Çelik Yapı Analizi İçin Yük Birleşimleri

Çelik Yapılar Yönetmeliği Yük Birleşimleri yazısında, ÇELİK YAPILARIN TASARIM, HESAP VE YAPIM ESASLARINA DAİR YÖNETMELİK‘te belirtilen, Yük ve Dayanım Katsayıları ile Tasarım yöntemine göre yapılacak yapısal analizde kullanılması gereken yük birleşimlerinden bahsetmiştim. Bir yapıya etkiyen yükleri, bu birleşimlere uygun olarak bir araya getirdiğimizde çok sayıda kombinasyon (birleşim) ortaya çıkmaktadır. Bu yazıda,  çelik bir bina analizinde hesaba katılması gereken yük birleşimlerini listelemek istedim.

Yük Tanımları

Birleşimlerde kullanılan yükleri önce tanımlayalım.

G: Sabit yük

Q: Hareketli yük

S: Kar yükü

W: Rüzgar yükü

WX+: X ekseni doğrultusunda esen rüzgar yükü

WX-: X ekseni tersi doğrultusunda esen rüzgar yükü

WY+: Y ekseni doğrultusunda esen rüzgar yükü

WY-: Y ekseni tersi doğrultusunda esen rüzgar yükü

EH: Yatay deprem etkisi

EZ: Düşey deprem etkisi

EHX: X ekseni doğrultusunda yatay deprem etkisi

EHY: Y ekseni doğrultusunda yatay deprem etkisi

T: Sıcaklık değişimi etkisi

İstisnai Durumlar

Göz önüne aldığımız çelik binanın (çoğunlukla olduğu gibi) eğimli bir çatıya sahip, içerisinde herhangi bir akışkan veya yığılı madde bulunmayan, uygun zemin koşullarına sahip ve tamamen yer üstünde endüstriyel veya bir konut binası olduğunu varsayarsak, yönetmelikteki yük birleşimlerinde görünen Qr çatı hareketli yükü, R yağmur yükü, H yatay zemin basıncı, zemin suyu basıncı veya yığılı madde basıncı, mesnet çökmesi etkisi ve F akışkan madde basınç yükü bu bina için söz konusu olmayacaktır. Ancak bu yüklerin de etkili olduğu spesifik durumlarda, yönetmelikte belirtildiği şekilde yük birleşimlerine katılması gerekmektedir.  Yönetmelikte, ilgili notlarda (c)  belirtildiği gibi, T sıcaklık değişimi etkisinin gerekli dayanımı arttıracak yönde olduğuna dikkat etmek gerekiyor. Bunu tespit etmek için de çelik taşıyıcı elemanın mesnet koşullarına ve maruz kaldığı eksenel yüke bakmak gerekir. Ayrıca, uygun olması durumunda, kayıcı mesnet teşkil edip sıcaklık değişimi etkilerini ortadan kaldırmak ta mümkündür. Bu durumda sıcaklık değişimi etkilerini birleşimlere dahil etmeye gerek kalmayacaktır.

Deprem Etkileri

Deprem etkilerini ise Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği-2018, madde 4.4’te belirtildiği gibi birleşimlere dahil etmek gerekir.

Yük Birleşimleri

Yönetmelikte, bazı yük birleşimleri için (2a, 2b, 3 ve 4 nolu birleşimler), bazı yüklerin birbirinin yerine kullanılabileceği belirtiliyor. Bu birleşimde elverişsiz durumun ortaya çıktığı yükü kullanmak gerekir. Bu da birleşimleri tasarlamadan önce bir ön hesap gerektiriyor. Bir ön hesap yapmak yerine ben, bu yükleri de, eğer yapıya etkiyorsa, ayrı ayrı birleşimlerde hesaba katmayı tercih ediyorum. Aynı şekilde, gerektiğinde, T sıcaklık değişimi etkisi için bir ön kontrol veya hesap yapmak yerine veya olası etkisini gözden kaçırmamak için bütün birleşimlere T’yi ayrıca ekleyip bir daha oluşturmayı tercih ediyorum. Böylece, sıcaklık değişiminin dahil olduğu ve olmadığı yük birleşimlerinden hangisinin daha büyük dayanım gerektirdiği daha doğru bir şekilde hesaplanabilecektir.

Günümüz gelişmiş bilgisayar teknolojisi ve yapısal analiz yazılımları çok sayıda yük birleşimini hesaba katma imkanı vermektedir. Bu yazılımlar ile bir çok konvansiyonel yapı için çok sayıda yük birleşimi ile dakikalar içerisinde üç boyutlu yapısal analizler yapılabilmektedir. Bundan dolayı hesaba katılacak yük birleşimi sayısının çok olması sorun teşkil etmeyecektir. Hatta daha hassas bir analiz yapılmasını sağlayacaktır.

Buna göre, doğru bir yapısal analiz için aşağıdaki yük kombinasyonlarının tamamını hesaba katmak gerekir.

1. 1.4G
2. 1.2G + 1.6S
3. 1.2G + 1.6Q + 0.5S
4. 1.2G + 1.6S + Q
5. 1.2G + 1.6S + 0.8WX+
6. 1.2G + 1.6S + 0.8WX-
7. 1.2G + 1.6S + 0.8WY+
8. 1.2G + 1.6S + 0.8WY-
9. 1.2G + Q + 0.5S + 1.6WX+
10. 1.2G + Q + 0.5S + 1.6WX-
11. 1.2G + Q + 0.5S + 1.6WY+
12. 1.2G + Q + 0.5S + 1.6WY-
13. 1.2G + Q + 0.2S + EHX + 0.3EHY + 0.3EZ
14. 1.2G + Q + 0.2S + EHX – 0.3EHY + 0.3EZ
15. 1.2G + Q + 0.2S – EHX + 0.3EHY + 0.3EZ
16. 1.2G + Q + 0.2S – EHX – 0.3EHY + 0.3EZ
17. 1.2G + Q + 0.2S + 0.3EHX + EHY + 0.3EZ
18. 1.2G + Q + 0.2S + 0.3EHX – EHY + 0.3EZ
19. 1.2G + Q + 0.2S – 0.3EHX + EHY + 0.3EZ
20. 1.2G + Q + 0.2S – 0.3EHX – EHY + 0.3EZ
21. 0.9G + 1.6WX+
22. 0.9G + 1.6WX-
23. 0.9G + 1.6WY+
24. 0.9G + 1.6WY-
25. 0.9G + EHX + 0.3EHY – 0.3EZ
26. 0.9G + EHX – 0.3EHY – 0.3EZ
27. 0.9G – EHX + 0.3EHY – 0.3EZ
28. 0.9G – EHX – 0.3EHY – 0.3EZ
29. 0.9G + 0.3EHX + EHY – 0.3EZ
30. 0.9G + 0.3EHX – EHY – 0.3EZ
31. 0.9G – 0.3EHX + EHY – 0.3EZ
32. 0.9G – 0.3EHX – EHY – 0.3EZ

Sıcaklık Değişimi Etkisi

Çelik Yönetmeliği, madde 5.3.1 (c)’ye uygum olarak, yukarıdaki bütün birleşimlere, ayrıca T sıcaklık değişimini ekleyeceğiz.

33. 1.4G + T
34. 1.2G + 1.6S + T
35. 1.2G + 1.6Q + 0.5S + T
36. 1.2G + 1.6S + Q + T
37. 1.2G + 1.6S + 0.8WX+ + T
38. 1.2G + 1.6S + 0.8WX- + T
39. 1.2G + 1.6S + 0.8WY+ + T
40. 1.2G + 1.6S + 0.8WY- + T
41. 1.2G + Q + 0.5S + 1.6WX+ + T
42. 1.2G + Q + 0.5S + 1.6WX- + T
43. 1.2G + Q + 0.5S + 1.6WY+ + T
44. 1.2G + Q + 0.5S + 1.6WY- + T
45. 1.2G + Q + 0.2S + EHX + 0.3EHY + 0.3EZ + T
46. 1.2G + Q + 0.2S + EHX – 0.3EHY + 0.3EZ + T
47. 1.2G + Q + 0.2S – EHX + 0.3EHY + 0.3EZ + T
48. 1.2G + Q + 0.2S – EHX – 0.3EHY + 0.3EZ + T
49. 1.2G + Q + 0.2S + 0.3EHX + EHY + 0.3EZ + T
50. 1.2G + Q + 0.2S + 0.3EHX – EHY + 0.3EZ + T
51. 1.2G + Q + 0.2S – 0.3EHX + EHY + 0.3EZ + T
52. 1.2G + Q + 0.2S – 0.3EHX – EHY + 0.3EZ + T
53. 0.9G + 1.6WX+ + T
54. 0.9G + 1.6WX- + T
55. 0.9G + 1.6WY+ + T
56. 0.9G + 1.6WY- + T
57. 0.9G + EHX + 0.3EHY – 0.3EZ + T
58. 0.9G + EHX – 0.3EHY – 0.3EZ + T
59. 0.9G – EHX + 0.3EHY – 0.3EZ + T
60. 0.9G – EHX – 0.3EHY – 0.3EZ + T
61. 0.9G + 0.3EHX + EHY – 0.3EZ + T
62. 0.9G + 0.3EHX – EHY – 0.3EZ + T
63. 0.9G – 0.3EHX + EHY – 0.3EZ + T
64. 0.9G – 0.3EHX – EHY – 0.3EZ + T

Konuyla ilgili diğer yazılar:

Çelik Yapılar Yönetmeliği Yük Birleşimleri

TS 500 Yük Birleşimleri

Deprem Etkisinin Diğer Etkilerle Birleştirilmesi

Betonarme Yapı Analizi İçin Yük Birleşimleri