Yapılara Etkiyen Karakteristik Yükler

Transkript

1 Yapılara Etkiyen Karakteristik Yükler Kalıcı (sabit, zati, öz, ölü) yükler (G): Yapı elemanlarının öz yükleridir. Döşeme ağırlığı ( döşeme betonu+tesviye betonu+kaplama+sıva). Kiriş ağırlığı. Duvar ağırlığı (dolgu malzemesi+bağlama harcı+sıva). Kolon ağırlığı. Hareketli yükler (Q): Yapı elemanına zaman zaman etkiyen ve yer değiştiren statik yüklerdir. Eşya yükleri. İnsan yükleri. Kar yükü. Yatay yükler (E): Yapıya yatay olarak etkidiği varsayılan statik veya dinamik yüklerdir. Deprem yükü. Rüzgâr yükü. Toprak itkisi Sıvı yükü. Diğer yükler (T): Sıcaklık farkından oluşan yük. Büzülme ve sünmeden oluşan yük. Farklı oturmalardan oluşan yük Buz yükü. Karakteristik yükler yönetmeliklerde verilmiştir: TS , TS ISO : Kalıcı yükler, hareketli yükler, kar, buz ve rüzgâr yükleri. Deprem Yönetmeliği 2007: Deprem yükleri 50

2 Sabit yükler TS ISO Ek A ve Ek B tablolarında inşaatlarda kullanılan malzemelerin karakteristik yoğunlukları verilmiştir. Bu tablolar yardımıyla döşeme, kiriş, duvar gibi elemanların karakteristik sabit yükü belirlenir. Sabit yük g ile gösterilir Hareketli yükler İnsan yükü, eşya ağırlıklar, kar yükü, depolanmış malzeme gibi yüklerdir. TS Çizelge 7 de konut odaları, balkon, merdiven, kütüphane ve birçok farklı amaçla kullanılan döşemelerde alınması gereken karakteristik hareketli yükler tanımlanmıştır. Döşeme karakteristik hareketli yükü bu çizelgeden alınır. Hareketli yük q ile gösterilir. 51

3 Örnek: Döşeme yükü analizi Bir konutun salon döşemesinin katmanları verilmiştir. Döşemenin karakteristik sabit ve hareketli yüklerini belirleyiniz. ÇÖZÜM: Döşeme 0.10 m * 25 kn/m 3 = 2.50 kn/m 2 Tesviye 0.05 m * 22 kn/m 3 = 1.10 kn/m 2 Kaplama 0.02 m * 27 kn/m 3 = 0.54 kn/m 2 Sıva 0.02 m * 20 kn/m 3 = 0.40 kn/m sabit yük g = 4.54 kn/m 2 hareketli yük q = 2.00 kn/m 2 (TS ) 52

4 Örnek: Duvar yükü analizi Betonarme bir yapının dış dolgu duvarları 25 cm gazbeton ile örülecektir. Dış sıva 2 cm, iç sıva 1.5 cm olacaktır. Sıva olarak kireçli çimento harcı kullanılacaktır. Duvarın 1 m 2 lik alanının ağırlığını bulunuz. ÇÖZÜM: Gaz beton duvar 0.25 m * 7 kn/m 3 = 1.75 kn/m 2 Dış sıva 0.02 m * 20 kn/m 3 = 0.40 kn/m 2 İç sıva m * 20 kn/m 3 = 0.30 kn/m m 2 duvar için g =2.45 kn/m 2 Duvarlar oturdukları kirişe (nadiren döşemeye) çizgisel yük olarak etkirler. Yapıdaki duvar yükseklikleri farklı olur. Bu nedenle, önce 1 m 2 lik duvarın g ağırlığı belirlenir. Duvar yüksekliği ile g çarpılır, kiriş çizgisel yükü kn/m cinsinden bulunur. Örnek: Kiriş yükü analizi Kesiti 25/50 cm olan ve yukarıda analizi yapılan 2.6 m yüksekliğindeki duvarı taşıyan kirişin yükünü bulunuz. ÇÖZÜM: Kiriş bir çubuk (çizgisel) elemandır. Kendi ağırlığının ve üzerindeki duvarın oluşturacağı yük de çizgiseldir, birimi kn/m dir. Kirişin kendi sıvası dikkate alınmaz: Kiriş zati yükü Duvar 0.25 * 0.50 * 25 = 3.10 kn/m 2.45 * 2.6 = 6.37 kn/m g = 9.47 kn/m 53

5 Kar yükü Kar yoğunluğu için tek değer vermek mümkün değildir, çok değişkendir: Normal kar yoğunluğu kg/m 3 arasındadır. Sulu yağan kar kg/m 3 yoğunluğa varabilir. Buz kg/m 3 yoğunluğu ile sudan daha hafiftir ve suda yüzer. Eriyerek su halini aldığında 1000 kg/m 3 olduğu düşünülürse iyi bir karşılaştırma yapılabilir. Yeni yağmış, sulu olmayan yumuşak kar: 100 kg/m 3 Yeni yağmış sulu yumuşak kar: kg/m 3 Beklemiş sıkı kar: 300 kg/m 3 Buz: kg/m 3. Buz sudan hafiftir, bu nedenle Eisberg suda yüzer, ancak en çok %10 u su üstünde görülür. En az %90 ı su altındadır. Büyük alanları kapatan pazaryeri; hangar, spor, sergi, kongre salonu, süpermarket gibi yapıların çatıları kar yüküne karşı duyarlıdır. Kar kalınlığının cm yi aşması durumunda mutlaka temizlenmelidir. Bu tür yapıların proje aşamasında kar temizleme planları da hazırlanmalıdır. Su: 1000 kg/m 3 Kar, yapının çatı döşemesine etkiyen hareketli yük tipidir. Yapının yapılacağı yere, yerin deniz seviyesinden yüksekliğine ve çatı eğimine bağlıdır. TS madde 7 ve 8 e göre hesaplanır. Türkiye dört kar bölgesine ayrılmıştır. Yapının inşa edileceği il veya ilçenin kar yükü bölge numarası yönetmeliğin sayfalarındaki çizelgeden alınır. Eğimli çatıdaki karın yükü çatı döşemesine etkiyen düzgün yayılı yüke dönüştürülür. Birimi kn/m 2 dir. 54

6 Kar yükünün çatı planında dağılımı: Kar çatının her yerinde olabilir. Rüzgâr ve/veya güneşin etkisiyle kar çatının bir tarafında hiç olmayabilir, diğer tarafında da birikebilir. 55

7 Farklı eğim nedeniyle kar yükü aynı çatıda bölgesel olarak farklı olur. Çok dik (büyük eğimli) çatılarda kar tutunamaz, rüzgâr ile savrulur veya kayar. Çatıda kar olmaz. Çatıda yer yer kar yığılması olabilir. 56

8 Kar yükü hesabı: Türkiye de kar yükünün nasıl hesaplanacağı TS de belirtilmiştir. Çatının eğimini de dikkate alan P k kar yükü bu yönetmeliğe göre hesaplanır. Yönetmelikte verilen değerler minimum değerlerdir. Mühendis yapının önemine, yerine ve çatının tipine bağlı olarak yönetmelikte verilen değerleri artırmak zorundadır. Kar haritası ve kar bölgeleri Türkiye dört kar bölgesine ayrılmıştır. I. bölge en az, IV bölge en çok kar yağan bölgedir. Yönetmelikte kar bölgesi haritası ve ayrıca her il ve ilçenin kar bölge numarasını içeren çizelge vardır. İl ve ilçe bazında kar bölge numaraları (TS EK1) 57

9 Kar yükünün TS ile hesaplanması: TS e göre P k kar yükü aşağıdaki bağıntılardan hesaplanır: Örnek: Elazığ (merkez) in denizden yüksekliği yaklaşık 1100 m, Şanlıurfa (merkez) in, denizden yüksekliği yaklaşık 500 m dir. Her iki şehirde çatı eğimi 33 0 olan bir yapı yapılacaktır. Çatı kar yükünün belirlenmesi istenmektedir. P k0 değeri, yapının deniz seviyesinden yüksekliğine ve kar bölgesi numarasına bağlı olarak TS Çizelge 11 den alınır. Hiç kar yağmayan bölgelerde veya çatı altı sıcaklığı sürekli 12 0 C derecenin üstünde olan çatılarda P k0 =0 alınabilir. 0 0 α 90 0 geçerlidir. α 30 0 durumunda m=1, α 70 0 durumunda m=0 alınır. Elazığ için: m 1 = P k kn / m 2 Şanlıurfa için: P k kn / m 2 Şehir Elazığ (Merkez) Ş.urfa (Merkez) Kar Bölg. Rakım (m) α m Pk 0 (kn/m 2 Pk (kn/m 2 ) III I

10 59

11 60

12 61

13 Rüzgâr yükü Çok yüksek olmayan, normal yapılar için statik olduğu kabul edilen ve yapıya yatay etkiyen yüktür. TS madde ve 11.3 e göre hesaplanır. Rüzgârın esiş yönünde çarptığı yapı yüzeylerinde basınç arka yüzeylerde emme kuvveti oluşur. Rüzgâr kuvvetinin birimi kn/m 2 dir. w basınç kuvveti yapının geometrisine, rüzgarın hızına bağlıdır. Rüzgâr hızı yapı yüksekliğince belli bir yüksekliğe kadar artar. Bu nedenle cepheye etkiyen kuvvet de yapı yüksekliğince artar. TS , Çizelge 5 den q değeri, Çizelge 6 dan da C p katsayısı alınır. Çizelge 5 tüm Türkiye için geçerlidir. Rüzgâr hızının yüksek olduğu bölgelerdeki önemli yüksek yapılarda rüzgâr hızı meteoroloji Bölge Müdürlüklerinden öğrenilerek Çizelge 5 yardımıyla yapı yüksekliğince q değerinin değişiminin belirlenmesi yararlıdır. 62

14 Bir tarafı açık veya açılabilen hangar tipi yapı (kn/m 2 ) 63

15 Kar yükünü ve rüzgar yükünün aynı anda etkimesi 64