Çelik yapılar i - ders 7 - malzemetasarimyukler

İSTANBUL ÜNİVERSİTESİ

ÇELİK YAPILAR I

1

Dr. Kağan [email protected]

Malzeme Olarak Çelik ve Çelik Yapıların Hesabına İlişkin Bilgiler

� Kapasite� Çelik Kalitesi

� Akma dayanımıKayma dayanımı

� Yük Koşulları� Ölü Yükler� Hareketli Yükler

� Kayma dayanımı

� Profil Kesit özellikleri� Ebat� Atalet

� …

İSTANBUL ÜNİVERSİTESİ Çelik Yapılar I 2

Kapasite

� Mukavemet


Kapasite

� Mukavemet� Hooke’s kuralı

� σ = E . ε� σ = E . ε� τ = G . γ

� σ ve ε => gerilme ve birim şekil değiştirme

� τ and γ => kayma gerilmesi ve kayma şekil değiştirmesi� E => Elastisite modülü (Young modülü) (210000 N/mm2)� G => kayma modülü (80000 N/mm2)� ν => poisson oranı (0,3)

İSTANBUL ÜNİVERSİTESİ Çelik Yapılar 1 4

Kristal Kafes Modeli

� Baslangıçta elastik…� Yük boşaltıldığında bütün deformasyonlar iyileşir

Elastik limitin ötesinde


� Elastik limitin ötesinde yükleme…� Limitin ötesindeki deformasyonlar plastiktir, yani kalıcıdır.

Kristal yapıdaki düzensizlikler


Basit çekme numunesinin Gerilme-Birim Uzama Grafiği



Çekme mukavemeti


Akma sınırı

(0,01-0,02)

Açı= arctan(E)

Elastik uzamaεy = 0,001-0,002


Yük boşaltılırsa


Açı= arctan(E)

εεεεyεεεεp

Kaliteler


Sıcaklığın etkisi


600 oC’de mukavemet yarıyarıya

Kimyasal Elementlerin etkisi


Kükürt (S)’ün etkisidepremdeprem

� Lameler yırtılma� Kalınlık yönünde düşük süneklik

� Yapısal dayanım� Birleşim tasarımı


Kükürt (S)’ün etkisi

� Kalınlık yönünde çekme testi

Quality Reduction in area in through-thickness direction (%) kaynaklı birleşimlerthickness direction (%)

Z15 15 (minimum)

Z25 25 (minimum)

Z35 35 (minimum)


Orta seviye gerilme

Yüksek seviye gerilme

Çok yüksek seviye gerilmeÖzel kısıtlama

Yapısal Çelik Kaliteleri

� Yapısal Çelik Kalite Tabloları







�� Profil Kesit özellikleriProfil Kesit özellikleri�� EbatEbat�� AtaletAtalet

� …


Çelik Profiller


Sıcak Haddelenmiş Profiller� European Sections

� UPE 100-400 mm� IPE 100-750 mm� HE 100 – 1000 mm� HL 920 – 1100 mm� HD 260x54.1 to HD 400x1086

18

� HD 260x54.1 to HD 400x1086� Angles L 100-250

� Universal British Sections� UB 127x76 to UB 914x419� UC 152x23 to UC 356x634

� American Sections� W 100x19 to WTM 1100x499 (W4x13 to W44x335) � W360x134 to W360x1086 (W14x90 to W14x730)

� Other sections� HP, BP, UBP, HJ, IPN, UPN...

Profiller

� Profil Posteri� Profil Tabloları





�� Yük KoşullarıYük Koşulları�� Ölü YüklerÖlü Yükler�� Hareketli YüklerHareketli Yükler



� …


TS 498

YAPI ELEMANLARININ BOYUTLANDIRILMASINDA ALINACAK

YÜKLERİN HESAP DEĞERLERİ

Ölü Yükler (D-Dead Loads)




Hafif kaplama 15 x 0,05 = 0,75 kN/m2

Betonarme tabliye 24 x 0,15 = 3,60

Tavan kaplama 12 x 0,015 = 0,18

Toplam Ölü Yük = 4,53 kN/m2

+ servisler (0,1+ servisler (0,1--0,3 0,3 kNkN/m2 )/m2 )


Dış kaplama 0,6 kN/m2

Tuğla duvar 2,1


Tuğla duvar 2,1

İç duvar 1,4

İç kaplama 0,2

Toplam Duvar Ölü Yükü 4,3 kN/m2

Hareketli Yükler (L-Live Loads)


Hareketli Yükler (L-Live Loads)TS 498


Rüzgar Yükü (W-Wind Load)

� Rüzgar Hızı –EC 1 tanımı� 50 yılda bir 10 dakika


dakika boyunca düz ve açık bir alanda 10 m yükseklikte esen rüzgarın hızı








� TS 498


Kar Yükü (S-Snow Load)





� TS 498


Diğer Yükler� Crane (Vinç) yükleri

� Dinamik frenleme etkileri…

� Çevresel Yükler� Deniz yapıları, dalga yükleri dinamik etkileri

Buz yükü (>400 m: t=3 cm buz x 7 kN/m3 => 0,21 kN/m2)� Buz yükü (>400 m: t=3 cm buz x 7 kN/m3 => 0,21 kN/m2)

� Sıcaklık etkileri� Gündüz/Gece sıcaklık farklılıkları

� Havuz Yükleri� Yatay basınç etkisi

� Deprem Yükleri� Yangın, Terör, Patlama…








� …


TS 498TS 498

YAPI ELEMANLARININ YAPI ELEMANLARININ BOYUTLANDIRILMASINDA ALINACAK BOYUTLANDIRILMASINDA ALINACAK

YÜKLERİN HESAP DEĞERLERİYÜKLERİN HESAP DEĞERLERİ


� Tasarım Süreci� Tasarım Filozofisi


Tasarım Süreci

� Yapı Tasarımında temel amaclar� Yapının ömrü boyunca işlevselliği…� Güvenli yapı sistemi, bütçesi dahilinde � Güvenli yapı sistemi, bütçesi dahilinde zamanında tamamlanması…

� Yaratıcı çözümler sunması…

� 2 yol var� Bir önce yapılmışı emsal almak� Tekeri yeniden keşfetmek


Yeni Tasarıma Yaklaşım� Mücadeleyi kabul edip temel amaçları tanımlama

� Araştırma, ilgili bilgilere ulaşma (Analiz etme)


(Analiz etme)� Olası çözümleri değerlendirme (Sentezleme)

� İmalat, inşaat, operasyon ve kaynakları hesaba katarak en iyi çözüme karar verme (Değerlendirme)

Tasarım adımları


Tasarım AdımlarıBaşlangıç � Yük taşıma


Tasarım AdımlarıYük taşıma


Tasarım AdımlarıYük taşıma


Tasarım AdımlarıAna Taşıyıcı Sistem

� Çatı eğimi 4-6o

� Aşık � Aralıkları => 1,4 - 2,6m� Boyları => 3 – 8m� Boyları => 3 – 8m

� Ana kiriş – kısa açıklıkta� Kolonlar� Rüzgar stabilite çaprazları� Temel pabuçları� Birleşimler

� Temel � rijit/pin� Kolon-kiriş � rijit/pin


Tasarım Adımlarıİlk boyutlandırma


Tasarım Adımlarıİlk boyutlandırma

� Basınç (C - Compression), Çekme (T - Tension), Eğilme (B – Bending) kuvvet etkileri…

� Eleman bazında, tek tek ve � Eleman bazında, tek tek ve birleşim olarak

� Kiriş reaksiyonları-kolon yükleri (her kenarda açıklığın yarısı..)

� Mmax = wL2/8 (basit kiriş)� Vmax

� δ = 5/384 wL4/EI (basit kiriş)


Tasarım AdımlarıAnaliz, modelleme ve nihai tasarım


Tasarım AdımlarıProjelendirme


Tasarım AdımlarıUygulama

Her yapının kendine has özellikleri Her yapının kendine has özellikleri var ve bu özelliklerine göre üzerine var ve bu özelliklerine göre üzerine


var ve bu özelliklerine göre üzerine var ve bu özelliklerine göre üzerine etkiyen yükler ile yapının dayanım etkiyen yükler ile yapının dayanım ve ve rijitliğininrijitliğinin dengesi kurularak dengesi kurularak tasarım yapılır.tasarım yapılır.

Tasarım Filozofisi

� Yıkılmayacak !� Yeterli emniyet faktörü

� Hem Mukavemet hem de stabilite koşullarının sağlanması


Tasarım Filozofisi

Belirsizlikler

1. Yükleme koşulları2. Malzeme Kanunları

Yapı modellemesi

Uygulamalar

1. Tecrübeye göre en elverişsiz yük büyüklüğü

2. Çelik � doğrusal elastik 3. Yapı modellemesi4. Yapısal kusurlar,

düzensizlikler

2. Çelik � doğrusal elastik davranış (testler doğrultusunda)

3. İdealleştirme / uygun analiz metodunu kullanımı1. Basit kirişler2. Makaslar - mafsallı

4. Üretim ve imalat toleranslarıİSTANBUL ÜNİVERSİTESİ Çelik Yapılar 1 50

Tasarım metotlarının tarihsel gelişimi

1. Malzeme dayanımındaki belirsizlikler �

2.

1. Her yükün farklı belirsizlik

1. Malzeme dayanımı yönünde emniyet faktörü – elastik limitin altında !

1. Her yükün farklı belirsizlik seviyesi var

2. Her yapı tipinin farklı yıkılmaya karşı emniyet faktörü var

3. Yapının sünekliği ve akma sonrası dayanım karakteri belirsiz

altında !2. Plastik tasarım3. Taşıma gücüne göre

tasarım


Stabilite Tasarımı


Stabilite Tasarımı


Stabilite TasarımıDiğer kriterler

� Deformasyon – Sehim � δmax = δ1 + δ2 − δ0

� Titreşim� f>4 Hz ofis/konut döşemeleri� f>4 Hz ofis/konut döşemeleri� f>5 Hz dans, spor döşemeleri

� Yangın dayanımı� Uygulama

� Elemanları ortak kesitlere gruplanması

� Bakım


Tasarım Sorumluluğu

� Mühendis tüm tasarım gerekliliklerine uygun olarak yapının tüm elemanlarını en ince detayına kadar tasarlamaktan; tasarım notlarını ve uygulama detay çizimlerini diğer birimlerle ve uygulama detay çizimlerini diğer birimlerle uyumlu olacak şekilde sunmaktan sorumludur.

� Müteahhit ve Uygulamacı ile sürekli iletişim halinde olmak önemlidir !

� Uygulama safhalarının da güvenliliğine dikkat !


İSTANBUL ÜNİVERSİTESİ

ÇELİK YAPILAR I

56

Dr. Kağan [email protected]

Çelik yapılar i - ders 7 - malzemetasarimyukler

Documents