Yapılarda Taşıyıcı Sistemler

Yapılar, büyüklükleri ne olursa olsun çeşitli yüklerin etkisi altındadır. Yüklerin uygun bir şekilde taşınması ve zemine aktarılması gerekir. Yapıyı ayakta tutan, mevcut ve sonradan gelebilecek yüklere karsı onu dirençli kılan, tüm yükleri düzenli bir şekilde zemine aktaran elemanların tümüne taşıyıcı sistem adı verilir. Taşıyıcı sistemin karşılığı olarak strüktür sistemi de kullanılmaktadır.

Yük, yapı ögelerinin taşıdığı ağırlık, kuvvet olarak tanımlanabilir. Taşıyıcı sisteme etki eden yükler çok çeşitlidir. Yapının ağırlığı, kullanıcıların getirdiği yükler, doğal etkiler birer yüktür. En yaygın sınıflandırma, yüklerin sabit yükler ve hareketli yükler olarak iki grupta incelendiği sınıflandırmadır.

Deformasyonlar sonucu yapı elemanlarında oluşan etkiler aşağıdaki gibi sıralanır.

• Çekme etkisi
• Basınç etkisi
• Kayma etkisi
• Eğilme etkisi
• Burulma etkisi

Taşıyıcı sistemlerin her koşul altında temel işlevleri vardır. Yapının sağlam, doğru ve güzel olması diye özetlenebilecek bu durum aşağıdaki başlıklar altında incelenecektir.

• Denge
• Stabilite
• Mukavemet
• Fonksiyonel uygunluk
• Ekonomi
• Estetik

Bir cismi hareket ettiren veya hareketini değiştiren ya da durduran etkiye kuvvet denir.

Stabilite: Yapıda denge, hareketsizliğin sağlanması ve stabilite de bu dengenin kararlılığının yani sürekliliğinin sağlanması anlamına gelir. Bir taşıyıcı sistem tasarlandığı sekliyle ve özelliklerini kaybetmeden ayakta kalabiliyorsa bu sistem stabil’dir.

Bir yapı zemine iyi bağlanmamışsa yani temel uygun yapılmamışsa rüzgârda devrilebilir. Zemin yapısının değişkenlik gösterdiği durumlarda yapıda farklı oturmalardan dolayı yapı yana yatabilir. Egimli bir arazide yeterli önlem alınmayan bir yapı kendi ağırlığı ile kayabilir. Bu ve benzeri durumlarda dengenin kararsızlığından yani yapının stabil olmama durumundan söz edilebilir.

Mukavemet, bir yapı malzemesinin veya yapının taşıyıcı bir bölümünün, üzerine gelen yüklere direnme yeterliliği olarak tanımlanabilir.

Strüktür sistemlerinin gelişimine göre yapılar geleneksel strüktür sistemleri ve gelişmiş strüktür sistemleri olarak iki grupta incelenmektedir.

Geleneksel strüktür sistemleri:

• Oyma strüktürler
• Yığma strüktür sistemleri
• Karkas (iskelet) strüktür sistemleri
• Karma strüktür sistemleri

Gelişmiş strüktür sistemleri

• Uzay kafes strüktür sistemleri
• Asma germe strüktür sistemleri
• Yüzeysel strüktür sistemleri
• Şişirme strüktür sistemleri

Kaya parçalarının içini, kullanım amacına uygun bir biçimde boşaltarak mekan elde edilen

sistemlere oyma sistemler adı verilmektedir. Oyma sistem diğer tüm sistemlerden

farklı olarak dışarıdan başka yapı elemanlarının getirilip birleştirilmesiyle oluşturulmaz.

Aksine mevcut bir kütleden boşaltma yapılarak elde edilir. Oyma strüktürlerde, kolay kazılabilen kayalıklar uygulamada büyük avantaj sağlamaktadır. Geçmişte yapılan barınaklarda biçim kaygısından çok işlevselliğe önem verilmiştir. Böylece yasam mekanları bu

yapım sistemine uygun olarak gelişmiştir. Merdiven, kapı, eşya koymak için nişler, hava

bacaları bu sistem‑n olanakları dahilinde yeniden yorumlanmış ve uygulanmıştır.

İnsanların doğal mağaraları barınak olarak kullandıkları bilinmektedir. Doğal mağaralar oyma sistemlerin ilkel örneklerini oluştururlar.

Tas, kerpiç, tuğla, ahşap, beton blok, gazbeton, gibi malzemelerin üst üste konularak yapı elde edilmesine yığma sistem adı verilmektedir. Yığma yapıda mekanı oluşturan yüzeyler aynı zamanda yapının ayakta kalmasını sağlayan taşıyıcı sistemi de oluşturur

Yığma Yapıda Elemanlar

• duvar • kolon • kemer • tonoz • kubbe

Duvar ve Kolon: Duvarlar ve yığma kolonlar yükü zemine aktaran temel unsurlardır.

Duvarlarda bırakılması gereken boşluklar, örneğin; kapı, pencere vb. genel ve yerel yönetmeliklerinizin verdiği oranlarda yapılır. Yükseklik ve yük arttıkça buna bağlı olarak duvar

kalınlığı da artmaktadır. Yığma sistemlerde taşıyıcı duvarlarda boşluk oluşturulması lento veya kemerle sağlanır.

Yığma sistemlerde, taşıyıcı iç ve dış duvarlar yükleri zemine aktarmaktadır. Yapı yüksekliği ve yükler arttıkça özellikle alt katlardaki duvarlar aşırı derecede kalınlaşır. Buna bağlı olarak iç mekanda yararlı kullanım alanı azalır. Ayrıca yapının kendi ağırlığı fazlalaşır. Bu problemleri ortadan kaldırmak için, yani yapıyı hafifletmek ve yararlı kullanım alanını artırmak amacıyla iskelet sistemler (karkas sistem) tercih edilir. Karkas, İtalyanca carcassa kelimesinden Türkçe’ye geçmiştir. İskeletli bir strüktürün taşıyıcı bölümlerinin tümüne verilen isim olarak tanımlanabilir. Karkas kelimesi iskelet ile eşanlamlı olarak kullanılmaktadır.

İskelet sistemler günümüzde en yaygın kullanılan sistemlerden biridir. Çok katlı konutlarda (apartman vb.), of‑s yapılarında, alışveriş merkezlerinde, sağlık yapılarında, yönetim yapılarında ve d‑ger birçok yapı grubunda uygulama alanı bulmuştur. Ayrıca az katlı

konut gruplarında da farklı malzemeler kullanılarak (ahşap, galvanize çel‑k vb.) birçok

uygulama, hızlı b‑r şekilde, yapılmaktadır.

Karkas Sistemde Elemanlar:

• kolon
• kiriş
• döşeme

Betonun kullanımı oldukça eskiye dayanmaktadır. Ancak betonarmenin bulunuşu ve yapıda kullanımı yaklaşık olarak yüz elli yıllık bir geçmişe sahiptir. Buna karşın betonarme

günümüzde en yaygın kullanılan yapı malzemesidir.

Betonarme kelimesi Fransızca’dan Türkçe’ye geçmiş bir kelimedir. Donatılı beton olarak çevrilebilir. Beton; çimento, su ve agreganın (kum, çakıl vb.) karıştırılması ile elde edilir. Beton, basınca çalışan bir yapı malzemesidir. Yapıda kullanılan betonun diğer yükleri de karşılaması ve dayanımının arttırılması amacı ile demir ve çelik ile birlikte kullanılması

öngörülmüş ve betonarme kavramı ortaya çıkmıştır.

Betonarme kolonlar: Betonarme malzemeden yapılan kolonlar dikdörtgen, kare, dairesel veya farklı biçimlerde olabilir. Kolonlar, kiriş ve döşeme ile birlikte dökülerek strüktürün tek parça olması sağlanır. Betonarme kolonlar düşey ve yatay donatılarla beraber çalışacak şekilde tasarlanırlar. Düsey donatı, betonarme kolonun basınç yüklerini ve yanal yüklere maruz kalması durumunda çekme kuvvetlerine dayanım kapasitesini artırır.

Betonarme kirisler: Betonarme malzemeden yapılan kirişler genellikle dikdörtgen kesitlidir. Donatı olarak düz demir, pilye ve etriye kullanılır. Düz demirler kirisin alt kısımlarında sıklaştırılır ve kirisin çekme dayanımı artırılır. Pilye ise kesme kuvvetler‑ne karşı bir önlem olarak yerleştirilirler.

Plak döşemeler kirişli ve kirişsiz olarak yapılabilmektedir.

Kirişli plak döşemeler yükleri kirişlere aktarırlar. Kirişsiz plak döşemeler ise yükleri kolonlara aktarırlar. Döşeme içindeki donatılar; tek, çift veya çok yönlü olarak yerleştirilebilirler.

Mantar döşemeler, kirişsiz plak döşemelere benzemektedir ve kiriş yoktur. Kolon-döşeme birleşim bölgesinde oluşacak kesme kuvveti etkisini azaltmak için kolon üst kısmı genişletilerek ve donatı takviyesi yapılarak önlem alınır.

Taşıyıcı sistem elemanlarında (kolon, kiriş ve döşeme kirişleri) çelik kullanılan karkas sistemlere çelik karkas sistemler adı verilmektedir. Sistem elemanları; kolon, kiriş, döşeme

kirişi ve çapraz bağlantılar olarak sıralanabilir. Diğer karkas sistemlerde olduğu gibi yük aktarımı kolon, kiris, döşeme aracılığı ile olan bu sistemlerde yatay kuvvetleri karşılamak

için düşeyde ve yatayda çapraz bağlantı elemanları da kullanılmaktadır. Stabiliteyi sağlamak için ayrıca perde ve rijit çerçeve de kullanılır. Bu elemanlar deprem ve rüzgar yüklerini karşılarlar ve yapının dengede kalmasını sağlarlar.

Kolon: Sistemin düşey taşıyıcı elemanı olan kolonlar, bu amaç için üretilmiş profilleri kullanılarak yapılır. Profil kesitleri; H, I, L ve yuvarlak kesitli ya da özel biçim verilmiş profillerdir. Çok katlı veya büyük yapılarda, hazır profil kesitlerinin yeterli olmadığı durumlarda, projeye bağlı olarak imal edilmiş özel profiller kullanılır.Hafif çelik karkas sistemlerde ise profiller; U, C gibi kesitlere sahiptir.

Kirişler: Çelik yapılarda kirişler, geçilen açıklığa, taşınması gereken yüke bağlı olarak,boşluklu, dolu veya kafes kiriş olarak düzenlenir. Kolonlarda olduğu gibi kirişlerde kullanılan elemanlarda hazır profillerden ve özel profillerden oluşmaktadır. Profiller; H, I, L ve benzeri kesitlerde olabilir.

Birden fazla sistemin bir arada kullanıldığı strüktürlere karma strüktürler adı verilir. Betonarme ya da çelik kolonlar ve yığma taşıyıcı duvarların bir arada kullanıldığı sistemler bir karma sistemi ifade eder. Yani iki farklı taşıyıcı sistem bir arada kullanılmaktadır. Bu durumda iki farklı sistemin oluşturduğu yeni bir yük aktarım düzeni ortaya çıkmaktadır. Özellikle deprem bölgelerinde karma sistemlerin kullanılması taşıyıcı sistem açısından tercih edilmemesi gereken bir durumdur. Bunun nedeni sistemlerin yükler karsısında farklı tepkiler göstermesidir.

Uzay kafes strüktürler genellikle geniş açıklıkların geçilmesinde kullanılır. Spor salonları, kapalı yüzme havuzları, sergi pavyonları, hangarlar, havaalanı, otobüs terminalleri gibi birçok yapıda uygulama alanı bulmuştur. Farklı formlar verilebilmesi önemli bir avantajdır. Malzeme olarak çelik yaygın olarak kullanılmaktadır. Ahşap malzeme ile yapılmış uygulamalar olmakla beraber fazla yaygınlaşmamıştır.

Uzay kafes sistem elemanları:

1. Çubuklar
2. Düğüm noktaları
3. Mesnetler
4. Aşıklar
5. Örtü gereçleri

Üzerine etkiyen yükleri birçok yönde ve tek veya çift eğrilikli bir düzlem içinde taşıyan yük taşıyıcı sistemlere kabuk adı verilir. Etkiyen yükler kabuk düzleminin içinde basınç, çekme ve kesme kuvvetleri oluştururlar. Yük taşıyıcı kabuk bu gerilmeleri minimum eğilme momentleri oluşturarak taşıyabilecek şekilde tasarlanırlar. Yumurta kabuğu, kaplumbağa, deniz kabukları gibi doğada karşılaştığımız varlıklar bu kabuk strüktürler için birer örnektir. Havaalanları, kültür merkezleri, spor salonları, dini yapılar gibi büyük açıklık gerektiren yapılarda uygulanmış örnekleri bulunmaktadır.