İnşaat Müh. Böl. Çelik Yapılar I Ders Notları Yrd. Doç. Dr. Devrim ÖZHENDEKCİ SONUÇ: Yapıların öz yükü (zati yük), hareketli yükler, kar yükü ve rüzgar yükü için TS 498/Kasım 1997’ den faydalanılmalıdır. Yapıların kendi ağırlıklarının, taşıyıcı olmayan elemanlar ve depolanmış malzemelerin yol açtığı etkileri ve bu malzemeler ile ilgili sayısal yoğunluk değerleri için TS ISO 9194/Kasım 1997’ den de faydalanılabilir. Deprem yüklemesi için ise Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik/Mayıs 2007’ den yararlanılmalıdır. TS 648’de verilen yükleme halleri yapıların boyutlandırılmasında doğrudan kullanılabileceği gibi, özellikle deprem kuvvetlerinin etkin olduğu tasarımlarda gerekli yük kombinasyonları için “Çelik Yapılar – Hesap Kuralları ve Proje Esasları, İMO – 02, R – 01 / 2008” in kullanılması uygundur.

Ayrıca gerek duyulursa (özellikle kar ve rüzgar yükleri için TS 498’de yer almayan özellikteki yapılarda) başvurulabilecek şartnamelerden birkaç tanesi şöyledir:

TS EN 1991-1-3 Yapılar üzerindeki etkiler - Bölüm 1-3: Genel etkiler - Kar yükleri (Eurocode 1) (Kabul Tarihi 03.04.2007- 52 syf.) (Dili: tr) Eurocode 1 – Actions on structures – Part 1-3: General actions – Snow loads

TS EN 1991-1-4 Yapılar üzerindeki etkiler - Bölüm 1-4: Genel etkiler - Rüzgâr etkileri (Eurocode 1) (Kabul Tarihi 06.12.2007- 126 syf.) (Dili: tr) Eurocode 1 – Actions on structures – Part 1-4: General actions – Wind actions

NOT: Binaların ve bina türü yapıların deprem hesabında kullanılabilecek “Eşdeğer Deprem Yükü Yöntemi”, “Mod Birleştirme Yöntemi” ve “Zaman Tanım Alanında Hesap Yöntemleri” ile ilgili bilgiler Deprem Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik / Mayıs 2007’ de mevcuttur. Bu yöntemler Çelik Yapılar I dersinin kapsamında yer almamaktadır.

Faydalanılan Kaynaklardan Bazıları: 1- TS 648/Aralık 1980

2- Prof.Dr. Hilmi DEREN, Prof.Dr. Erdoğan UZGİDER, Doç.Dr. Filiz PİROĞLU, YRD.Doç.Dr. Özden ÇAĞLAYAN, “Çelik Yapılar”, Çağlayan Kitabevi, İstanbul, 2008.

3- William T. SEGUI, “LRFD Steel Design”, PWS Publishing, 2nd ed., 1999.

4- Jack C. MCCORMAC, James K. NELSON, Jr., “Structural Steel Design LRFD Method”, Pearson Education, 3rd ed., 2003.

5- Prof. Vakkas AYKURT, “Çelik Yapı (Ders Notları) Cilt:1”, Eskişehir Devlet Mühendislik ve Mimarlık Akademisi, 1974-1975.

6- Prof. Dr. Hilmi DEREN, “Çelik Yapılar”, İTÜ Matbaası, 1995.

7- Prof.A. Zafer ÖZTÜRK, “Çelik Yapılar- Kısa Bilgi ve Çözülmüş Problemler”, Birsen Yayınevi 4.Baskı.

8- Prof.Dr. Cemal EYYUBOV, “Çelik Yapılar”, Birsen Yayınevi, İstanbul, 2004.

9- Prof. Dr. Yalman ODABAŞI, “Ahşap ve Çelik Yapı Elemanları”, BETA, Basım Yayım Dağıtım, 1992.

10- Yrd. Doç. Dr. Kaan TÜRKER, “Ahşap ve Çelik Yapılar-I Ders Notları”: http://w3.balikesir.edu.tr/~kturker/files/Download/ACY_I_Hafta_4.pdf

11- TS 498/Kasım 1997

12- TS ISO 9194/Kasım 1997

13- Deprem Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik/Mayıs 2007

14- Çelik Yapılar _ Hesap Kuralları ve Proje Esasları, İMO-02, R-01/2008

15- TS EN 1991-1-3/2007

16- TS EN 1991-1-4/2007 17- TS 7046/Mayıs 1989 (Yürürlükten kaldırılmıştır)

YTÜ İnşaat Müh. Böl. Çelik Yapılar I Ders Notları Yrd. Doç. Dr. Devrim ÖZHENDEKCİ 18- Prof.Dr.Ahmet TOPÇU, “Kar Yükü ve Çöken Çatılar”:

http://www.yapiagi.net/uploads/323728986_KarYukuveCokenCatilar.pdf

19- Mustafa DURMAZ ve Ayşe T. DALOĞLU, “Kar Verilerinin İstatiksel Analizi ve Doğu Karadeniz Bölgesinin Zemin Kar Yükü Haritasının Oluşturulması”, İMO Teknik Dergi, 2005, 3619-3642.

20- Mustafa DURMAZ ve Ayşe T. DALOĞLU, “Frequency Analysis of Ground Snow Data and Production of the Snow Load Map Using Geographic Information System for the Eastern Black Sea Region of Turkey”, ASCE Journal of Structural Engineering, No. 132:7, 1166-1177.

21- Abdullah CEYLAN, “Meteorolojik Karakterli Doğal Afetlerin Zamansal ve Bölgesel Dağılımı”, III.Atmosfer Bilimleri Sempozyumu, 19-21 Mart 2003, Maslak, İstanbul.

22- Prof. Dr. Zahit MECİTOĞLU, “MUKAVEMET-Bölüm 3 Malzeme Özellikleri”: www3.itu.edu.tr/~mecit/muk203/kaynak/mukavemetbolum3.ppt

23- Yrd. Doç. Dr. Güven KIYMAZ, “Depreme Karşı Dayanıklı Çelik Yapı Tasarımı”: http://web.iku.edu.tr/courses/insaat/ce007/FINAL%20SUNUM%20SEISMIC%20STEEL%20DESIGN.ppt

24- http://tr.wikipedia.org/wiki/Demir …..özellikle fotoğraflar için çeşitli web sayfaları