MİMARİ VE TAŞIYICI SİSTEMLER

Özel bir kavram olarak kullanıldığı anlamda yapı, doğanın bir parçasının canlıyı içine alacak şekilde sınırlandırılıp bir örtü altına alınması yani evrensel boşluğun bir parçasının ‘yapım’ aracılığıyla farklı bir mekâna dönüştürülerek, insanın içinde kendisini güvenli hissedeceği sınırlı bir hacim yaratılmasıdır.

Romalı mimar-mühendis Marcus Vitruvius ‘un yaklaşık İ.Ö.25 yılında mimarlığın tanımını yaptığı kitabında başarılı bir mimarlık yapıtı için Firmitas (sağlamlık), Utilitas (işlevsellik) ve Venustas (güzellik) ölçütlerini uyguladığını biliyoruz.

Bir yapının mevcut olabilmesi için her şeyden önce ayakta durabilmesi gerekmektedir. Güzel ya da çirkin olsun her yapının, çok doğru seçilmiş ve uygulanmış bir taşıyıcı sisteme sahip olması vazgeçilmez ön şarttır.

Taşımanın doğurucusu “yer çekimi” ve onun cisimler üzerindeki etkisidir. Yeryüzünde yer çekimi adı verilen güç, cisimlere kütleleri ile orantılı olarak ağırlık merkezinden etki eder. Cisim veya canlılar bu etkiye karşı evirilerek biçimlenecek (canlılar), biçimlendirilecek ve biçimini koruyacak bir taşıyıcıya gerek duyarlar.

Taşıyıcı sistem, binanın herhangi bir noktasına etkiyen yükleri ortaya çıktıkları noktadan nihai direncin sağlandığı zemine ileten kısmıdır. Bütün bu yükler aynı zamanda binanın şeklini bozmak eğilimindedirler ve sonuç olarak yıkılmasına neden olurlar. Taşıyıcı sistemin bir diğer fonksiyonu da binanın şekil değiştirmesini ve çökmesini önlemektir. Bu nedenle taşıyıcı sistemler gerekli mukavemete ve rijitliğe sahip olmak zorundadır.

Kuvvet, duran bir cismin hareketine neden olan ya da hareket halindeki bir nesnenin hareketinde değişikliğe neden olan etkidir.

Bir strüktüre etkiyen kuvvet, strüktürün üzerindeki ağırlığın etkisidir. Örneğin, 70 kg ağırlığındaki bir kişi döşemeye bastığında 70 kg lık bir kuvvetle aşağı doğru etki eder. Yerçekiminin objeleri sn’de 9.81 m’lik ivmeyle aşağıya doğru çekme etkisi vardır (sn’de m/sn2). Kuvvetler (N) ile ölçülendirilir. Sonuç olarak yerçekimi etkisindeki 1 kg’lık bir obje 9.81 N’luk bir kuvvet etki ettirecektir.

Statik yükler: Şiddeti, yönü ve yeri ani değişiklikler göstermeksizin, yapıya her zaman aynı biçimde etkiyen yüklerdir. Bunları da şu temel türlere ayırabiliriz.

Ölü yükler (Zati yük): Yapı üzerinde her zaman var olan, hiçbir değişim göstermeyen yüklerdir.Örneğin, kolon, kiriş, döşeme, duvar gibi yapı elemanlarının kendi ağırlıkları.

Hareketli yükler (İşletme yükleri): Yapıya sonradan yüklenen, uzun zaman dilimleri içerisinde yavaş olarak değişim gösteren yüklerdir. Çoğunlukta düşey olarak etki ederler. Evin içindeki eşya ve insanlar gibi. Kar yükü de hareketli yükler sınıfında ele alınır.

Dinamik yükler: Yapıya birdenbire etkiyen ve çok kısa süreler içerisinde çok büyük değişimler gösteren kuvvetlerdir. Deprem yükleri, rüzgar yükleri, patlamalar, köprüden hızla geçen kamyon, fabrika içerisinde çalışmakta olan büyük titreşimli makinenin oluşturduğu yükler gibi. Yükün dinamik olması yapıların üzerinde çok karmaşık ve büyük etkilerin doğmasına yol açar. Örneğin bir yapıya ani olarak yüklenen bir cisim kendi ağırlığının birkaç katı büyüklüğünde etkiler yaratır.

Taşıyıcı sistemlerin genel düzenlemesi ve formu büyük ölçüde yapıldıkları malzemenin özelliklerinden etkilenirler. Bu nedenle taşıyıcı sistemler dört temel malzeme olan ahşap çelik, betonarme ve kagir malzeme ile yapılırlar.

Taşıyıcı Sistemlerin Sınıflaması

1. Geleneksel Taşıyıcı Sistemler

Yığma Sistemler

İskelet Sistemler

Karma Sistemler

2. Çağdaş Taşıyıcı Sistemler

Asma sistemler

Kabuklar (Betonarme)

Katlanmış plaklar

Uzay Kafes Sistemler

Şişirme Sistemler

Taş, tuğla, briket, ahşap, kerpiç gibi çok çeşitli malzemenin üst üste yerleştirilerek harç ve kendi ağırlıklarının gücü ile duvar, kolon, kemer, kubbe, tonoz gibi yapı elemanları aracılığı ile binaların elde edilmesine Yığma Taşıyıcı Sistem denir.

Derzler yığma duvarlarda zayıf noktaları oluştururlar. Derzlerde kullanılan harcın mukavemeti yapı taşlarından (bileşenlerinden) daha düşük alınmaktadır. Bu nedenle yığma duvarların oluşturulmasında dikkat edilmesi gereken iki nokta vardır.

Yapı taşlarının düzgün olmaları

Derzlerin yani zayıf noktaların azaltılması

Tuğla Duvar Örgüsünde Dikkat Edilmesi Gereken Noktalar

• Yatay derzler paralel, düşey derzler kesintili olmalı

• Tuğlaların oluşturduğu düzlemler birbirine paralel olmalı

• Tuğlalar birbirinin üzerine en az 5 cm’lik bir yüzeyle oturmalı

• Harç kalınlığı değişmemeli ve en az 1 cm olmalı

• Mümkün olduğunca bütün tuğla kullanılmalı, parçalar sadece köşelerde, birleşim noktalarında ve bitişlerde olmalı

• Köşelerde ve diğer tüm birleşimlerde örgü kurallarına özellikle uyulmalıdır.

Harcın görevi yapı bileşenlerini (taş, tuğla, gazbeton, briket vb gibi) bağlayarak duvarın tek bir eleman olarak çalışmasını sağlamaktır.

Harç bir takım bağlayıcı maddelerin belli oranda kum, katkı malzemesi ve su ile karıştırılması sonunda ortaya çıkan kimyasal reaksiyonlarla sertliğini kazanan bir yapı malzemesidir. Duvarların basınç emniyet gerilmeleri harç ile doğrudan ilişkilidir. Harç niteliği ne kadar iyi ise duvarın dayanımı o denli artar. Harcın niteliği de kullanılacak harç bileşenlerinin niteliği ve oranı ile belirlenir.

Hatıl bir duvarın bütün olarak çalışmasını sağlamak amacıyla duvar üstüne (yüksek duvarlarda duvar aralarına da) gelen bir yapı elemanıdır. İki ucundan desteklenen bir kirişten farklı olarak bir hatıl tamamen ya da büyük bir bölümünün altında bulunan duvar tarafından desteklendiği için eğilmeden çok basınçla etkilenir.

Yatay hatıllar tavan ve merdiven döşemelerini de kapsamak üzere her bir döşemenin taşıyıcı duvarlara oturduğu yerlerde en az 20 cm yükseklikte ve duvarın veya varsa besleme ayağının genişliğinde yapılmalıdır. Hatıl ve döşeme birlikte dökülmelidir.

Duvarlarla çevrili bir mekânda yaşam koşullarının zorunlu kılmasına bağlı olarak duvar bünyesinde boşluklar oluşturulması gerekir. Bu boşluğun üzerindeki bloklar ya da tuğlalar yerçekimine karşı desteklenmelidir. Bu da ya bir lento (betonarme, ahşap ya da metal) ya da kemer aracılığıyla gerçekleştirilir.

Lento

Duvar örgüsündeki yatay sıraların, belirlenen yerde ve uzunlukta, kesintiye uğratılarak örgünün sürdürülmesi için duvara yerleştirilmiş tek parça elamana lento denir.

Kemer

Yığma duvar yapısında yer alan taş, tuğla, kerpiç benzeri basınca karşı üstün direnç gösteren küçük parçaların, basınç etkisini yan kısımlara ileten bir dizge kuracak şekilde birleştirilmesi kemer ismi verilen yapı öğesini tanımlar.

Yığma Taşıyıcı Sistemlerin Yerçekimine Bağlı Yüklere Karşı Koyabilmeleri İçin Uyulması Gereken Kurallar

• Taşıyıcı duvarların düzenlenmesi taşıyacakları döşeme ya da çatı sisteminin tipine uygun olmalıdır. Tek yönlü açıklık geçen sistemlerde paralel duvar setleri kullanılır ve yaklaşık eşit açıklıklara yerleştirilirler. Açıklıkların geçilmesi esas olarak döşeme sistemi ile bağlantılıdır. Açıklıklar ahşap döşemeler için 3,5 – 5 m betonarme döşemeler için 3,5 – 8 m arasındadır. Çift yönlü açıklık geçen sistemlerde hücresel düzenlemelere gidilir ve kareye yakın hemen hemen eşit ölçülerde hücreler kullanılır. Yığma binalarda kullanılan çift yönlü döşemeler genellikle yerinde dökme betonarme döşemelerdir.

• Çok katlı binalarda plan geometrisi her katta aşağı yukarı aynı şekilde olmalıdır. Bu, taşıyıcı duvarların binanın bütün yüksekliğinde devam etmesi açısından özellikle çok önemlidir.

• Duvarların narinlik oranına özellikle dikkat edilmelidir. Kat yükseklikleri gerektiğinden fazla olmamalı ve uzun duvarlardan kaçınılmalıdır. Narinlik oranı 20’ den az olacak şekilde duvar kalınlığı seçilmelidir.

Yığma Taşıyıcı Sistemlerin Yatay Yüklere Karşı Koyabilmeleri İçin Uyulması Gereken Kurallar

• Planlar her iki yönde duvarlar içermelidir.

• Strüktürün yatay parçaları (döşemeler) duvarlar arasında etkin bir hat oluşturmalıdır. Bu parçalar yeterli mukavemete sahip olmalı ve duvarları yeterince sabitlemelidir.

• Duvarlar planda olabildiğince simetrik yerleştirilmelidir. Bu rüzgar yüklerinin küçük olduğu az katlı binalarda önemli değildir, fakat bina yüksekliği arttıkça önemi artar.

• Dış duvarlarda düzlem dışı kuvvetlerin etkimesi sonucunda ortaya çıkan eğilme etkisi sık aralıklarla konulan yanal desteklerle ve açıklığın azaltılması suretiyle azaltılabilir.

Taşıyıcılık görevini “Karkas” adı verilen bir iskeletin yerine getirdiği sistemler iskelet sistemler olarak adlandırılırlar. Bu iskelet betonarme, ahşap veya çelikten yapılabilir.

İskelet yapının en basit örneği kolon ve kirişler gibi çubuk elemanlardan oluşan çerçevelerdir. Düşey yayılı yükleri kirişler üzerine oturan ve plak olarak da adlandırılan döşemeler taşır. Döşemelere gelen yük önce kirişlere sonra kolonlara ve daha sonra da bina temellerine aktarılırlar.

Aderans Betonarme malzemenin en önemli özelliklerinden biri beton ile çeliğin beraber çalışacak yani yük taşıyacak şekilde bir araya gelmesidir. Beton ile donatı meydana gelen etkiler nedeniyle şekil değiştirirler. Bu arada iki malzeme arasında gerilmelerin geçişi meydana gelir. Betonarme bir elemanda donatı ile onu saran çelik arasında herhangi bir relatif yer değiştirme yada kayma olmaksızın gerilmelerin geçişine aderans denir.

Ahşap Karkas Yapılarda Yardımcı Yapım Elemanları

• Ara Kirişler; taban ve başlık kirişleri ile dikmelerin oluşturduğu gözleri daha küçük bölümlere ayıran, yatay konumlu, ahşap elemanlardır.

• Ara Dikmeler; taşıyıcı olmayan, bölücü ahşap karkas duvarların yapımında veya ana taşıyıcı dikmeler arasında konstrüktif amaçlı olarak kullanılan dikmelerdir.

• Döşeme Kirişleri; zemin katta taban kirişine, üst katta başlık kirişine oturan döşeme üzerine gelen yükleri karşılayıp bağlandığı elemanlara aktaran ahşap elemanlardır.

• Döşeme Tahtaları; döşeme kirişlerinin üstüne veya gerektiğinde altına da çakılan 2,5-3 cm kalınlığında 10 cm genişliğinde ahşap bileşenlerdir.

• Dolgu ve Kaplamalar; Ahşap karkas yapıların duvarları kerpiç, hımış, tuğla vb. gibi malzeme ile doldurulup, üzerine rabıta teli, lata vb. çakılarak sıva uygulanabileceği gibi kaplama tahtaları ile de örtülebilir.

Deprem Bölgelerinde Yapilacak Binalar Hakkinda Esaslar ile ilgili yönetmeliğe göre yeni yapılacak binaların depreme dayanıklı tasarımının ana ilkesi;

• Hafif şiddetteki depremlerde binalardaki yapısal ve yapısal olmayan sistem elemanlarının herhangi bir hasar görmemesi,

• Orta şiddetteki depremlerde yapısal ve yapısal olmayan elemanlarda oluşabilecek hasarın sınırlı ve onarılabilir düzeyde kalması,

• Şiddetli depremlerde ise can güvenliğinin sağlanması amacı ile kalıcı yapısal hasar oluşumunun sınırlanmasıdır.

Depremlerde meydana gelen yapısal hasarlara deprem özellikleri, yerel zemin koşulları ve yapı kalitesi olmak üzere üç faktör etki etmektedir.

Deprem özelliklerini; bölgenin depremselliği, deprem riski ve oluşabilecek depremin büyüklüğü,

Yerel zemin koşulları; zemin büyütme faktörü, zemin sıvılaşma potansiyeli,

Yapı kalitesini ise depreme dayanıklı mimari ve taşıyıcı sistem tasarımı, kaliteli işçilik ve beton ile yapısal denetim oluşturmaktadır

Yapı tasarım ve üretim sürecinde yapısal güvenliği etkileyen faktörleri özetleyecek olursak;

• Deprem ve özellikleri

• Yerel zemin ve geoteknik koşullar

• Kullanılan yapısal malzemeler ve kalitesi

• Mimari tasarım

• Taşıyıcı sistem tasarımı

• İmalattaki özen ve işçilik

• Proje ve yapı denetimi düzenlenmesi

depreme karşı başarılı bir yapısal tasarımın vazgeçilmez koşullarıdır.