BİLDİRİ DETAY

Göktuğ GÖKGÖZ, Ali Osman KURUŞCU
YAPILARDA CAMIN KOLON, KİRİŞ VE DÖŞEME OLARAK KULLANILMASI
 
Giriş: Modern mimaride kullanılan cam yüzey alanındaki artış saydamlık ihtiyacının günden güne arttığını göstermektedir. Ancak bu ihtiyaca karşılık veremeyen en önemli yapı parçası taşıyıcı sistemdir. Çelik, beton, ahşap vb. opak taşıyıcı sistemler yüzünden özellikle sergi, galeri gibi yapılarda kullanıcı kusursuz saydamlıktan yoksun kalmaktadır. Şeffaflık denince ilk akla gelen cam, yeniliklerle birlikte yeterli basınç dayanımında olsa da zayıf çekme dayanımı yüzünden taşıyıcı sistem olarak kurgulanmamaktadır. Fakat bu noktada önemli olan uygulanacak taşıyıcı sistem elemanı tasarımı ve ürün bilgisidir. Kırılgan yapısı çekme dayanımı konusunda camı zayıflatmaktadır. Bu yüzden deprem kuşağında taşıyıcı sistem olarak kullanılamasa da deprem bölgesi olmayan yerlerde sadece camdan oluşan taşıyıcı sistemler mevcuttur. Bu sayede yapıda hedeflenen saydamlık tam anlamıyla sağlanmaktadır. Amaç: Çalışmanın amacı, cam taşıyıcı sistem tasarımında kullanılan eleman kesitinin taşıyıcılığa etkisini anlamaktır. Kapsam: Çalışma deneysel verisi bulunan kolon, kiriş ve döşeme elamanlarından türetilen kesitleri kapsamaktadır. Örneklemeyi de bu kesitlerin Ansys sayısal analiz programındaki analizleri oluşturmaktadır. Sınırlıklar: Çalışma beş çeşit kolon, dört çeşit kiriş ve tek tip döşeme elemanı kesiti sınırlandırılmıştır. Ayrıca cam üreten Pilkington firmasının 8mm kalınlığındaki düz camlar için belirlediği emniyet gerilme değeri olan 34.5N/mm2 sınır değer kabul edilmiştir (Chan, 2006: 148). Yöntem: Çalışmada kullanılan yöntem sayısal analizdir. Kolonlar, kirişler ve döşeme modellenmiştir ve elemanda kullanılan ürün programa cam olarak tanımlanmıştır. Kolon analizinde alt noktada ankastre mesnet kullanılmış olup elemanlara üst noktadan yer çekimi yönünde yük verilmiştir. Kolonlarda burkulma etkisi de dikkate alınmıştır. Kirişlere ve döşeme elemanına orta noktalarından yük verilip elemanlar yatay şekilde tutulmuştur. Laboratuvar deneyinde kullanılan I profil kolon çalışmanın kontrolü amaçlı sayısal analizde de modellenmiş ve laboratuvar çalışmasıyla benzer sonuç vermesi amaçlanmıştır. Bulgular: Araştırmada sadece düz cam kullanılmıştır. Kolon ve kirişler 3m boyunda modele aktarılmıştır. Kesitlerde cam plakalar çoğunlukla 100mmx3000mm ölçülerinde kullanılmıştır. Kesitlerin atalet momentinin laboratuvar deneyindeki kesitlerinkine yakın olmasına dikkat edilerek tasarım yapılmıştır. Laboratuvar deneyinde camlar arasındaki yapıştırıcı yüksek dayanımlı olduğu için kırılma, yapışma bölgelerinde olmamıştır. Bu nedenle sayısal analizde yapıştırıcı modellenmemiştir. Sonuç: Araştırmanın sonucunda kesit farklılığının elemanların taşıma kapasitesinde etkili olduğu bulunmuştur. Kontrol amaçlı analiz edilen 1 metre uzunluğundaki I profil kolonun, laboratuvar deneyindeki 50,0N/mm2 gerilmeye ulaştığındaki deplasman miktarı 0.73mm olarak tespit edilmiştir. Laboratuvar çalışmasında 22mm olan bu değerin bu denli farklı olmasındaki en büyük etken kolon altında kullanılan keçe olarak tahmin edilmektedir. Laboratuvar deneyindeki tüm kesitlerin başlangıçta yaptığı 10-12mm arasındaki şekil değiştirme benzer olduğundan deneyi yapan araştırma ekibi de bu etkinin keçe kaynaklı olduğunu düşünmektedir (Ouwerkerk, 2011: 61). Ek olarak laboratuvar ortamındaki deneyde montaj aşamasında cam plakaların aynı yükseklikte yapıştırılamamasından dolayı kolonlar gerçek taşıma kapasitesini gösterememiştir. Laboratuvar deneyindeki yapıştırıcı yüksek dayanımlı olduğu için elemanlardaki kopmalar yapıştırıcıdan değil camın kendi yapısından kaynaklanmıştır (Ouwerkerk, 2011: 66). Bu sebeple sayısal analizde yapıştırıcı yok sayılmıştır ve kesitler bir bütün olarak modele aktarılmıştır. Bu durum yalnızca camın gücünün test edilmesini sağlamıştır. Analizde “I”, “Çift Destekli I”, “Artı”, “Kapalı Artı” ve “Boru” adında 5 kolon kesiti oluşturulmuştur. Tüm elemanlar önce üç metre uzunluğunda modellenip göçene kadar yüke tabi tutulmuştur. Kesitler sınır değere ulaşamadan burkulmaya maruz kalıp göçmüştür. En fazla deplasman yapan çift destekli I profil 128,86kN yük altında 1,38mm şekil değiştirirken, kapalı artı profil 128,94kN yük altında 1,99mm, artı profil 61,31kN’da 0,82mm, boru profil 47,6kN’da 0,88mm, I profil ise 25,85kN’da 0,46mm deplasman yaparak burkulma sonucu göçmüştür. Kiriş kesitlerindeki “I”, “Destekli I”, “T” ve “Ters T” profillerinden destekli I profil 34,5 N/mm2 gerilmede 99,36kN yüke mukavemet gösterip 1,59mm deplasman yaparak en fazla yük taşıyan kiriş kesiti bulunmuştur. Diğer kesitler emniyet gerilmesine ulaşıldığında; ters T profil 71,78kN yük ve 2,26mm deplasman, T profil 71,8kN yük ve 1,86mm deplasman, I profil 44,16kN yük ve 2,97mm deplasman yapmıştır. Döşeme plakası olarak 0,5mx1,5m ölçülerinde, 25 mm kalınlığında düz cam analiz edilmiştir. Karşılaştırma yapılan çalışmada aynı ölçülerde 3 kat 8mm kalınlığında cam kullanılarak plakaya 0,9kPa yayılı, 4,5kN noktasal yük verilmiştir. Plaka bu yükler altında sırasıyla 1,6mm ve 3,7mm deplasman yapmıştır. Cam tek kat olduğunda aynı yükler altında sırasıyla 0,21mm ve 1,78mm deplasman yapabilmektedir. Bu verilerden hareketle taşıyıcı sistem elemanı olarak önerilen cam kesitler; en fazla deplasman yapabildiği için “Çift Destekli I profil” kolon ve en fazla yük taşıyabildiği için “Destekli I profil” kiriş olmuştur. Döşeme plakası çok az deplasman yapabildiği için tek kat cam güvenilir bulunmamıştır.

Anahtar Kelimeler: Cam, Taşıyıcı, Sistem, Şeffaflık, Gevrek



 


Keywords: