Tek Katlı Çelik Binalar - Avrupa'da Çelik Binalar

AVRUPA’DA
ÇELİK BİNALAR
TEK KATLI
ÇELİK BİNALAR
çev. HİLMİ COŞKUN

SUNUŞ
Bu yayın, Tek Katlı Çelik Binalar tasarım kılavuzudur.
Tek Katlı Çelik Binalar kılavuzunda yer alan 11 kısım şunlardır:
Kısım 1: Mimarın kılavuzu
Kısım 2: Konsept tasarımı
Kısım 3: Eylemler
Kısım 4: Portal çerçevelerinin ayrıntılı tasarımı
Kısım 5: Kafes-kirişlerin ayrıntılı tasarımı
Kısım 6: Yapma-kesitli kolonların ayrıntılı tasarımı
Kısım 7: Yangın mühendisliği
Kısım 8: Bina zarfı
Kısım 9: Bilgisayar yazılımlarına giriş (BU KISIM BULUNMAMAKTADIR)
Kısım 10: Model yapım şartnamesi
Kısım 11: Moment bağlantıları
Tek Katlı Çelik Binalar, iki tasarım kılavuzundan biridir. İkinci tasarım rehberi, Çok Katlı
Çelik Binalar'dır.
İki tasarım kılavuzu, “Endüstriyel salonlar ve alçak binalardaki kesitler için pazar
gelişiminin kolaylaştırılması (SECHALO) RFS2-CT-2008-0030” Avrupa projesi
çerçevesinde üretilmiştir.
Tasarım kılavuzları Arcelor Mittal, Peiner Träger ve Corus'un yönetiminde hazırlanmıştır.
Teknik içerik, Steel Alliance olarak işbirliği yapan CTICM ve SCI tarafından
hazırlanmıştır.

İçindekiler
ÖZET
1 GİRİŞ
1.1 İnşaat Malzemesi Olarak Çelik
1.2 Tek Katlı Binalarda Çelik
2 ÇELİK YAPI SEÇİMİNİN AVANTAJLARI
2.1 Düşük Ağırlık
2.2 Minimum Yapı Boyutları
2.3 Yapım Hızı
2.4 Esneklik ve Uyarlanabilirlik
2.5 Sürdürülebilir Bir Çözüm
3 BİRİNCİL ÇELİK YAPI BİÇİMİ
3.1 Yapı Türleri
3.2 Kolonlar ve Kirişler Arasındaki Bağlantılar
4 BİNA ZARFI
4.1 Dış-Kaplama Sistemleri
4.2 İkincil Çelik-İşleri
4.3 Çatılar
5 YANGIN GÜVENLİĞİ
6 BAŞÜSTÜ VİNÇLERİ
7 SONUÇLAR
8 EK OKUMA

HİLMİ COŞKUN KISIM 1 - 1
ÖZET
Bu yayın, mimarlar için tek katlı çelik çerçeveli binalarda çeliğin kullanımına bir giriş
niteliğindedir. Bu tür binaların birincil uygulaması endüstriyel kullanım içindir, fakat tek
katlı çözümler diğer birçok uygulamalar için uygundur. Düşük ağırlık, minimum yapım
boyutları, yapım hızı, esneklik, adaptasyon ve sürdürülebilirlik yönlerinden çelik
kullanımının avantajları anlatılmaktadır. Çelik yapının birincil formları ve dış-kaplama
yöntemleri tanıtılmaktadır. Binada bulunanlar genellikle bir yangın durumunda hızla
kaçabildikleri için, yangına dayanıklılık gerekliliklerinin genellikle mütevazı olduğu
belirtilmektedir. Tek katlı bir binanın içinde vinç sağlanmasının yapısal tasarım açısından
etkisi kısaca ele alınmaktadır.

1. GİRİŞ
1.1 İnşaat Malzemesi Olarak Çelik
Çelik, modern mimari ile eş anlamlıdır. Yirminci yüzyıl boyunca bu malzeme, gücü ve
verimliliği benzersiz heykelsi ifade olanaklarıyla birleştirdiği için mimarlara ve mühendislere
ilham kaynağı oldu.
Çeliğin anahtar karakteristiği, dikkate değer açıklık-geçme ve yük taşıma kabiliyeti sağlayan
ağırlığa karşılık yüksek mukavemet oranıdır. Çelik, prefabrikasyona uygundur. Tüm yapılar
bir fabrika ortamında oluşturulabilir ve daha sonra şantiyede hızlıca inşa edilebilir. Çelik
binalar, çerçevelerin değiştirilebilmesi ve dönüştürülebilmesi açısından oldukça
uyarlanabilirdir. Maliyetler düşük, geri dönüşüm basit ve estetik fırsatlar zengin ve çeşitlidir.
Tasarımcılar, imalatçılar ve yükleniciler hem teknik hem de ifade ediş olarak çelik tasarımın
sınırlarını sürekli olarak ilerlettikçe, çelik modern mimaride çok önemli bir role sahip
olmuştur.
Çelik temel olarak demir ve karbonun basit bir alaşımıdır, ancak özellikleri diğer alaşım
elementlerinin eklenmesi ve imalat süreci ile geliştirilebilir ve değiştirilebilir. Malzeme daha
sonra kesitler, plakalar veya levhalar haline getirilir ve bu basit ürünler, yapıları ve bina
bileşenlerini üretmek için kullanılır.
Birçok tek katlı yapı türleri için standart yaklaşımlar gelişmiştir fakat bunlar kısıtlayıcı
değildir: çeliğin kendisi yaratıcı çözümlere uygun olduğu için normlardan sapmalar
olağandır. Modern mimari, tek katlı yapılarda bile basit sınıflandırmaya meydan okuyan
çözümler açısından zengindir. Bunların faydacı-işlevsel olması gerekmez. Nazik kavisler veya
şaşırtıcı, ifadesi olan yapılar şeklinde oluşturulabilirler. En büyük ekonomi çoğu zaman
düzenli ızgaralar ve standardizasyonla elde edilse de, çelik yapılar mimari ifade ve sıradışı
tasarım fırsatları için olağanüstü fırsatlar sunar. Çelik konstrüksiyonda mümkün olan
dramatik yapısal formların bazı çizimleri Şekil 1.1’den Şekil 1.5'e dek gösterilmektedir.

Şekil 1.1 Kavisli çatılı tek katlı yapı
Şekil 1.2 Açık çelik kafes-kirişli tek katlı ambar

Şekil 1.3 Bir sanat galerisi için tek katlı kavisli ve eğik çelik yapı
Şekil 1.4 Kavisli çelik çatılı modern endüstriyel bina

Şekil 1.5 Bir ulaşım müzesi için çatı çelik işleri
Yapısal çelik çerçeveler genellikle sıcak haddelenmiş çelik profillerin kullanımına dayanır: bu
tür profiller için malzeme ısıtılır ve bir kütük veya döşek (blank) enkesitini kademeli olarak
azaltan ve şekillendirirken aynı zamanda uzunluğu artıran ağır merdanelerden geçirilir; nihai

şekil genellikle standartlaştırılmış bir aralıktadır. Tipik kesit aralıkları Şekil 1.6'da
gösterilmiştir.
Şekil 1.6 Tipik sıcak haddelenmiş profiller
Daha büyük açıklıklar için, derin kirişler veya diğer yapısal elemanlar, geometrik olarak
karmaşık elemanlar oluşturmak üzere sıcak haddelenmiş profillerden ve levhadan
üretilebilir. Sıcak haddelenmiş profiller, üretimden sonra bükme ekipmanı kullanılarak
kavislendirilebilir veya çeşitli yaklaşımlar kullanılarak delikli gövde profillere
dönüştürülebilir; bunlardan bazıları kirişi ikiye bölerek iki parçanın daha derin bir kiriş
olarak kaynaklanabilmesini sağlar ki böylece açıklık-geçme yeteneği de çok artar.
İnce çelik saclar C veya Z profillerine bükülerek daha hafif çelik profiller oluşturulabilir.
Normalde bu, ya bir soğuk haddeleme hattı (standart kesitler için) ya da bir pres ya da
katlama makinesi (özel kesitler için) kullanılarak yapılır. Yaygın yapısal profiller, Şekil 1.7'de
gösterildiği gibi yaklaşık 80 mm ila 350 mm derinlik aralığındadır ve çatı aşıkları ve dış-
kaplamayı destekleyen yan korkuluklar için, hafif-ağırlıklı çerçeveler için ve iç duvarlara ve
bölmelere destek olarak özellikle uygundur.
Geniş ince saclar, çatılar ve duvarlar için profilli kaplamaya (bkz. Şekil 1.8'deki tipik profiller)
ve profilli zemin kaplamasına soğuk haddeleme ile oluşturulabilir.

Şekil 1.7 Tipik soğuk haddelenmiş kesit profiller

Şekil 1.8 Tipik kaplama profilleri
Çelik elemanlar, kaynaklama ve bulonlama dahil olmak üzere çok çeşitli teknikler
kullanılarak birleştirilebilir; bağlantı tasarımı, herhangi bir yapısal sistemin önemli bir
parçasıdır. Bağlantı düzenlemeleri, oldukça standartlaştırılmış veya karmaşık bir forma
uyması için benzersiz olabilir. Açık-bırakılmış çelik işçiliğinde, bağlantılar çoğu zaman kendi
başlarına önemli mimari unsurlar haline gelir.
1.2 Tek Katlı Binalarda Çelik
Ticari, endüstriyel veya tarımsal kullanım için bir çelik bina tipik olarak tek katlı, tek açıklıklı
veya çok açıklıklı bir yapıdır. Hem bina uzunluğu hem de bina genişliği, binanın
yüksekliğinden çok daha büyüktür. Bina işlevleri, ambarları, dağıtım merkezlerini, perakende
satış mağazalarını, sergi salonlarını, spor salonlarını ve çok çeşitli ticari binaları içerir.
Her bina tipinin, iç mekanla ilgili olarak kendi özel gereksinimleri vardır, ancak çoğu, yapısal
elemanlardan tamamen arındırılmış veya minimuma indirilmiş iç kolonlara sahip bir alan
gerektirir. Çoğunlukla yapı, kendi amacı için özel olarak tasarlanmıştır. Üretim ve ambar
yapıları için, ekonomi ve esneklik çoğu zaman binanın görünümünden daha büyük bir etkiye
sahiptir. Diğer binalar için yapının görünümü daha önemlidir ve mimari açıdan albenili
yapılar oluşturmak için imal-edilmiş çelik-işi kullanılabilir.
Uyarlanabilir olarak tasarlanan binalar, gelecekte bölünebilir, birleştirilebilir veya
genişletilebilir olduğundan değerlerini korur. Binanın yeniden kullanılabilirliği, yenileme ve
yeniden yapma arasında karar verirken önemli bir faktördür.
Binanın işlevine bağlı olarak, mimarın tutumu yapının temel yerleşimini belirleyecektir. Yapı
mühendisi, basit çerçeveler, portal çerçeveler, kafes kirişler ve kemerler dâhil olmak üzere
çok çeşitli yapısal konseptlere sahip olacaktır. Bu çözümler, en büyük ekonomi için tamamen
işlevsel olandan, daha maceracı mimariye ve dış çekiciliğe kadar değişebilir.

2. ÇELİK YAPI SEÇİMİNİN AVANTAJLARI
Tüm endüstriyel ve ticari tek katlı binaların çok büyük bir oranı, çelik bir çözümün maliyet
etkinliğini gösteren bir çelik yapı kullanmaktadır. Mimarlar ve mühendisler çeliği sadece
ekonomik bir çözüm olarak değil, aynı zamanda şunları elde etmek için de kullanır:
• düşük yapısal ağırlık
• minimum yapı boyutları
• kısa yapım süresi
• kullanımda esneklik
• sürdürülebilir bir çözüm
2.1 Düşük Ağırlık
Bir çelik yapı, kâgir veya beton yapılara kıyasla nispeten düşük bir öz ağırlığa sahiptir. Bu
avantaj sadece yapı için gerekli temelleri azaltmakla kalmaz, aynı zamanda yapının hafif
olması anlamına gelir ve sahaya malzeme teslimatını azaltır. Çelik yapının saha-dışında
prefabrikasyonu, malzemelerin şantiyeye daha az taşınmasına ve şantiye faaliyetlerinin
azalmasına önemli bir katkı sağlayarak inşaat aksamasını ve çevresel etkiyi en aza indirir.
Şekil 2.1 Çelik yapıların nispeten düşük öz ağırlığı, sahaya malzeme teslimatını azaltır

2.2 Minimum Yapı Boyutları
Çelik, nispeten küçük yapı derinlikleriyle büyük açıklıkların inşa edilmesini sağlar. Çelik
ikincil elemanlar üzerinde desteklenen yalıtımlı bir dış zarfın tipik yapı çözümü, çok iyi
geliştirilmiş bir çözümdür, uzun yıllar boyunca optimize edilmiştir, yapısal olarak verimli ve
maliyet etkin bir çözüme yol açmıştır.
Eğimli çatılar veya kısa açıklıklı düz çatılar için, çatı kirişlerinin veya merteklerin yapım
derinliği, kolonlar arasındaki açıklığın 1/40'ı kadar düşük olabilir. Eğer çok açıklıklı yapılar
için iç kolonlar gerekiyorsa, bunlar küçük elemanlar olarak seçilebilir veya iç kolonlar, iç
mekanı ve esnekliği en üst düzeye çıkarmak için her ikinci (veya her üçüncü) çerçevede
sağlanabilir. Dış zarfı destekleyen çelik-işi, Şekil 2.2'de gösterildiği gibi çok narin olabilir ve
maksimum doğal aydınlatma fırsatı sağlar.
Şekil 2.2 Narin yapı daha az yer kaplar ve şeffaf binalarla sonuçlanır.
2.3 Yapım Hızı
Yapısal çelik bileşenler, bir çelik-işleri yüklenicisi tarafından şantiye dışında prefabrik olarak
imal edilir; gerekli koruyucu kaplama bu aşamada uygulanır. Şantiye faaliyeti, öncelikle kısa
yapım sürelerine yol açan çelik-işi parçalarını birbirine cıvatalayan bir montaj işlemidir.
Bina, hızlı bir şekilde hava geçirmez hale getirilebilir ve bu takip eden zanaatların kendi
işlerine erken erişim sağlanmasına olanak tanır.
Modern imalat, tüm yapının üç boyutlu elektronik modellerinden elde edilen verilerle sayısal
olarak kontrol edilen makineler kullanılarak elde edilir. Modern imalat bu nedenle doğruluğu
son derece yüksektir ve sahada düzeltilmesi gereken hatalar nadirdir. Üç boyutlu bina

modelleri, bina inşa edilmeden önce kendi katkılarının (örneğin, dış-kaplama veya mekanik
ve elektrik servisleri) yapısal çerçeve ile düzgün bir şekilde koordine edilebilmesini sağlamak
için diğer meslek grupları tarafından kullanılabilir. Tüm bu kolaylıklar, tasarımdan
tamamlanmaya kadar geçen süreyi en aza indirmeye katkıda bulunur.
Şekil 2.3 Prefabrik bileşenler sahada kolayca ve hızla bağlanır
2.4 Esneklik ve Uyarlanabilirlik
Çelik bir yapı hem esnektir hem de uyarlanabilirdir - çelik tasarım kesinlikle dikdörtgen
ızgaralar ve düz elemanlarla sınırlı değildir, ancak Şekil 2.4'te gösterildiği gibi çarpıcı mimari
amacı barındırabilir.

Şekil 2.4 Dramatik, ifadesi olan çelik-işi
Modern imalatın sayısal kontrolü sayesinde, bileşenler istenen hemen hemen her şekle göre
tasarlanabilir ve imal edilebilir. Çoğu durumda, düzensiz bir kat planına veya kavisli
bileşenlere sahip bir yapı, dikdörtgen-doğrusal bir tasarım kadar kolay imal edilir, ancak
daha karmaşık imalattan kaynaklanan maliyet etkileri olacaktır.
Bina ayrıca kullanımda gelecekteki değişikliklere uyarlanabilir hale getirilebilir. Kolonsuz boş
kat alanı, bir yapının ömrü boyunca birkaç kez olması muhtemel olan iç düzende gelecekteki
değişiklikleri kolaylaştırır. Bina yapısı değiştirilebilir, güçlendirilebilir ve genişletilebilir.
Yapıyı gelecekteki bir aşamada genişletme kolaylığı, orijinal tasarım ve yapım detaylarına
dâhil edilebilir. Dış zarf yenilenebilir, yükseltilebilir veya değiştirilebilir. Farklı gereksinimleri
olan gelecekteki sahipler/kullanıcılar, bir çelik binayı kendi gereksinimlerine kolayca
uyarlayabilir.
2.5 Sürdürülebilir Bir Çözüm
Çelik, kalite veya dayanım kaybı olmaksızın herhangi bir sayıda geri dönüştürülebilir. Yeni
çelik ürünlerin üretiminde önemli miktarlarda geri dönüştürülmüş çelik kullanılır ve bu
nedenle hurda çeliğin ticari bir değeri vardır. Şekil 2.5, yeni çelik yapmak için geri
dönüştürülen hurda malzemeyi göstermektedir.

Şekil 2.5 Modern çelik üretim teknolojisi, hurdayı geri dönüştürme yeteneğine sahiptir
Çelik bina bileşenleri kontrollü koşullar altında minimum atıkla üretilir (kesilen parçalar
hurda olarak geri dönüştürülür). Şantiye faaliyeti esas olarak montaj olduğundan, sahada
nadiren herhangi bir atık oluşur.

Çelik yapılar, öncelikle bulonlanmış karkas yapılar oldukları için çoğu zaman demonte
edilebilirler. Çelik elemanlar başka yapılarda tekrardan kullanılabilir - portal çerçeveler ve
benzer yapılar sıklıkla sökülür ve başka yerlerde kullanılır.

3. BİRİNCİL ÇELİK YAPI BİÇİMİ
Tek katlı çelik yapılar, birincil çelik yapı üzerinde destekleniyor olan bir çok durumda da
nispeten kısa açıklıklı ikincil çelik elemanlar üzerinde desteklenmiş bir dış-kaplama zarfı ile
genellikle inşa edilir. Bu Bölüm, dikkate alınabilecek yapısal olasılıkları açıklar ve
kullanılabilecek yapısal kesitlerin tipi hakkında yorumlar yapar.
3.1 Yapı Türleri
Tek katlı bir bina için açık bir iç mekan sağlayan dört temel yapısal konfigürasyon vardır:
• Rijit çerçeveli yapılar (portal çerçeveler ve rijit-çerçeve kafes-kirişler)
• Pimli çerçeve kiriş-ve-kolon yapıları
• Kablo destekli çatılar
• Kemerli çatılar
İlk üç konfigürasyon için, tasarımcı ya düz çatı ya da eğimli çatı sağlama seçeneğine sahiptir.
Pimli ve rijit çerçeveli binalardaki birincil çatı elemanları için tipik açıklıklar ve
açıklık/derinlik oranları Tablo 3.1'de verilmiştir.
Tablo 3.1 Tek katlı yapılar için tipik açıklıklar ve yapısal derinlikler
Yapı tipi Çatı kirişi derinliği Tipik açıklık aralığı
Pimli çerçeveler
Basit kiriş açıklık/30 ila açıklık/40 yaklaşık 20 m'ye kadar
Fabrikasyon Kiriş açıklık/20 ila açıklık/25 yaklaşık 30 m'ye kadar
Delikli gövdeli kirişi açıklık/20 ila açıklık/60 yaklaşık 45 m'ye kadar
Kafes-kiriş çatı (eğimli) açıklık/5 ila açıklık/10 yaklaşık 20 m'ye kadar
Kafes-kiriş çatı (düz) açıklık/15 ila açıklık/20 yaklaşık 100 m'ye kadar
Rijit çerçeveler
Portal çerçeve açıklık/60 15 m – 45 m
Kafes-kiriş çatı (düz) açıklık/15 ila açıklık/20 yaklaşık 100 m'ye kadar
3.1.1 Rijit çerçeveli yapılar
Rijit çerçeveler, çatı kirişlerinin (veya kafes-kirişlerinin) uçları ile kolonlar arasında rijit
(moment dirençli) bir bağlantı sağlayarak elde edilir. Oluşturulan rijit çerçeve, basit mesnetli
(uçlarında nominal olarak pimli bağlantılar bulunan) bir çatı elemanına göre çatıya gelen
yükleri taşımada çok daha verimlidir ve çerçeve ayrıca binanın yan taraflarındaki rüzgar
kuvvetlerine karşı direnç sağlar. Çerçeveler, çerçeve düzleminde kendi kendini
desteklediğinden, basit bir şekilde desteklenen çatı kirişlerine sahip bir yapıya kıyasla,
çatıdaki çapraz-destekler azaltılabilir.
Rijit çerçeveli yapılar geniş olarak portal çerçeveli yapılar ve kafes-kiriş çerçeveli yapılar
olmak üzere iki kategoriye ayrılır.

Portal çerçeveler
Portal çerçeveler tipik olarak çatı mertekleri ve destekleyen kolonları için sıcak haddelenmiş
I-kesitli kirişler ve kolonlar kullanır, ancak soğuk şekillendirilmiş kesitler küçük açıklıklı
yapılar için yeterli olabilir. Portal çerçeveler, düz ve eğimli çatılarla birlikte çeşitli şekil ve
boyutlarda gelir (bkz Şekil 3.1).
Şekil 3.1 Portal çerçeve biçimleri
Tipik bir konfigürasyon Şekil 3.2’de gösterilmiştir. Çatı ve duvar kaplamaları, portal
çerçeveler arasında uzanan aşıklar ve yan korkuluklar üzerinde desteklenir. Her çerçeve
arasında çapraz-destek gerekli değildir, ama boyuna kuvvetleri (çerçevelere dik) yan
duvarlara ve dolayısıyla yer-zemin seviyesine aktarmak için en az bir bölme-açıklıkta
gereklidir.

Şekil 3.2 Bir portal çerçeve yapısının tipik yapısal konfigürasyonu
Bazı özel tasarım durumlarında dış-kaplama, çapraz-destek olarak kullanılabilir - bu,
gerilmeli cidar tasarımı olarak bilinir. Dış-kaplamanın tasarımı ve destekleyen elemanlarına
yapılan sabitlemeler yapı mühendisi tarafından değerlendirilecektir. Çoğu durumda,
kaplamaya dayalı olmayan çapraz-destek sağlanacaktır (bkz Şekil 3.3).

Şekil 3.3 Portal çerçeve yapılarda tipik çatı ve duvar çapraz-destekleme
Portal çerçeveler, Şekil 3.4'te gösterildiği gibi tipik olarak düz aşıklara sahiptir. Aynı yapısal
prensipler, Şekil 3.5'te gösterildiği gibi, kavisli aşıklı bir portal çerçevesi oluşturmak için
izlenebilir. Her durumda, aşığın kolona bağlantısı önemlidir ve genellikle aşık kolona yerel
olarak guse-parçalı [haunched] bağlanır. Açık yükseklik gereklilikleri göz önünde
bulundurulurken, guse-parçanın boyutları dikkate alınmalıdır.

Şekil 3.4 Eğimli çatı portal çerçeve
Şekil 3.5 Kavisli çatı portal çerçeve
Çoğu durumda, mertek (ve muhtemelen kolon), Şekil 3.6'da gösterildiği gibi yerel
kısıtlamalara ihtiyaç duyacaktır. Bazı ülkelerde, aşıkların çatı çapraz-destek sistemiyle aynı

hizada olmasını sağlamak için bu tür bir kısıtlama kullanılırken özel önlemler alınmalıdır. Bu
kısıtlamaların konumu yapı mühendisi tarafından belirlenecektir.
Şekil 3.6 Bir çatı kirişinin alt başlığını stabilize etme
Rijit çerçeveli kafes-kirişler
Düzlem kafes-kirişler kullanıldığında, hem üst hem de alt başlıklar destekleyen kolonlara
kolayca bağlanabilir, böylece rijit bir çerçeve oluşturulur. Daha büyük açıklıklar için çatı
kafes-kirişleri etkin ve ekonomik bir alternatif sunar. Tipik düzlem kafes kiriş şekilleri Şekil
3.7'de gösterilmektedir ve bir kafes-kiriş çatı Şekil 3.8'de gösterilmektedir.
Şekil 3.7 Tipik kafes-kiriş şekilleri

Şekil 3.8 Rijit çerçeve düzlem kafes-kiriş (N tipi)
Bazı durumlarda kolonlar da kafes-örgü biçimindedir ve bina konfigürasyonu tipik olarak
Şekil 3.9'da gösterildiği gibidir.
Şekil 3.9 Kafes-örgü kolonlu rijit çerçeve düzlem kafes-kiriş

Kafes kirişlerin üst başlıklarının yanal stabilitesi genellikle aşıklar tarafından sağlanır (ve
portal çerçevelerde olduğu gibi çapraz-desteklemenin bir paneli tarafından) ama gerilmeli
cidar tasarımına izin verildiğinde, bu Şekil 3.10'da gösterildiği gibi, çapraz-destekleme
olmadan kısıtlama sağlayabilir.
Şekil 3.10 Rijit çerçeveli kafes-kiriş çatıda gerilmeli cidar görevi gören çatı dış-kaplaması
3.1.2 Pimli çerçeve kiriş ve kolon yapılar
Bir pimli çerçeve kiriş ve kolon yapısında, temel konfigürasyon, kiriş ve kolon arasında pimli
veya esnek bir bağlantıya sahip, her biri uçlarında kolonlar tarafından desteklenen bir dizi
paralel kirişlerdir. Rüzgâr yüklerinden kaynaklanan yatay kuvvetleri uç ve yan duvarlara
aktarmak için çatıda çapraz-destekleme sağlanmalıdır; duvarlar, kuvvetleri temellere
aktarmak için çapraz-desteklenmiştir. (Alternatif olarak, bazı ülkeler çatı dış-kaplamasının
bir 'gerilmeli cidar' gibi davranmasına izin verir, böylece ayrı çapraz-destek ihtiyacını büyük
ölçüde ortadan kaldırır.) Şekil 3.11'de tipik bir yapısal konfigürasyon gösterilmektedir.

Şekil 3.11 Bir kiriş ve kolon yapısı için tipik yapısal konfigürasyon
Kirişler için çok sayıda seçenek vardır:
• Sıcak haddelenmiş profiller (I-kirişler)
• Yapma-levhalı kirişler
• Gövdelerinde delikler bulunan fabrikasyon kirişler
• Kafes-kirişler
Sıcak haddelenmiş I profil kirişler
En yaygın kiriş ve kolon yapısı tipi, hem kirişler hem de kolonlar için sıcak haddelenmiş çelik
I profilleri kullanır. Bu profiller uluslararası standartlara uygun olarak üretilmekte olup,
yüklemeye uygun profil boyutunun kolayca seçilebilmesi için tasarım tabloları mevcuttur. En
yaygın profil boyutları stokçulardan kolayca temin edilebilir ve kısa sürede sipariş edilebilir.
Şekil 3.12'de gösterildiği gibi, çatı kirişleri için nispeten dar başlıklara sahip derin kesitler
tercih edilir; ki bunlar öncelikli olarak bükülmeye direnirler. Öncelikli olarak basmaya
direnen kolonlar, genellikle daha geniş başlıklara sahip daha kalın, daha sığ profillerdir.

Şekil 3.12 Pimli çerçeve kiriş ve kolon yapısı
Çatı kirişleri için açıklık/derinlik oranı, 20 m'ye kadar olan açıklıklar için tipik olarak 30 ila
40'tır.
Yapma-Levhalı kirişler
Yapma-levhalı kirişler, bir I-kesiti oluşturmak için bir gövde levhasına kaynaklanmış iki
başlık levhasından oluşan inşa edilmiş kirişlerdir. Bu tip kiriş, standart I ve H kirişlerin
uygun olmadığı durumlarda çözüm sunar. Kesit boyutları, tasarım bükülme momentlerine ve
kesme kuvvetlerine uyacak şekilde seçilir; kirişler, Şekil 3.13'te gösterildiği gibi yüksekliğince
profillenebilir.
Açıklık/derinlik oranı, 30 m'ye kadar olan açıklıklar için tipik olarak 20 ila 25'tir.
Gövde levhasının kalınlığını azaltmak için bazen büyük açıklıklar için kullanılan bir
alternatif, bir oluklu levhanın (planda profillenmiş) kullanılmasıdır. Profilli bir gövde
levhasıyla açıklık/derinlik oranı, 100 m'ye kadar olan açıklıklar için tipik olarak 30 ila 40'tır.
Şekil 3.13 Trapez-şekilli yapma-levhalı kirişler

Yapma-levhalı kirişler, sıcak haddelenmiş standart profillerden daha pahalı olabilir.
Gövde boşluk-açıklıklı kirişler
Çatı kirişleri genellikle nispeten hafif, düzgün dağılmış yükler taşıdığından, gövdelerinde
boşluk-açıklıklara sahip kesitler imal edilerek büyük mesafeleri geçen kiriş kesitleri
oluşturulabilir. Tarihsel olarak, bu tipteki ilk kiriş, altıgen boşluk-delikli kastelalı kirişti.
Şimdi dairesel boşluk-açıklıklara sahip kirişler yaygın olarak kullanılmaktadır.
Her iki durumda da kiriş, gövdesi boyunca kesilerek haddelenmiş bir I kesitinden özel bir
profile dönüştürülür, iki yarı-parçalar ayrılır ve ardından bir yarı diğerine göre yer değiştirir
ve tekrar kaynaklanarak birleştirilir. Bu, Şekil 3.14'te gösterilmektedir. Bu tip kirişin en
büyük avantajı, ağırlığın azaltılmasıdır: benzer derinlik ve bükülme direncine sahip dolu bir
gövdeye sahip bir kirişten yaklaşık %30 daha az.
Şekil 3.14 Gövde boşluk-açıklıklı kirişlerin imalatı
Dairesel boşluk-açıklıklara sahip kirişlerin kullanımına bir örnek Şekil 3.15'te
gösterilmektedir.

Şekil 3.15 Dairesel gövde boşluk-açıklıklarına sahip kirişler
Gövde boşluk-açıklıklı kirişler, ağır tekil yükler için daha az uygundur.
Açıklık/derinlik oranı, 50 m'ye kadar olan açıklıklar için tipik olarak 30'dur.
Kafes-kirişler
Kafes-kirişler, elemanların üçgenleştirilmiş bir montajıdır. Tek katlı binalarda iki temel
konfigürasyon kullanılır – eğimli çatı kafes-kirişleri ve neredeyse üniform derinliğe sahip
'düz' kafes-kirişler.
*** Eğimli çatı kafes-kirişleri
Şekil 3.16'da gösterildiği gibi, pimli çerçevelerde çeşitli eğimli çatı kafes-kiriş biçimleri
kullanılmaktadır.

Şekil 3.16 Eğimli çatı kafes-kiriş türleri
Şekil 3.16'da gösterilen kafes-kirişler genellikle T ve korniyer kesitlerinden imal edilir ve
eğimli bir çatı oluşturmak için kullanılır. Kafes-kirişler arasındaki büyük (çoğunlukla
kullanılmayan) boşluk, ısıtmayı gerektirmesi ve yapının toplam yüksekliğini yükseltmesi
nedeniyle bir dezavantaj olarak düşünülebilir, ancak mütevazı açıklıklar için maliyet-etkin bir
çözümdür ve hizmetler için mekan sağlar.
Bu makaslar dik eğimli bir çatı ile kullanıldığından, 20 m'ye kadar olan açıklıklar için
açıklık/derinlik oranı tipik olarak 5 ila 10'dur.
*** Düzlem kafes-kirişler
Düzlem kafes-kirişler esas olarak rijit çerçevelerde kullanılır (daha kapsamlı bir açıklama için
Bölüm 0'a bakın), ancak aynı zamanda pimli çerçevelerde de kullanılır - Şekil 3.17'de bir
örnek gösterilmektedir.

Şekil 3.17 Pimli çerçeve binadaki düzlem kafes-kiriş
Kafes-kirişler tipik olarak tekli kirişlerden veya yapma-levha kirişlerden daha büyük bir
derinliğe sahiptir. Bir kafes-kirişin sehimi mütevazıdır ve kontrol edilebilir, bu da kafes-
kirişleri özellikle çatı yapısından önemli yüklerin desteklenmesi gerektiğinde veya düz (veya
düze yakın) bir çatı sağlanacağı zaman uygun hale getirir. Kafes-kirişlerin daha büyük
derinliği cephenin boyutlarını artırır, ama aynı zamanda servislerin alt taraf yerine çatı
yapısında yerleştirilmesi için hacim sağlar.
Genel olarak, bir kafes-kirişli çatı yapısının birim çatı alanı başına ağırlığı, tekli profil ana-
kirişlerden daha azdır, ama imalat maliyetleri daha yüksektir. Kafes-kirişler, mesela eğer
elemanlar için içi boş profiller kullanılıyorsa, imalat maliyetlerini artırabilen tamamlanmış
yapıda açığa çıkabilir.
Düzlem kafes-kirişler için açıklık/derinlik oranı, 100 m'ye kadar olan açıklıklar için tipik
olarak 15 ila 20'dir.
Kafes-kirişler genellikle düzlemseldir ve stabilite sağlamak için genellikle bir tür çapraz-
destekleme gerektirir. Alternatif olarak, Şekil 3.18'de enine kesitte gösterildiği ve Şekil 3.19'da
gösterildiği gibi üç boyutlu kafes-kirişler oluşturulabilir. İç elemanların karmaşık kesişme
noktalarından dolayı bu kafes-kiriş biçiminin imal edilmesi genellikle pahalıdır.
Üç boyutlu kafes-kirişler için açıklık/derinlik oranı, 50 m'nin üzerindeki açıklıklar için tipik
olarak 16 ila 20'dir.

Şekil 3.18 Üç boyutlu üçgensel kafes-kirişler
Şekil 3.19 Bir çatıyı destekleyen üç boyutlu kafes-kirişler
3.1.3 Askılı-kablolu çatılar
Askılı-kablolu bir yapıda, çatı kirişleri gibi elemanlara ara destek vermek için çekme
elemanları (çelik halatlar veya çubuklar) sağlanır, böylece bu elemanların boyutlarının
küçültülmesine izin verilir. Askıların kolonlar veya sütunlarla desteklenmesi ve bu
elemanların diğer askılarla ankrajlanması veya çapraz-desteklenmesi gerekir. Çapraz-destek
düzenlemesi genellikle çok dikkat çekicidir ve binanın estetiği dikkatli bir şekilde
düşünülmelidir. Askılı-kablolu bina yapısının bir örneği Şekil 3.20'de gösterilmektedir.

Şekil 3.20 Bir depolama tesisinin askılı-kablolu çatı kirişleri
Düz çatılı bir bina için alternatif biçimlendirmeler Şekil 3.21'de gösterilmektedir.
1 2 3
Çatı kirişi Bükülme momenti + ++ +
Basma kuvveti --- -- +
Ankraj Çekme kuvveti ++ -- --
Şekil 3.21 Askılı-kablolu yapılar için üç ana biçimlendirmenin karşılaştırılması

Askılı-kablolu biçimlendirmeler, 30 m ile 90 m arasındaki açıklıklar için en ekonomik
olanlardır.
Yapının çoğu binanın dışında olduğu için bakım maliyetleri yüksek olabilir. Askıların dış-
kaplamadan geçtiği yerlerde su yalıtımının detaylandırılmasına özen gösterilmelidir.
Yapının yerleşimi, iç kuvvetler ve dolayısıyla eleman boyutları üzerinde önemli bir etkiye
sahiptir. Bina düzenlemesi, yapı mühendisi ile işbirliği içinde geliştirilmelidir.
3.1.4 Kemerler
Kemerler, Şekil 3.22'de gösterildiği gibi parabolik veya dairesel bir forma sahiptir. Üniform
yükleme, kemer elemanlarındaki basma ile taşınır; orta-seviyedeki bükülme momentleri,
üniform-olmayan yükleme ve nokta yükler tarafından ortaya çıkarılır. Basma kuvvetlerine,
Şekil 3.22'de gösterildiği gibi binanın temelindeki yatay kuvvetler veya temeller arasındaki
bağ elemanları tarafından karşı konulmalıdır.
Şekil 3.22 Kemer elemanlarını mesnetleme yöntemleri
Kemer elemanları, soğuk bükme I kesitli kirişlerle oluşturulabilir.
Kemer elemanları için açıklık/derinlik oranı, 50 m'ye kadar olan açıklıklar için tipik olarak
60 ila 75 arasındadır.
Kemerli çatılı bir bina örneği Şekil 3.23'te gösterilmiştir.

Şekil 3.23 İtfaiye istasyonu
3.2 Kolonlar ve Kirişler Arasındaki Bağlantılar
3.2.1 Moment dirençli bağlantılar
Bir portal çerçeve yapısında, kirişler ve kolonlar arasındaki bağlantılar bükülme
momentlerinin yanı sıra kesme ve eksenel kuvvetleri aktarır ve bunlar rijit bağlantılar olarak
tasarlanmalıdır.
Rijit bir bağlantı tipik olarak tam derinlikte bir uç plakasına sahiptir. Çatı kirişi çoğu zaman
yerel olarak guse-parçalıdır [haunched] ve kolon gövdesi, çatı kirişinin ucundan gelen yerel
kuvvetlere direnmek için takviye yapılır. Genel olarak, önemli imalat maliyeti ekledikleri için
eğer mümkünse takviye-levhalardan kaçınılmalıdır.

1 Uzatılmış uç plakası
2 Takviye-levhalı uzatılmış uç plakası
3 Takviye-levhalı guse-parçalı bağlantı
Şekil 3.24 Çatı kirişleri ve kolonlar arasındaki rijit bulonlu bağlantılar
Kafes kirişler ve kolonlar arasındaki bağlantılar, genellikle kolonun ön yüzüne bulonlanmış
üst ve alt başlık-kirişlerdeki uç levhalarla sağlanır. Tipik bir örnek Şekil 3.25'te
gösterilmektedir.

Şekil 3.25 Rijit çerçeveli bir yapıda kafes-kiriş ile kolon bağlantısı
3.2.2 Nominal olarak pimli bağlantılar
Bir kiriş ve kolon yapısında, bağlantılar nominal olarak pimlidir ve bağlı elemanlar arasında
herhangi bir moment aktardığı varsayılmaz. Rüzgâr kuvvetleri gibi dışarıdan uygulanan
eylemlere çapraz-destek sistemleri ile karşı konulmalıdır. Çapraz-destek sistemi, çelik çapraz-
destek veya rijit bir çekirdek olabilir. Tek katlı yapılar için, neredeyse evrensel olarak bir çelik
çapraz-destekleme sistemi benimsenmiştir.
Pimli bağlantıların imalatı nispeten kolaydır (ve ucuzdur). Tipik bağlantılar, kısmi derinlikli
uç plakaları, kanatlı plakalar veya köşebentler kullanır; elemanlar sahada birbirine
bulonlanır.
Şekil 3.26 Nominal olarak pimli bulonlu bağlantılar

4. BİNA ZARFI
Tek katlı bir binanın çelik yapısı genellikle üç ana bileşenden oluşur: birincil yapı (çatı
kirişleri ve kolonları, çapraz-destekler ile); çatı panellerini ve duvar kaplamasını destekleyen
aşıklar ve yan korkuluklar gibi ikincil çelik işleri; ve çatı panellerinin ve kaplamaların
kendileri. Çatı panelleri ve dış-duvar-kaplaması genel olarak bina zarfı olarak adlandırılır.
Bina zarfı, bina mekânına hava geçirmez bir muhafaza sağlar. Çoğu durumda dış ortamdan
ısı yalıtımı da sağlar. Dış görünüm çoğu zaman zarf biçiminin seçiminde önemli bir husustur.
Bu nedenle mimar, rüzgâr basıncı ve (düz veya düze yakın çatılarda) dıştan-uygulanan yükler
gibi eylemlerin karşı koyulma taleplerini dengeleyen, düşük enerji kullanımı kriterlerini
karşılayan termal performansa erişen ve müşterinin isteklerini karşılayan bir görünüm
üreten bir sistem seçmelidir.
Hem çatı hem de duvarlar için çoğu zaman tek tip bir kaplama sistemi kullanılır.
Detaylandırma, zarf tasarımının önemli bir unsuru olacaktır. Tıkanmayan veya sızdırmayan
drenaj sistemleri önemlidir ve boşluk-açıklıkların (pencereler ve kapılar) dış-kaplama ile
entegrasyonu ısı yalıtımından ödün vermemelidir.
Renkli profilli kaplama kullanımının çarpıcı bir örneği Şekil 4.1'de gösterilmektedir.
Şekil 4.1 Çelik çatılı ve dış-cepheli araba tamir atölyesi

4.1 Dış-Kaplama Sistemleri
Dış-kaplama sistemleri için başlıca seçenekler şunlardır:
 Profilli çelik sac
o Tek-cidar
o Çift cidar, şantiyede bir astar paneli, yalıtım ve bir dış sacdan oluşturulmuş
o Kompozit sandviç paneller, şantiye dışında bir iç sacdan ve dış sacdan ve
yalıtımdan prefabrik olarak imal edilmiş.
 Yalıtımlı çelik sac, su geçirmez bir membranla kaplanmış – genellikle düz çatılarda
kullanılır.
 Ahşap paneller/döşeme
 Prekast beton döşekler
 Blok-işi (duvarlar için)
4.1.1 Profilli sac dış-kaplama
Çatı ve duvarlarda kullanılan profilli çelik sac sisteminin temel tipleri Tablo 4.1'de
özetlenmiştir.
Tablo 4.1 Dış-kaplama sistemi temel türleri
Sistem Yalıtımlı mı? Faydalar
Yapma sistemler evet
• dış profilli sac için serbest
seçim
• yüksek yangın direnci
• iyi ses yalıtımı ve iyi ses emilimi
 basit mekanik bağlama-öğeleri
ile hızlı yapım
Kompozit paneller evet
• hızlı yapım
• tamamen prefabrik
Tek sac hayır
• ucuz ve hızlı yapım
• sökülmesi kolay
• geniş biçim özgürlüğü
4.1.2 Prekast beton döşekler
Önemli dış-yüklere maruz kalan düz çatılar için, hücresel beton döşekler hem nispeten kolay
monte edilen bir bina bileşeni hem de bir ısı yalıtım tabakası sağlar.
Prekast beton döşekler (boş çekirdek veya sandviç panel), ağır kar yüklerinin olduğu veya
güvenlik nedenleriyle (örn. kaza durumlarında patlayıcı basınçlarına direnme) ağır bir
çatının gerekli olduğu durumlarda gerekli dayanımı sağlar. Bununla birlikte, prekast
döşekler, profilli çelik dış-kaplamadan çok daha ağırdır ve birincil çelik yapı buna uygun
olarak daha güçlü olmalıdır.

4.1.3 Blok-işi
Blok-işi yapım çoğu zaman tek katlı binaların duvarları için tam yükseklikte veya kısmi
yükseklikte (duvarın üstü için sac dış-kaplama ile) kullanılır. Blok-işi yalıtım ve sağlamlık
sağlar; görünüm için de seçilebilir.
4.2 İkincil Çelik-İşleri
İkincil kirişler, ana kirişler veya kafes kirişler aralarındaki mesafe, kaplama veya çatı
panellerinin aralarından uzanamayacağı kadar çok büyük olduğunda veya dış-kaplamanın,
genellikle eğimli çatılarda olduğu gibi, ana kirişlere paralel uzandığı durumlarda kullanılır.
Bu ikincil elemanlar için soğuk-şekillendirilmiş ve sıcak-haddelenmiş çelik profiller arasında
seçim yapılabilir. Tipik soğuk-şekillendirilmiş kesitlerin profilleri Şekil 4.2'de gösterilmiştir.
Soğuk-şekillendirilmiş bir kesit, sıcak-haddelenmiş bir kesite göre %30'a kadar daha hafif
olabilir.
Şekil 4.2 Soğuk-şekillendirilmiş kirişlerin tipik enkesitleri
Soğuk-şekillendirilmiş kesitler galvanizli çelikten üretilir ve bu normalde binanın iç
ortamında korozyona karşı yeterli koruma sağlar (örneğin amonyağın mevcut olduğu
büyükbaş hayvan barınakları gibi agresif ortamlar bir istisna olabilir).
Soğuk-şekillendirilmiş kesitlerin ikincil elemanları nispeten düşük aralıklarda, tipik olarak
1,6 m ile 2,5 m arasında kullanılır. Çok uzun ikincil elemanlar küçük kafes-kirişler olarak
imal edilebilir.

4.3 Çatılar
Bir düz çatı ile eğimli bir çatı arasındaki seçim çoğu zaman yerel veya ulusal bölgedeki özel
tercihlere bağlıdır. Bazı ülkeler önemli dış-yüklere dayanabilen düz çatıları tercih ederken,
diğer ülkeler drenajı kolaylaştıran ve yalnızca çok mütevazı yüklere maruz kalan eğimli
çatıları tercih etmektedir. Açıkçası, uygun dış-kaplama tipi bu seçimlere ve koşullara bağlıdır.
4.3.1 Eğimli çatılar
Eğimli bir çatının eğimi de yerel koşullara ve geleneklere bağlıdır. Normalde en az %10 (6°)
eğim sağlanır.
Profilli dış-kaplama kullanıldığı yerlerde, drenajı kolaylaştırmak için profiller eğim-yönünde
iner. Bu nedenle yalıtım, dış sac-kaplamanın altında olmalıdır (muhtemelen bir kompozit
panel olarak). Sac-kaplama, çatı kirişleri arasında uzanan mertekler üzerinde desteklenir ve
vida veya cıvatalarla sabitlenir. Bindirilmiş saclar, su geçirmez bir membran gerektirmez;
paneller basitçe üst üste bindirilir, eğim yönünde üstteki alt taraftakinin üzerine konulur.
Saçaklarda tipik bir eğimli çatı düzenlemesi Şekil 4.3'te gösterilmiştir. Drenaj sisteminin tüm
çatıdan yağış-akışı için yeterli olması önemlidir.
1 Sandviç çatı paneli ve sandviç cephe paneli
2 Çatı eğimi > 6°
3 Sıcak-haddelenmiş veya soğuk-şekillendirilmiş kesit
Şekil 4.3 Yalıtılmış eğimli çatı

4.3.2 Düz çatılar
Çatı düz olduğu zaman, biriken suya karşı tamamen su-geçirmez olmalıdır ve bu nedenle, üst
yüzeyine bir su yalıtım membranı uygulanması olağandır.
Profilli çelik sac kullanıldığında, tipik olarak birincil yapısal elemanlar arasında uzanan derin
bir profildir. Yalıtım daha sonra sac üstüne yerleştirilir, cıvatalar veya vidalarla sabitlenir. Su-
geçirmez membran daha sonra yalıtımın üzerine uygulanır. Bir örnek Şekil 4.4'te
gösterilmiştir.
Düz çatıların sağlandığı yerlerde göllenme riski vardır. Eğer çatı önemli ölçüde sehim
yaparsa, orta alanda su birikebilir. Eğer drenaj yetersiz ise, kalkan-duvar kenarlarında veya
çatının kenarlarındaki diğer ayrıntılarda su tutulabilir. Çatıya ön-bombe vererek ve yeterli
drenaj sağlayarak göllenme riskini en aza indirmek hayati önem taşır.
Şekil 4.4 Yalıtımlı düz çatı

5. YANGIN GÜVENLİĞİ
Yangın güvenliği gereklilikleri ulusal mevzuat tarafından belirlenir ancak çelik yapıların
yangın direncini değerlendirmek için kabul görmüş uluslararası kurallar vardır. Yapısal
yangın tasarımı için minimum güvenlik seviyesi, bina sakinlerinin, itfaiyecilerin ve binanın
yakınındaki insanların güvenliği ile alakalı kabul edilebilir bir risk sağlamayı amaçlar. Bina
içeriğini, bina üst yapısını, tarihsel-mirası, iş sürekliliğini, oturanların veya mal sahibinin
kurumsal imajını ve çevresel etkiyi korumak için güvenlik seviyeleri artırılabilir.
Gereksinimler genellikle aşağıdakilerle ilişkili olarak ifade edilir:
 Yangının yayılması:
Alevlenmeye kadar geçen zamana bağlı olarak ifade edilen malzemelerin yanıcılığı. A1
(alevlenme mümkün değil), E (alevlenme 2 dakikadan kısa sürede) ve F (test
edilmemiş) olarak sınıflandırılır.
 Duman yoğunluğu:
Malzemeler, yanma sırasında oluşan dumana bağlı olarak A2'den F'ye kadar
sınıflandırılır.
 Yangına dayanıklılık:
Yapısal bir bileşenin standartlaştırılmış bir yangın testinde performans
gösterebileceği süre. Üç yük taşıma kapasitesi, bütünlük ve yalıtım kriteri (genellikle
R, E ve I olarak ifade edilir) dikkate alınır ve derecelendirme, sayının dakika
cinsinden süreyi ifade ettiği yerde R30, R60 vb. olarak ifade edilir.
Tek katlı bir binada gerekli yangın güvenlik seviyesini elde etmek için aşağıdaki hususlar
dikkate alınmalıdır:
 mevzuat gereksinimleri
 yangın bölmelemesi
 yangın yayılması
 kaçış yolları
Tek katlı binalarda, bina sakinleri hızla kaçabilecekleri için yangına dayanıklılık için çoğu
zaman çok mütevazı gereksinimler vardır. Ana gereklilik çoğu zaman yangının bitişik
mülklere yayılmasının önlenmesidir.
İçeriği korumak için, özellikle büyük üretim tesislerinde ve ambarlarda, bölmelemelere
ihtiyaç duyulabilir veya bunun mümkün olmadığı durumlarda, bir fıskiye sisteminin
kurulması gibi alternatif önlemler alınabilir.

6. BAŞÜSTÜ VİNÇLERİ
Bazı endüstriyel binalar başüstü vinçleri gerektirir - örnekler, matbaalar (kağıt rulolarını
taşımak için) ve mühendislik atölyeleridir (ağır ekipman ve bileşenleri taşımak için). Şekil
6.1'de bir örnek gösterilmiştir.
Şekil 6.1 Büyük bir endüstriyel binadaki ağır vinç
Çoğu başüstü vinçler, bina boyunca uzanan tek veya çift kirişler kullanır ve kirişler üzerine
bir vinç monte edilir. Vinç kirişleri, binanın uzunluğu boyunca uzanan koşu-yolu kirişleri
üzerinde desteklenir. Vinç, koşu-yolu kirişleri boyunca hareket ederek ve vinci vinç kirişleri
boyunca hareket ettirerek tüm zemine hizmet eder (Şekil 6.2).

Şekil 6.2 Köprülü ve kaldırma-vinçli tipik başüstü vinci
Bir binaya başüstü vincinin dahil edilmesi, kaldırma kapasitesi çok mütevazı olsa bile her
zaman bina yapısının tasarımını etkiler. Önemli bir tasarım hususu, kolonların yayılımını
vinç seviyesinde sınırlamaktır. Bu nedenle kolon hareketini sınırlamak ekonomik olmadığı
için portal çerçeveler ağır vinçler için uygun değildir. Vinç kullanımı ayrıca yüklerin
hareketinden kaynaklanan yatay kuvvetlere neden olur, bu nedenle genellikle ilave çapraz-
destek sağlanır.
Yaklaşık 10 ton (100 kN) güvenli çalışma yüküne kadar kaldırma kapasitesine sahip bir vinç,
genellikle çatıyı destekleyen kolonlardan desteklenen koşu-yolu kirişleri üzerinde taşınabilir.
Daha büyük vinçler için, koşu-yolu kirişlerini desteklemek ve bina yapısı üzerindeki aşırı
yüklerden kaçınmak için ayrı kolonlar (veya dikey kafes-kirişler) kullanmak daha
ekonomiktir.

7. SONUÇLAR
Çelik, mimar ve mühendisin endüstriyel kullanıma yönelik alışılmış portal çerçevelerden
mimari özelliklere, alışılmışın dışında şekillere veya paydaşların sahip olabileceği diğer
gereksinimlere sahip son teknoloji binalara kadar her türlü yapıyı tasarlamasına olanak
tanıyan çok yönlü bir malzemedir.
Yapısal çelik tasarımı aşina ve verimli olup zarif, maliyet etkin çözümler sunar. Yapısal çelik,
istenen görünümü, özellikleri veya işlevselliği elde etmek için diğer malzemelerle
birleştirilebilir.
Çelik bir binanın imalatı kaliteli bir ürün sağlamak ve düşük atık, sürdürülebilir çözüme
katkıda bulunmak için bir atölyede gerçekleştirilir. Civar çevreye minimum düzeyde
rahatsızlık vererek şantiyede hızlı montaja izin veren standartlaştırılmış detaylar ve inşaat
biçimleri mevcuttur.
Çelik, ağırlık göre çok yüksek bir direnç oranına sahiptir, bu da yapının çalışma alanına
minimum müdahale ile hafif ve cazip bir çözüm sağlar. Yüksek düzeyde prefabrike
elementlerin taşınması, özellikle şehir merkezleri gibi sıkışık alanlarda önemli olan şantiyeye
teslimatları azaltır. Çelik-işinin yapısal verimliliği, temellere daha düşük yüklerin
aktarılmasıyla sonuçlanarak daha fazla ekonomiye yol açar.
Uzun açıklıklı binalar kolayca çelik olarak tasarlanabilir ve bu da geniş açık alanlara neden
olur. Bu, yapının işlevselliğini artırarak bina kullanımının esnekliğini sunar. Çelik binalar
uyarlanabilir ve kolayca genişletilebilir, bu da yıkım yerine binanın yenilenmesini gelecekteki
kullanım için gerçekçi bir çözüm haline getirir.
Çelik, mükemmel sürdürülebilirlik karakteristiklerine sahiptir. Çelik yapılar kolayca sökülüp
tekrar kullanılabilir. Çelik, herhangi bir dayanım kaybı olmadan her zaman geri
dönüştürülebilir ve gerekli ham madde miktarını en aza indirir.
Çeliğin düşük ağırlığı, sürdürülebilirliği ve çok yönlülüğü, çeliği her tür bina için en uygun
seçim haline getirir.

8. EK OKUMA
Best Practice in Steel Construction: Industrial Buildings, Guidance for Architects, Designers
and Constructors. Euro-Build için teslim edilebilir RFCS projesi. Steel Construction
Institute, Birleşik Krallık'tan edinilebilir. www.eurobuild-in-steel.com adresinden
indirilebilir.

İçindekiler
ÖZET
1 GİRİŞ
1.1 Tasarım Kararlarının Hiyerarşisi
1.2 Mimari Tasarım
1.3 Bina Tipi Seçimi
1.4 Tasarım Gereksinimleri
1.5 Sürdürülebilirlik
2 TEK KATLI BİNALAR ÜZERİNE VAKA İNCELEMELERİ
2.1 İmalathane, Express Park, BK
2.2 Süpermarket, Esch, Lüksemburg
2.3 Otoyol Servis İstasyonu, Winchester, BK
2.4 Airbus Industrie Hangarı, Toulouse, Fransa
2.5 Sanayi Salonu, Krimpen aan den Ijssel, Hollanda
2.6 Dağıtım Merkezi ve Ofisi, Barendrecht, Hollanda
3 PORTAL ÇERÇEVELERİN KONSEPT TASARIMI
3.1 Eğimli Çatı Portal Çerçeve
3.2 Çerçeve Stabilitesi
3.3 Eleman Stabilitesi
3.4 Ön Tasarım
3.5 Bağlantılar
3.6 Diğer Portal Çerçeve Türleri
4 KAFES-KİRİŞ BİNALARIN KONSEPT TASARIMI
4.1 Giriş
4.2 Kafes-Kiriş Elemanları
4.4 Ön Tasarım

4.5 Rijit Çerçeve Kafes-Kirişleri
4.6 Bağlantılar
5 BASİT KİRİŞ YAPILAR
6 YAPMA-KESİT KOLONLAR
7 DIŞ-KAPLAMA
7.1 Tek-Cidarlı Trapez Sac-Levha
7.2 Çift-Cidarlı Sistem
7.3 Dikme Kenet Sac-Levha
7.4 Kompozit veya Sandviç Paneller
7.5 Duvarların Yangın Tasarımı
8 PORTAL ÇERÇEVELERİN ÖN TASARIMI
8.1 Giriş
8.2 Eleman Boyutlarının Tahmini
REFERANSLAR

ÖZET
Bu yayın, modern tek katlı binalarda konsept tasarım aşamasında çelik yapıların seçimi ve
kullanımına yardımcı olmak için gerekli bilgileri sunmaktadır. Birincil ilgi sektörü
endüstriyel binalardır, ancak aynı bilgiler ticari, perakende ve eğlence gibi diğer sektörlerde
de kullanılabilir. Bilgiler, tasarım stratejisi, bina tasarımının anatomisi ve tek katlı binalarla
ilişkili yapısal sistemler açısından sunulmaktadır. Kılavuzdaki diğer kısımlar yüklemeyi,
portal çerçevelerin konsept tasarımı, kafes-kirişlerin konsept tasarımı ve dış-kaplamayı
kapsar.

1. GİRİŞ
Tek katlı binalarda her türden çelik çerçeveli yapılar ve metalik dış-kaplamalar kullanılır.
Verimli, bakımı kolay ve talep değiştikçe uyarlanabilen geniş açık mekanlar oluşturulabilir.
Tek katlı binalar, çelik için bir “çekirdek” pazardır. Ancak bu tip yapılarda çeliğin kullanımı
her Avrupa ülkesinde farklılık göstermektedir.
Tek katlı binalar büyük kapalı hacimler olma eğilimindedir, ancak ofisler, elleçleme ve
nakliye, başüstü vinçleri vb. gibi diğer kullanımlar için mekan gerektirebilir. Bu nedenle,
tasarımlarında birçok faktörün ele alınması gerekir.
Artan bir şekilde, mimari hususlar ve görsel etki ele alınmalı ve birçok önde gelen mimar
modern tek katlı binalarda yer almaktadır.
Bu bölüm, tasarlanabilecek tek katlı binaların yaygın biçimlerini ve bunların uygulama
alanlarını açıklamaktadır. Tedarik zincirinin uygulamalarına, yasal-düzenlemelerine ve
kabiliyetlerine bağlı olarak bölgesel farklılıklar olabilir.
1.1 Tasarım Kararlarının Hiyerarşisi
Büyük bir kapalı hacim veya endüstriyel tesis gibi tek katlı bir bina için bir tasarım
çözümünün geliştirilmesi, ticari ve konut binaları gibi diğer bina türlerine göre,
gerçekleştirilen faaliyete ve mekanın gelecekteki gereksinimlerine daha fazla bağlıdır. Bu
bina türleri öncelikle işlevsel olmakla birlikte, yaygın olarak planlama gereklilikleri ve
müşteri 'markası' tarafından dikte edilen güçlü mimari katılımla tasarlanırlar.
Bina formuna ve kullanımına bağlı olarak, endüstriyel binaların ve büyük kapalı hacimlerin
konsept tasarım aşamasında aşağıdaki genel tasarım gereklilikleri dikkate alınmalıdır:
• Mekan kullanımı, mesela, bir üretim tesisinde malzemelerin veya bileşenlerin
elleçlenmesi için özel gereksinimler
• Mevcut ve gelecekteki kullanımda hacmin esnekliği
• Yapım hızı
• Hizmet gereksinimleri ve termal performans dahil olmak üzere çevresel performans
• Estetik ve görsel etki
• Özellikle üretim tesislerinde akustik yalıtım
• Erişim ve güvenlik
• Sürdürülebilirlik hususları
• Kullanım ömrü sonu hususları da dahil olmak üzere tasarım ömrü ve bakım
gereksinimleri.
Konsept tasarımın geliştirilebilmesini sağlamak için tek katlı bina tipine dayalı bu hususların
gözden geçirilmesi gerekmektedir. Örneğin, bir dağıtım merkezi için gereksinimler bir
üretim tesisi için olanlardan farklı olacaktır. Tablo 1.1'de yaygın bina türleri için çeşitli
tasarım hususlarının öneminin bir incelemesi sunulmaktadır.

Tablo 1.1 Tek katlı binalar için önemli tasarım faktörleri
Tek katlı bina tipi
Hacim
gereksinimleri
Kullanım
esnekliği
Yapım
hızı
Erişim
ve
Güvenlik
Bileşenlerin
standardizasyonu
Çevresel
performans
Estetik
ve
görsel
etki
Akustik
yalıtım
Tasarım
ömrü,
bakım
ve
yeniden-kullanım
Yüksek açıklık ambar-depolar ** ** ** ** ** * *
Üretim tesisi ** ** * ** * * ** *
Dağıtım merkezleri ** ** ** ** ** * * *
Perakende mağazaları ** ** * ** ** ** ** *
Depolama/soğuk depolama * * * ** * ** * **
Ofis ve hafif imalat * * * * * ** * ** *
İşleme tesisi * * ** * * ** *
Boş zaman merkezleri * ** * * * ** ** * *
Spor salonları ** ** * * * ** ** *
Sergi salonları ** ** * ** * ** ** ** *
Uçak hangarları ** * * ** * * * * *
Açıklama: İşaret yok = Önemli değil * = önemli ** = çok önemli
1.2 Mimari Tasarım
Çelik kullanılan modern tek katlı binalar hem kullanımda işlevseldir hem de mimari açıdan
çekici olacak şekilde tasarlanmıştır. Tasarım konseptinin kısa bir açıklaması ile birlikte
çeşitli örnekler aşağıda sunulmuştur. Bölüm 2 ve 3'te sunulan çeşitli yapısal çözümler
mümkündür.
1.2.1 Bina formu
Tek katlı bir binanın temel yapısal formu, Şekil 1.1'de gösterildiği gibi, çeşitli jenerik tiplerde
olabilir. Şekil, yapısal konsept ve yerçekimi yüklerinden kaynaklanan tipik kuvvetler ve
momentler hakkında notlarla birlikte her bir bina tipinin kavramsal bir enine kesitini
göstermektedir.

Şekil 1.1 Yapısal kavramlar
Her yapısal tip için temel tasarım konseptleri aşağıda açıklanmıştır:
*** Kolonlar üzerinde mesnetlenen basit çatı kirişi
Açıklık genellikle mütevazı, yaklaşık 20 m'ye kadar olacaktır. Çatı kirişi önceden bombeli
olabilir Şekil 1.2). Düzlem içi ve boylamasına stabilite sağlamak için çatıda ve tüm
yüksekliklerde destek gerekli olacaktır (Şekil 1.3).

Şekil 1.2 Bir portal çerçevede kavisli hücresel kirişlerin kullanımı
Şekil 1.3 Bir eğlence merkezinde kullanılan kavisli hücresel kirişler

*** Portal çerçeve
Bir portal çerçeve, düzlem-içi stabiliteyi sağlamak için moment dirençli bağlantılara sahip
rijit bir çerçevedir. Bir portal çerçeve, Şekil 1.4'de gösterildiği gibi tek bölme-açıklıklı veya
çoklu bölme-açıklıklı olabilir. Elemanlar genellikle düz haddelenmiş kesitlerdir ve aşığın
direnci yerel olarak bir guse-plaka ile arttırılmıştır. Çoğu durumda, çerçeve pimli tabanlara
sahip olacaktır.
Boylamasına doğrultuda stabilite, bir veya her iki uç bölme-açıklık boyunca çatıdaki çapraz-
destekleme ve kotlardaki dikey çapraz-destekleme kombinasyonu ile sağlanır. Eğer kotlarda
dikey çapraz-destek sağlanamıyorsa (mesela endüstriyel kapılar nedeniyle), stabilite çoğu
zaman kot içindeki rijit bir çerçeve ile sağlanır.
Şekil 1.4 Çoklu bölme-açıklıklı portal çerçeve yapı
*** Kafes-kirişler
Kafes-kiriş binalarda, Şekil 1.5'te gösterildiği gibi, her iki ortogonal yönlerde stabilite
sağlamak için genellikle her kotta çatı çapraz-destekleme ve dikey çapraz-destekleme
bulunur. Kafes-kirişler, sığ veya dik dış çatı eğimleri ile çeşitli biçimlerde olabilir. Bir kafes-

kiriş bina aynı zamanda rijit düzlem-içi olarak da tasarlanabilir, ancak çerçeveyi stabilize
etmek için çapraz-destekleme sağlamak daha yaygın bir uygulamadır.
Şekil 1.5 Çatı kafes-kirişleri ve yapma-kesitli kolonlar
*** Diğer inşaat biçimleri
Yapma-kesitli kolonlar (bileşik bir kolon oluşturmak üzere bağlanan iki düz kiriş) çoğu
zaman vinçler gibi ağır yükleri desteklemek için kullanılır. Bunlar, portal yapılarda
kullanılabilir, ancak çoğu zaman rijit tabanlarla ve düzlem-içi stabilite sağlamak için çapraz-
desteklerle birlikte kullanılır.
Şekil 1.6'da gösterildiği gibi harici veya askıya alınmış destek yapıları kullanılabilir, ancak
bunlar nispeten nadirdir.

Şekil 1.6 Bir tek katlı binayı destekleyen dış yapı
1.3 Bina Tipi Seçimi
Portal çerçevelerin, tek katlı bir mekan sağlamak için oldukça maliyet-etkin bir yol olduğu
düşünülür. Bunların verimlilikleri, Tablo 1.2'de gösterildiği gibi, analiz yöntemine ve yapısal
elemanların kısıtlanmasına ilişkin yapılan varsayımlara bağlıdır. Eleman stabilitesine ilişkin
varsayımlar ülkeler arasında farklılık gösterebilir.
Tablo 1.2 Etkin portal çerçeve tasarımı
En Etkin Daha Az Etkin
Elastik-plastik yazılım kullanarak analiz Elastik analiz
Merteklerin ve yan korkulukların başlığını
kısıtladığı düşünülen dış-kaplama
Metekler ve yan korkuluklar
kısıtlanmamış
Sıcak-haddelenmiş çelik-işinin her iki
başlığını kısıtlamak için metekler ve yan
korkuluklar kullanılmış
Sıcak-haddelenmiş çelik-işinin iç başlığı
kısıtlanmamış
Nominal taban rijitliği kullanıldı Nominal taban rijitliği dikkate alınmadı
Basit kiriş yapılarının, portal çerçevelerin veya kafes-kirişlerin seçilme nedenleri Tablo 1.3'te
gösterilmektedir.

Tablo 1.3 Tek katlı binalar için temel yapısal formların karşılaştırılması
Basit kiriş Portal çerçeve Kafes-kiriş
Avantajlar
Basit tasarım Uzun açıklık Çok uzun açıklıklar
mümkündür
Düzlem-içinde kararlı olacak
şekilde tasarlanmıştır
Ağır yükler taşınabilir
Eleman boyutları ve guse-plakalar
verimlilik için optimize edilebilir
Mütevazı sehim
Dezavantajlar
Nispeten kısa açıklık Verimli tasarım için yazılım
gerekli
Genellikle daha pahalı
imalat
Düzlem-içi stabilite için
çapraz-destek gerekli
Aşırı sehimleri önlemek için
nispeten hafif dikey yükleme ve
mütevazı vinçlerle sınırlıdır
Düzlem-içi stabilite
için genellikle çapraz-
destek kullanılır
Süreklilik nedeniyle
ekonomi yok
1.3.1 Dış-kaplama türleri
Tek katlı binalarda kullanılan başlıca çatı ve duvar dış-kaplama çeşitleri şu şekilde
açıklanmaktadır:
*** Çatı kaplama
• Mertekler gibi ikincil elemanlar arasında uzanan 'yapma-kesit' veya çift katmanlı çatı
kaplama.
• Mertekler arasında uzanan kompozit paneller (sandviç paneller olarak da bilinir).
• Ana çerçeveler arasında uzanan, yalıtımı destekleyen, harici bir metal sac veya su
geçirmez membran ile derin döşeme.
*** Duvarlar
• Sac-levha, dikey olarak yönlendirilmiş ve yan korkuluklarda mesnetlenmiştir.
• Kolonlar arasında yatay olarak uzanan sac-levha veya yapısal astar tepsiler.
• Kolonlar arasında yatay olarak uzanan, yan korkulukları ortadan kaldıran kompozit
veya sandviç paneller.
• Yan korkuluklarla desteklenen metalik kaset paneller.
Aynı dış-cephede görsel etki için farklı dış-kaplama formları bir arada kullanılabilir.
Örnekler Şekil 1.7, Şekil 1.8 ve Şekil 1.9'da gösterilmektedir.
Tuğla-işi, Şekil 1.8'de gösterildiği gibi, çoğu zaman darbe direnci için pencere seviyesinin
altında bir "dado" duvar olarak kullanılır.

Şekil 1.7 Yatay uzanan sac-levha
Şekil 1.8 Büyük pencereler ve “dado” tuğla duvarlı kompozit panellerin kullanımı

Şekil 1.9 Yatay kompozit paneller ve 'şerit' pencereler

1.4 Tasarım Gereksinimleri
Tek açıklıklı binalar için tasarım gereksinimleri aşağıdaki verildiği şekilde sunulmaktadır:
1.4.1 Eylemler
*** Kalıcı eylemler
Kalıcı eylemler, yapının kendi ağırlığı, ikincil çelik-işi ve dış-kaplamadır. Bunlar EN 1991-1-
1'den hesaplanabilir.
Çatı kaplamada kullanılan malzemelerin tipik ağırlıkları Tablo 1.4'te verilmiştir.
Eğer bir çatı sadece uygulanan normal çatı yüklerini taşıyorsa (yani asılı makine veya benzeri
bir şey yoksa), çelik çerçevenin kendi ağırlığı, çatının plan alanı üzerinden ifade edildiğinde
tipik olarak 0,2 ila 0,4 kN/m2'dir.
Tablo 1.4 Çatı kaplama malzemelerinin tipik ağırlıkları
Malzeme Ağırlık (kN/m2)
Çelik çatı sac-levha (tek cidar) 0,07 – 0,12
Alüminyum çatı örtüsü (tek cidarlı) 0,04
Yalıtım (levhalar, 25 mm kalınlık başına) 0,07
Yalıtım (cam elyaf, 100 mm kalınlık başına) 0,01
Astar tepsileri (0,4 mm – 0,7 mm kalınlık) 0,04 – 0,07
Kompozit paneller (40 mm – 100 mm kalınlık) 0,1 – 0,15
Çelik mertekler (çatı alanına dağıtılmış) 0,03
Çelik döşeme-levhası 0,2
Ufalanmış üç kat keçe 0,29
Levhalar 0,4 – 0,5
Karo-döşeme (kil veya düz beton karolar) 0,6 – 0,8
Karo-döşeme (kilitlenen beton) 0,5 – 0,8
Ahşap çıtalar 0,1
*** Değişken eylemler
Değişken eylemler aşağıdaki Eurocode bölümlerinden belirlenmelidir:
• Uygulanan çatı yükleri için EN 1991-1-1
• Kar yükleri için EN 1991-1-3
• Rüzgar eylemleri için EN 1991-1-4
EN 1991-1-1, normal bakım ve onarım (kategori H) dışında erişilemeyen çatılar için 0,4
kN/m2'lik üniform bir yük önerir. Aynı zamanda 1,0 kN'lik bir nokta yükü de tavsiye edilir,
ancak bu, ana yapısal elemanları değil, sadece sac-levhanın tasarımını etkileyecektir.
EN 1991-1-3, tipik olarak vadi kısımlarda, korkulukların arkasında vb. meydana gelen
üniform kar ve sürüklenen kar dahil olmak üzere kardan kaynaklanan çeşitli olası yük
durumlarını içerir. İstisnai kar yükleri olasılığı da vardır.
Kar yükünün değeri binanın konumuna ve deniz seviyesinden yüksekliğine bağlıdır.
EN 1991-1-4, rakıma, denizden uzaklığa ve çevreleyen araziye bağlı olan rüzgar eylemlerini
belirlemek için kullanılır.

Yüklerin belirlenmesi, bu kılavuzun ayrı bir bölümünde detaylı olarak ele alınmıştır.
Hizmetlerden kaynaklanan yükleme, binanın kullanımına bağlı olarak büyük ölçüde
değişecektir. Tipik bir servis yüklemesi, binanın kullanımına bağlı olarak planda ölçüldüğü
üzere 0,1 ile 0,25 kN/m2 arasında olabilir. Eğer klima üniteleri veya diğer önemli ekipman
yüklemesi desteklenecekse, servis yükü doğru bir şekilde hesaplanmalıdır.
1.4.2 Sıcaklık etkileri
Teorik olarak, çelik çerçeveler sıcaklıktaki değişikliklerle genişler ve büzülür. Çoğu zaman,
çelik-işinin kendisinin sıcaklık değişimi, korunuyor olduğu için dış sıcaklıktaki herhangi bir
değişiklikten çok daha düşüktür. Bulonları açıklık deliklerinde kullanırken mevcut olan
hareketin, sıcaklıktan kaynaklanan herhangi bir hareketi emmek için yeterli olduğu genel
olarak kabul edilir.
Mümkünse, genleşme derzlerinden kaçınılması önerilir, çünkü bunlar pahalıdır ve hava
geçirmez bir dış zarfı korumak için doğru şekilde detaylandırılması zor olabilir. Genleşme
derzleri sağlamak yerine, çerçeve, sıcaklık değişiminin tasarım etkileri dahil olmak üzere
analiz edilebilir. Sıcaklık eylemleri EN 1991-1-5'den belirlenebilir ve eylemlerin
kombinasyonları EN 1990'a göre doğrulanabilir. Çoğu durumda, elemanların yeterli olduğu
görülecektir.
Kuzey Avrupa'daki endüstriyel binalar için yaygın uygulama, hesaplamaların yokluğunda,
binanın uzunluğu 150 m'yi geçmediği sürece genleşme derzlerinin sağlanmasına gerek
olmamasıdır. Daha sıcak iklimlerde, yaygın uygulama, uzunluğu yaklaşık 80 m ile
sınırlamaktır. Yapının her iki ucunda da serbest genleşmeye izin vermek için dikey çapraz-
desteklemenin yapının uzunluğu boyunca ortada konumlandırılması iyi bir uygulama olsa
da, bu her zaman mümkün veya arzu edilen bir durum değildir. Pek çok geleneksel
endüstriyel yapılar her iki ucunda veya yapının uzunluğu boyunca aralıklarla, genleşme
derzleri olmadan çapraz-destekler bulunur ve mükemmel performans gösterir.
1.4.3 Termal performans ve hava geçirmezlik
Tek katlı binaların ve kapalı hacimlerin termal performansı, bunların geniş yüzey alanları
nedeniyle giderek daha fazla önem kazanmaktadır. Termal performans aynı zamanda 'hava
sızdırmazlığı' olarak bilinen hava sızmasına bağlı aşırı ısı kaybının önlenmesini de içerir.
Dış-kaplamanın türleri ile termal performans arasında güçlü bir karşılıklı-ilişki vardır.
Kompozit paneller gibi modern çelik dış-kaplama sistemleri, 0,2 W/(m2K) değerinden daha
düşük U değerlerine ulaşabilir.
Hava sızdırmazlığı, iç hacmin genellikle 50 Pa'ya kadar basınçlandırıldığı (bu, farklı
ülkelerde değişebilir) yapının tamamlanmasının ardından tam ölçekli testlere dayalı olarak
değerlendirilir. Kaybedilen havanın hacmi ölçülür ve verilen bir değerden daha az olmalıdır
– tipik olarak 10 m3/m2/saat.
1.4.4 Yangına dayanıklılık
Yangına dayanıklılık gereklilikleri, binanın yanıcı içerikleri, etkili kaçış yolları ve yerleşim
yoğunluğu (örneğin kamusal alanlar için) gibi çok çeşitli konulara bağlıdır. Genel olarak, tek
katlı binalarda, kaçış yolları iyidir ve çoğu kapalı hacimler, 30 dakika veya daha az yangına

dayanıklılık süreleri için tasarlanmıştır. Bir istisna, bu binalara eklenmiş olan ofis alanı
olabilir.
Ulusal yasal-düzenlemeler, özellikle eğer yapı bir endüstriyel bina ise, belirli bir yapının
performansından ziyade çoğu zaman yangının bitişik yapılara yayılmasını sınırlamakla
ilgilenir. Belirleyici faktör çoğu zaman bitişik sınıra olan mesafedir. Eğer bu tür yasal-
düzenlemeler geçerliyse, olağan çözüm, sınıra bitişik kotun bütünlüğünden emin olmaktır.
Bu sıklıkla, yangına dayanıklı dış-kaplama sağlayarak ve birincil destekleyici yapının stabil
kalmasını sağlayarak - bu kottaki çelik-işini koruyarak ve kot çelik-işini yapının herhangi
çöken diğer parçaları tarafından uygulanan kuvvetlere dayanacak şekilde tasarlayarak
sağlanır.
Sergi salonları gibi birçok bina tipleri için, aktif koruma önlemlerinin, yangın sıcaklıklarını,
yapının yangın senaryosunda ilave yangın koruması olmadan uygulanan yüklere
dayanabileceği bir düzeye düşürmede etkili olduğunu göstermek için yangın mühendisliği
analizi yerine getirilebilir.
1.5 Sürdürülebilirlik
Sürdürülebilir inşaat üç hedefi ele almalıdır:
• Çevresel kriterler
• Ekonomik kriterler
• Sosyal kriterler
Bu üç sınıf kriterler çelik konstrüksiyon tarafından karşılanır:
*** Çevresel kriterler
Çelik, en çok geri-kazanılan ve geri-dönüştürülen malzemelerden biridir. %84'ü dayanım
veya kalite kaybı olmaksızın geri-dönüştürülür ve %10'u yeniden kullanılır. Bir yapıyı
yıkmadan önce, bir binanın ömrünü uzatmak genellikle daha faydalıdır. Bu, çelik
konstrüksiyon tarafından kolaylaştırılmıştır, çünkü kolonsuz geniş hacimler, kullanımda
değişiklik için esneklik sağlar. Hammadde üretimindeki ilerlemeler, üretimde daha az su ve
enerji kullanılması anlamına gelir ve gürültü, partikül ve CO2 emisyonlarında önemli
düşüşler sağlar.
*** Ekonomik kriterler
Çelik konstrüksiyon, bir yapının çeşitli unsurlarını bütünleşik bir tasarımda bir araya getirir.
Malzemeler verimli üretim süreçleri kullanılarak üretilir, imal edilir ve inşa edilir.
Malzemenin kullanımı oldukça optimize edilmiştir ve atıklar neredeyse tamamen ortadan
kaldırılmıştır. Yapıların kendileri, toplumun bağlı olduğu altyapıyı sağlayarak, lojistik,
perakende, ticaret ve üretim dahil olmak üzere modern yaşamın tüm yönlerinde kullanılıyor.
Çelik konstrüksiyon, yüksek kalite, işlevsellik, estetik ve hızlı yapım süreleri ile düşük yatırım
maliyetleri, optimum işletme maliyetleri ve bina kullanımının olağanüstü esnekliğini sağlar.
*** Sosyal kriterler
Çelik binalarda saha-dışı imalatların yüksek oranı, çalışma koşullarının daha güvenli,
kontrollü ve hava koşullarından korunaklı olduğu anlamına gelir. Çalışanlar için sabit bir
konum, toplulukların, aile yaşamının ve becerilerin geliştirilmesine yardımcı olur. Çelik
çevreye hiçbir zararlı madde salmaz ve çelik binalar sağlam, güvenli bir çözüm sunar.

*** Tek katlı yapılar
Az-katlı binaların tasarımı, aşağıdakiler gibi kriterler tarafından tanımlanan sürdürülebilirlik
yönlerine giderek daha fazla bağımlı hale geliyor:
• Malzemelerin verimli kullanımı ve malzemelerin sorumlu bir şekilde tedarik edilmesi
• İmalatta ve inşaat süreçlerinde atıkların ortadan kaldırılması
• Geliştirilmiş hava sızdırmazlığı da dahil olmak üzere bina işletiminde enerji
verimliliği
• Su tüketimini azaltmak için önlemler
• İç mekan konforunda iyileştirme
• Toplu taşıma bağlantıları, estetik veya ekolojik değerin korunması gibi tüm-genel
yönetim ve planlama kriterleri.
Çelik çerçeveli binalar tüm bu kriterleri sağlayacak şekilde tasarlanabilir. Çeliğin bilinen
sürdürülebilirlik faydalarından bazıları şunlardır:
• Çelik yapılar sağlam, uzun ömürlüdür. Düzgün detaylandırılan ve bakımı yapılan
çelik yapılar süresiz olarak kullanılabilir
• Yapısal çelik kesitlerin %10'u yeniden kullanılıyor [1]
• Yapısal çelik kesitlerin yaklaşık %95'i geri-dönüştürülmüştür
• Çelik ürünler, özellikle modüler bileşenler veya çelik çerçeveler potansiyel olarak
demonte edilebilir ve yeniden-kullanılabilir
• Çelik yapılar hafiftir ve diğer malzemelere göre daha küçük temeller gerektirir
• Çelik, fabrikada kontrollü süreçlerde verimli bir şekilde üretilir
• Üretimde tüm atıklar geri-dönüştürülür ve sahada hiçbir çelik atığı üretilmez
• Çelik konstrüksiyon, binaları genişletme ve kullanım değişikliği fırsatlarını ve
kolaylığını en üst düzeye çıkarır
• Bina zarfında yüksek seviyede ısıl yalıtım sağlanabilir
• Prefabrik yapım sistemleri hızlıca kurulur ve yapım süreçleri açısından çok daha
güvenlidir.
Çeşitli Avrupa ülkelerinde farklı sürdürülebilirlik değerlendirme ölçütleri mevcuttur [2].

2. TEK KATLI BİNALAR ÜZERİNE VAKA İNCELEMELERİ
Aşağıdaki vaka incelemeleri, teşhir salonları, üretim tesisleri, süpermarketler ve benzeri
binalar gibi tek katlı binalarda çeliğin kullanımını göstermektedir.
2.1 İmalathane, Express Park, BK
Şekil 2.1 Yapım esnasında portal çerçeve
Şekil 2.1'de gösterilen portal çerçeve, konut parkları için portatif evler üreten Homeseeker
Homes için yeni bir üretim tesisinin bir parçasını oluşturmaktadır. Proje, 150 m
uzunluğunda bir üretim holü, bitişik bir ofis binası ve ayrı bir malzeme deposu binasından
oluşmaktadır.
Üretim holü, 35 m net açıklığa ve guse-plakasının alt tarafına dek 9 m yüksekliğe sahip çift
adımlı bir portal çerçevedir. Üretim holünün, her biri 5 ton güvenli çalışma yüküne sahip
dört adet başüstü gezer vinci barındırması gerekir. İki vinç art arda kullanılabilir ve bu
yükleme durumundan kaynaklanan kuvvetlerin dikkatlice değerlendirilmesi gerekiyordu.
Vinçlerden gelen boylamasına itki, aynı zamanda boylamasına stabiliteyi de sağlayan
kotlardaki çapraz-desteklerle karşılanır. Üretim holünde herhangi bir genleşme derzi yoktur
– çapraz-destek, termal genleşmeden kaynaklanan herhangi bir yüke dayanacak şekilde
tasarlanmıştır.

Vinç rayı seviyesindeki yanal sehimi kontrol etmek için, 6 m merkezden-merkeze çerçeveler,
vinçsiz eşdeğer bir yapıya göre oldukça rijittir. Kolonlar 762 mm, aşıklar 533 mm
derinliğindedir.
Beşik çerçeveler, uç çerçeve ile sondan bir önceki çerçeve arasındaki diferansiyel sehimi
azaltmak için kolonlardan ve basit-mesnetlenmiş aşıklardan inşa edilmiş çapraz-destekli bir
beşik çerçeve yerine portal çerçevelerdir.
Tesis saha sınırına nispeten yakındır, bu da sınır kotlarının özel olarak dikkate alınması
gerektiği anlamına gelmektedir. Bir yangın yükü durumu analiz edildi ve kolon tabanları,
büyük ölçüde deforme olmuş aşıklardan gelen devrilme momentine dayanacak şekilde
tasarlandı. “Sınır” kotlarındaki dış-kaplamaların da yangının yayılmasını önleyeceği
belirtildi.
Projedeki 380 tonluk çelik-işi altı haftada dikildi.
2.2 Süpermarket, Esch, Lüksemburg
Şekil 2.2 Esch, Lüksemburg'da kavisli hücresel kirişler kullanan süpermarket
Şekil 2.2'de gösterildiği gibi Esch, Lüksemburg'daki bir süpermarkette açıkta kalan bir çelik
yapı sağlamak için 20 m açıklıklı kavisli hücresel kirişler kullanıldı. Kirişler, 400 mm
çapında boşluk-açıklıklara sahip kirişler oluşturmak için kesilen ve yeniden kaynak yapılan
HEB 450 kesitlerini kullandı. Kavisli hücresel çerçeveler 7,5 m arayla yerleştirildi ve kolonlar
da 7,5 m yüksekliğindeydi ve Şekil 2.3'te gösterilmektedir. Yapı, ilave yangın koruması
olmadan 90 dakikalık eşdeğer bir yangın direnci elde etmek için yangın mühendisliği ilkeleri
kullanılarak tasarlanmıştır.

Şekil 2.3 Kavisli hücresel kirişler kullanan portal çerçeve yapısı
2.3 Otoyol Servis İstasyonu, Winchester, BK
Hücresel kirişler, Şekil 2.4'te gösterilen Winchester, İngiltere'deki bu otoyol servis
restoranında olduğu gibi, uzun açıklıklı kamusal mekanlar için çekici bir çözüm sunar. 600
mm derinliğinde çift kavisli hücresel kirişler, H kesit kolonları arasında 20 m uzanan 1,2 m
derinliğindeki hücresel birincil kirişlere 18 m açıklığı geçti. Hücresel kirişler ayrıca mutfak
alanı üzerinde servis dağılımı sağladı.

Şekil 2.4 Çift kavisli hücresel kirişler ve birincil kirişler
2.4 Airbus Industrie Hangarı, Toulouse, Fransa
Toulouse'daki Airbus üretim holü 200.000 m2'lik bir zemin alanı kaplar ve 45 m
yüksekliğinde ve 117 m açıklığındadır. H kesitlerinden oluşan 8 m derinliğindeki örgü kafes-
kirişlerden oluşmaktadır. Bileşik kolon kesitler, çatı yapısına stabilite sağlar. Bina, yapım
esnasında Şekil 2.5'te gösterilmektedir. Sürgü kapılar, binanın sonunda 117 m × 32 m bir
açıklık oluşturur. Her biri 50 m açıklığa ve 20 ton kaldırma kapasitesine sahip iki paralel
gezer vinç kuruludur.
Şekil 2.5 Yapım esnasında Airbus Industrie hangarının görünümü

2.5 Sanayi Salonu, Krimpen aan den Ijssel, Hollanda
Bu üretim holü, Şekil 2.6'da gösterildiği gibi, binanın sonunda tam boy kapılar ile 85 m
uzunluğunda, 40 m genişliğinde ve 24 m yüksekliğindedir. Çatı yapısı eğimli bir kafes-
kirişten oluşur. Uç duvarlarda çapraz-destek olmaması nedeniyle yapı, çatı ve yan
duvarlardaki düzlem-içi çapraz-destekleme ile desteklenen kolonlar aracılığıyla stabil olacak
şekilde tasarlanmıştır.
Şekil 2.6 Hollanda'nın Krimpen aan den Ijssel'deki binasında kaldırılmakta olan kapıların
görünümü
2.6 Dağıtım Merkezi ve Ofisi, Barendrecht, Hollanda
Hollanda'daki büyük bir süpermarket için olan bu 26000 m2'lik dağıtım merkezi, Şekil 2.7'de
gösterildiği gibi, dağıtım alanı için geleneksel bir çelik yapı ve bir erişim yolunun üzerinde
asılı duran iki kat yüksekliğindeki bir ofis alanından oluşmaktadır. Bu 42 m uzunluğundaki
ofis binası, diyagonal çapraz-destekli iki katlı yüksekliğindeki iç çelik yapı tarafından
desteklenen 12 m'lik bir konsoldan oluşmaktadır. Yapı, boru çapraz-destekler ile H kesitli
kirişler ve kolonlar kullanır.
Hem ambar-depo hem de ofis binalarında yangın riskini azaltmak için fıskiyeler bulunur ve
çelik-işi, içeriden maruz kalması hali için şişen kaplamaya sahiptir. Ambar-depo iç sıcaklığı
2°C'dir ve ofis çelik-işi ambar-depo bölümünden ısıl olarak izole edilmiştir.

Şekil 2.7 Dağıtım merkezi, Barendrecht, Hollanda, çapraz-destekli konsol ofis yapısını
gösteriyor

3. PORTAL ÇERÇEVELERİN KONSEPT TASARIMI
Çelik portal çerçeveler, yapısal verimliliği işlevsel formla birleştirdikleri için yaygın olarak
kullanılmaktadır. Şekil 3.1'de gösterildiği gibi aynı yapısal konsept kullanılarak çeşitli portal
çerçeve konfigürasyonları tasarlanabilir.
1 Çift-adımlı portal çerçeve
2 Kavisli portal çerçeve (hücresel kiriş)
3 Dahili ofisleri olan portal
4 Vinçli portal
5 İki açıklıklı portal çerçeve
6 Harici ofislere sahip portal
Şekil 3.1 Çeşitli portal çerçeve türleri
3.1 Eğimli çatı portal çerçeve
Tek açıklıklı simetrik bir portal çerçeve (Şekil 3.2'de gösterildiği gibi) tipik olarak aşağıdaki
oranlara sahiptir:

• 15 m ile 50 m arası açıklık (25 m ila 35 m en verimli olanıdır).
• 5 ila 10 m arasında (genellikle 7,5 m benimsenir) bir saçak yüksekliği (tabandan aşık
merkez hattına). Saçak yüksekliği, zeminin üstü ile guse-plakanın alt tarafı arasında
belirtilen net yükseklik ile belirlenir.
• 5° ve 10° arasında bir çatı eğimi (6° yaygın olarak benimsenir).
• 5 m ile 8 m arasında bir çerçeve aralığı (daha uzun açıklıklı portal çerçevelerde daha
büyük çerçeve aralıkları kullanılmaktadır).
• Elemanlar, önemli bükülme momentleri taşımaları ve düzlem-içi rijitlik sağlamaları
gerektiğinden, H kesitlerinden ziyade I kesitlerdir.
• Kesitler genellikle S235 veya S275'tir. Sehimler kritik olabileceğinden, daha yüksek
mukavemetli çelik kullanımı nadiren makul olur.
• Aşıkların bükülme direncini arttırmak ve kolona bulonlu bağlantıyı kolaylaştırmak
için saçaklarda aşıklarda guse-plakalar sağlanmıştır.
• Bulonlu bağlantıyı kolaylaştırmak için mahyada küçük guse-plakalar sağlanmıştır.
1 Saçaklar
2 Çatı eğimi
3 Mahya
4 Aşık
5 Saçak guse-plaka
6 Mahya guse-plaka
7 Kolon
Şekil 3.2 Tek açıklıklı simetrik portal çerçeve
Saçak guse-plakası tipik olarak aşıkla aynı boyutta haddelenmiş kesitten veya biraz daha
büyük bir kesitten kesilir ve aşığın alt tarafına kaynaklanır. Saçak guse-plakaların uzunluğu
genellikle açıklığın %10'u kadardır. Guse-plakanın uzunluğu, Şekil 3.3'te gösterildiği gibi,
guse-plakanın "keskin" ucundaki bombe yapan bükülme momentinin, mahyaya doğru
maksimum sarkma bükülme momenti ile yaklaşık olarak aynı olduğu anlamına gelir.

1 Guse-plakanın "keskin" ucundaki moment
2 Maksimum sarkma momenti
3 Guse-plaka uzunluğu
Şekil 3.3 Aşık bükülme momenti ve guse-plaka uzunluğu
Bir portal çerçevenin son çerçevelerine genellikle beşik çerçeveler denir. Beşik çerçeveler,
daha hafif yüklere maruz kalsalar bile, iç çerçevelerle tıpatıp aynı olabilir. Eğer binanın
gelecekte genişletilmesi öngörülüyorsa, yapısal işlerin etkisini azaltmak için yaygın olarak
beşik çerçeveler olarak portal çerçeveler kullanılır. Tipik bir beşik çerçeve Şekil 3.4'te
gösterilmektedir.
1 Aşık
2 Kolon
3 Personel kapısı
4 Kayan panjur kapısı
5 Dado duvarı (tuğla-işi)
Şekil 3.4 Bir portal çerçeve binasının uç beşik için tipik ayrıntıları

Alternatif olarak, beşik çerçeveler, Şekil 3.5'te gösterildiği gibi kolonlardan ve kolonlar
arasında basit mesnetlenmiş kısa aşıklardan inşa edilebilir. Bu durumda, şekilde gösterildiği
gibi üçgen çapraz-destek gereklidir.
Şekil 3.5 Başik çerçeve (portal çerçeve değil)
Düzlem-içi stabilite, çerçeve sürekliliği ile sağlanır. Boyuna doğrultuda kotlarda düşey
çapraz-destekleme ile stabilite sağlanmaktadır. Dikey çapraz-destek, binanın her iki ucunda
veya yalnızca bir bölme-açıklıkta olabilir. Her bir çerçeve, saçak seviyesinde sıcak
haddelenmiş bir eleman ile düşey çapraz-desteklemeye bağlanır. Tipik bir çapraz-destek
düzenlemesi Şekil 3.6'da gösterilmektedir.
1 Beşikte dikey çapraz-destek
2 Duvarlarda dikey çapraz-destek
3 Çatı çapraz-desteği
Şekil 3.6 Bir portal çerçevede tipik çapraz-destekleme
Beşik kolonlar, taban ile aşık arasında uzanır ve burada tepki, çatı düzlemindeki çapraz-
destekleme ile geriye saçak seviyesine ve dikey çapraz-destekleme ile temellere taşınır.

Eğer kotlarda diyagonal çapraz-destek sağlanamıyorsa, boylamasına stabilite Şekil 3.7'de
gösterildiği gibi kotta rijit bir çerçeve ile sağlanabilir.
1 Saçak dikmesi
2 Rijit çerçeve
Şekil 3.7 Düşey çapraz-desteklemeye rijit çerçeve alternatifi
3.3 Eleman stabilitesi
EN 1993-1-1'in 6.61 ve 6.62 ifadeleri kullanılarak eleman stabilitesi kontrol edilmelidir.
Ekonomik tasarım için, aşık ve kolondaki kısıtlamalar dikkate alınmalıdır. Mertekler ve
kenar korkulukları bağlı oldukları başlığı kısıtlamaya yeterli kabul edilir, ancak özel önlemler
alınmadıkça mertekler ve kenar korkulukları iç başlığı kısıtlamaz. İç başlığa kısıtlama, Şekil
3.8'de gösterildiği gibi yaygın olarak merteklerden ve yan korkuluklardan çapraz-destekleme
ile sağlanır. Çapraz-destek genellikle, çekmeye çalışacak şekilde tasarlanmış ince metal
şeritlerden veya eğer çapraz-destek sadece bir taraftan mümkünse, basma için tasarlanmış
korniyerlerden oluşur.
Eğer Şekil 3.8'de gösterilen çapraz-desteklere ulusal yasal-düzenlemeler tarafından izin
verilmiyorsa, sıcak haddelenmiş elemanlardan oluşan bir sistemle kısıtlama sağlanabilir.
Bu çapraz-destek biçimi, iç başlık basmaya çalıştığında gerekli olacaktır. Bu durum şu
hallerde ortaya çıkar:
• Kolonun iç tarafında ve guse-plakası bölgesinde aşığın iç tarafında, yerçekimi yükü
kombinasyonunda
• Yukarı-kaldırma kombinasyonunda aşığın mahyasına doğru.

1 İç başlığa kısıtlama
2 Mertek veya yan korkuluk
Şekil 3.8 İç başlık için tipik çapraz-destek
Kısıtlamaların iç başlığa düzenlemesi genel olarak Şekil 3.9'da gösterilene benzer. Bazı
durumlarda kolon başlığının içini kısıtlamak mümkün olmayabilir. Bu durumlarda, guse-
plakanın alt tarafı ile taban arasında stabil kalan daha büyük bir kolon kesitinin seçilmesi
gerekebilir.
1 Aşık ve kolonun iç başlığına kısıtlama
Şekil 3.9 Kısıtlamaların iç başlığa genel düzenlemesi
Her durumda, Şekil 3.10'da gösterildiği gibi, kolonun iç yüzü ile guse-plakanın alt tarafının
birleşim yeri kısıtlanmalıdır. Kısıtlama, Şekil 3.8'de gösterilen biçimde olabilir veya bu amaç
için sağlanan sıcak haddelenmiş bir eleman tarafından olabilir.

1 Kısıtlama konumu
Şekil 3.10 Guse-plaka/kolon birleşim yerindeki kısıtlama
3.4 Ön Tasarım
3.4.1 Ana çerçeveler
Verimli portal çerçeve analizi ve tasarımı ısmarlama yazılım kullansa da, ön tasarım basittir.
Pek çok durumda, maksimum bükülme momentlerinin makul bir tahmini sadece düşey
yükler dikkate alınarak elde edilecektir. Rüzgar eylemlerini içeren eylemlerin
kombinasyonları, nihai tasarımda doğrulanmalıdır ve eğer rüzgar eylemleri tehdit edici ise
(örneğin, deniz yakınında veya eğer portal çerçevesi yüksekse) ön tasarım için önemli
olabilir.
Yalnız düşey yüke bağlı olarak, başlangıç boyutlarını veren çizelgeler Bölüm 8'de verilmiştir.
Bölüm 8'de verilen boyutlara alternatif olarak, saçaklardaki ve mahyadaki bükülme
momenti, elastik bir analize dayalı olarak hesaplanabilir.

Şekil 3.11 Pimli tabanlı portal çerçevenin ayrıntıları
Şekil 3.11'de gösterilen pimli taban çerçeve için, saçaklardaki bükülme momenti ME ve
mahyadaki MA aşağıdaki gibi hesaplanabilir:
𝐸 =
𝑤 2
3 + 5𝑚
16
ve
𝐴 =
𝑤 2
8
+ 𝑚 𝐸
burada,
N = B + m C
C = 1 + 2 m
B = 2(k + 1) + m
m = 1 + Ø
Ø = f / h
k = [IR / IC] [h / s]
Ön tasarım için; IC = 1,5 IR olduğu kabul edilebilir.
Çerçeve etrafındaki bükülme momentleri göz önüne alındığında, aşık, moment direnci hem
guse-plakanın “keskin” ucundaki momenti hem de maksimum sarkma momentini
(mahyadaki momentten biraz daha büyük) aşacak şekilde seçilmelidir.

3.4.2 Beşik kolonlar
Beşik kolonlar genellikle tabandan aşıklara kadar basit mesnetli olarak tasarlanır. Birincil
yükler rüzgar eylemleridir. İç basınç veya emme beşik kolon üzerindeki yüklemeye katkıda
bulunacaktır. Çoğu zaman kritik tasarım durumu, beşik dikmenin iç başlığı serbest
olduğunda, binanın içindeki basınç ve dışarıdaki emme olacaktır. Eğer ulusal yasal-
düzenlemeler izin veriyorsa, burkulma direncini artırmak için iç başlığa bir sac-levha
korkuluktan bir kısıtlama sağlanabilir.
3.4.3 Çapraz-destek
Ön tasarım aşamasında, yapı üzerindeki tüm-genel boylamasına yükü hesaplamak
elverişlidir. Bu kesme, düşey çapraz-destekleme tarafından taşınan yükün yatay bileşeni
olmalıdır. En ağır şekilde yüklenen çatı çapraz-desteği, saçaklara en yakın eleman olacaktır.
Boylamasına saçak elemanı, yükü çatı çapraz-desteğinden düşey çapraz-desteğe taşır.
Çapraz-destek elemanları içi boş profiller, korniyer profiller veya yassı çelik olabilir. Yassı
çeliğin sadece çekme kuvvetlerine direndiği varsayılır.
3.5 Bağlantılar
3.5.1 Saçak bağlantısı
Tipik bir saçak bağlantısı Şekil 3.12'de gösterilmiştir. Hemen hemen tüm durumlarda,
kolonda (gösterildiği gibi, guse-plakanın altında) bir basma berkitmesi gerekli olacaktır.
Çekme bulonlarına bitişik kolon başlığının bükülme direncini ve kolon gövde panelinin
kesme direncini arttırmak için başka berkitmeler gerekebilir. Guse-plaka genellikle aşığa
benzer boyutta bir kirişten (veya daha büyük) veya eşdeğer bir plakadan imal edilir. Tipik
olarak, bulonlar M24 8.8 ve uç plakası 25 mm kalınlığında S275 olabilir.

1 Guse-plaka
2 Basma berkitmesi
Şekil 3.12 Tipik saçak bağlantısı
3.5.2 Mahya bağlantısı
Tipik bir mahya bağlantısı Şekil 3.13'te gösterilmiştir. Mahya bağlantısı, tatmin edici bir
bulonlu bağlantı yapmak için öncelikle elemanın derinliğini artırmaya hizmet eder. Mahya
guse-plakası genellikle aşıkla aynı elemandan veya eşdeğer bir plakadan üretilir. Tipik
olarak, bulonlar M24 8.8 ve uç plakası 25 mm kalınlığında S275 olabilir.
Şekil 3.13 Tipik mahya bağlantısı
3.5.3 Tabanlar
Tipik bir pimli taban Şekil 3.14'te gösterilmiştir. Taban plakası genellikle en az kolonun
başlığı kadar kalınlıktadır. Çoğu yetkililer, Şekil 3.14'te gösterildiği gibi dört tespit cıvatasına

rağmen tabanın hala pimli olduğunu kabul etmektedir. Alternatif olarak, taban, kolonun
ekseni üzerinde sadece iki tespit cıvatasına sahip olabilir, ancak bu, çelik-işinin montajını
daha zorlaştırabilir.
Çelik-işinin doğru seviyede olmasını sağlamak için kolonlar normalde belli sayıda çelik
paketler üzerine yerleştirilir ve temel ile çelik-işi arasındaki boşluk çimentolu grout ile
doldurulur. Tam groutlamayı kolaylaştırmak için büyük tabanlara bir hava deliği
sağlanmalıdır.
Tespit cıvataları, çelik-işinin hassas-tam olarak hizalanabilmesi için bir miktar yanal hareket
serbestliğiyle (tüpler veya koniler) genellikle temele gömülür. Taban plakasındaki delikler,
bir miktar yanal hizalamayı kolaylaştırmak için genellikle cıvata çapından 6 mm daha
büyüktür.
1 Tespit cıvataları
2 Taban plakası
3 Grout
4 Tüp (veya koni)
5 Ankraj plakası
Şekil 3.14 Tipik portal tabanı detayı

3.5.4 Çapraz-destek bağlantıları
Portal çerçeve çapraz-desteğindeki kuvvetler genellikle mütevazıdır. Tipik bağlantılar Şekil
3.15'te gösterilmiştir. Köşe-guse plakalar eğer mümkünse iki kenardan desteklenmelidir.
Şekil 3.15 Tipik çapraz-destek bağlantıları
3.6 Diğer Portal Çerçeve Türleri
Geleneksel bir portal çerçevenin özellikleri Bölüm 3.1 ila 3.5'te açıklanmıştır. Temel yapısal
konsept, aşağıda gösterildiği gibi maliyet-etkin bir çözüm üretmek için çeşitli şekillerde
değiştirilebilir.
3.6.1 Mezanin katlı portal çerçeve

1 Mezanin (ara kat)
Şekil 3.16 İç mezanin katlı portal çerçeve
Ofis konaklaması çoğu zaman bir mezanin kat kullanılarak bir portal çerçeve yapısı içinde
sağlanır (Şekil 3.17'de gösterildiği gibi). Mezanin kat kısmi veya tam genişlikte olabilir.
Çerçeveyi stabilize etmek için tasarlanmış olabilir. Çoğu zaman, ofis mekanının iç zemini
yangından korunma gerektirir.
Şekil 3.17 Ara katlı (mezaninli) portal çerçeve

3.6.2 Harici mezaninli portal çerçeve
1 Mezanin
Şekil 3.18 Harici mezaninli portal çerçeve
Ofisler, asimetrik bir portal yapısı oluşturan portal çerçevenin dışına yerleştirilebilir (Şekil
3.18'de gösterildiği gibi). Bu çerçeve-işinin ana avantajı, büyük kolonların ve guse-plakaların
ofis mekanını engellememesidir. Genel olarak, bu ilave yapı, stabilitesi için portal çerçeveye
bağlıdır (elemanlar çoğu zaman ana çerçeveye nominal olarak pimlenmiş bağlantılara
sahiptir) ve elemanlar göreceli olarak hafif olabilir.
3.6.3 Başüstü vinci ile portal çerçeve
Şekil 3.19 Kolon braketleri ile vinç portal çerçeve
Nispeten düşük kapasiteli vinçler için (misal 20 tona kadar), Şekil 3.19'da gösterildiği gibi,
vinç kirişini ve rayını desteklemek için portal çerçeveler kullanılabilir. Çerçevenin vinç rayı
seviyesindeki dışa doğru hareketi (yayılması) muhtemelen kritik öneme sahip olacaktır. Bu
yayılmayı azaltmak için yatay bir gergi elemanı veya sabit kolon tabanlarının kullanılması
gerekli olabilir.
Daha büyük vinçler için, kolon yayılımı en aza indirildiği için çatı kafes-kirişli bir yapı uygun
olacaktır (bkz. Bölüm 4). Çok ağır yükler için, Bölüm 6'da tanıtıldığı gibi, yapma-kesitli
kolonlar uygundur. Ayrıntılı tasarım kılavuzları, hem kafes-kirişlerin tasarımını [3] hem de
yapma-kesitli kolonların tasarımını [4] kapsar.

3.6.4 Gergili portal çerçeve
1 Gergi çubuğu
2 Askılar (daha uzun açıklıklar için gereklidir)
Şekil 3.20 Gergili portal çerçeve
Şekil 3.20'de gösterildiği gibi gergili bir portal çerçevede saçakların yayılması ve çerçevedeki
bükülme momentleri büyük ölçüde azaltılmıştır. Aşıklarda, elemanların stabilitesini azaltan
büyük basma kuvvetleri gelişecektir. Gergili portalların tasarımı için ikinci-mertebe
yazılımları kullanılmalıdır.
3.6.5 Mansard veya kavisli portal çerçeveler
Şekil 3.21 Mansard portal çerçeve
Bir mansard portal çerçeve, Şekil 3.21'de gösterildiği gibi, adeta-kavisli bir çerçeve oluşturan
bir dizi aşıklar ve guse-plakalardan oluşur. Bulonlu bağlantıları kolaylaştırmak için
elemanlar arasındaki bağlantılar da küçük guse-plakalara sahip olabilir.
Şekil 3.22'de gösterildiği gibi kavisli aşık portallar çoğu zaman mimari uygulamalar için
kullanılır. Aşık, soğuk bükme ile bir yarıçapa kavislendirilebilir. Yaklaşık 18 m'den daha
büyük açıklıklar için, nakliye sınırlamaları nedeniyle aşıklarda ekleme yerleri gerekebilir.

Şekil 3.22 Portal çerçevede kullanılan kavisli kirişler
Alternatif olarak, Şekil 3.23'te gösterildiği gibi, bir dizi düz eleman olarak imal edilmiş bir
aşık üzerinde desteklenen mertek braketlerinin uzunlukları değiştirilerek kavisli bir dış çatı
üretilmelidir.
Şekil 3.23 Adeta-kavisli portal çerçeve
3.6.6 Çoklu bölme-açıklıklı portal çerçeve
Çoklu bölme-açıklıklı portal çerçeveler, Şekil 3.24'te gösterildiği gibi ara kolonlar
kullanılarak tasarlanabilir. Eğer iç kolonların sayısının en aza indirilmesi gerekiyorsa, her
ikinci iç kolonu kaldırmak veya her üçüncü çerçevede sadece bir iç kolon bırakmak
mümkündür. İç kolonun kaldırıldığı yerde, kalan kolonlar arasında uzanacak şekilde derin

bir kiriş (çoğu zaman "vadi" kirişi olarak bilinir) tasarlanır. Aşıkların sürekliliği, Şekil 3.25'te
gösterildiği gibi, vadi kirişine bir guse-plaka bağlantısı kullanılarak sağlanır.
Şekil 3.24 Çoklu bölme-açıklıklı portal çerçeve
1 Vadi kirişi
2 Aşık
Şekil 3.25 Vadi kirişine bağlantı

4. KAFES-KİRİŞ BİNALARIN KONSEPT TASARIMI
4.1 Giriş
Birçok kafes-kiriş biçimi mümkündür. Tek katlı binalar için yaygın olarak kullanılan kafes-
kiriş tiplerinden bazıları Şekil 4.1'de gösterilmektedir.
Kafes-kirişler, uzun açıklıklar için ve özellikle çatı yapısı tarafından önemli yüklerin
taşınması gerektiğinde, dikey sehim eleman boyutları değiştirilerek kontrol edilebildiğinden
kullanılır.
Endüstriyel binalar için, W-kafes-kiriş N-kafes-kiriş ve çift atımlı kafes-kiriş yaygındır. Fink
kafes-kirişi genellikle daha küçük açıklıklar için kullanılır. W-kafes-kiriş ve N-kafes-kiriş'in
karşılaştırılması:
• W-kafes-kiriş iç elemanlar arasında daha fazla açık alana sahiptir
• W-kafes-kirişin iç elemanları daha büyük olabilir, çünkü uzun bir diyagonal elemanın
basmayı taşıması gerekir; N-kafes-kirişteki basma elemanları kısadır.

1 W-kafes-kiriş
2 N-kafes-kiriş
3 Çift atımlı kafes-kiriş
4 Fink kafes-kiriş
5 Kavisli kafes-kiriş
Şekil 4.1 Endüstriyel binalarda kullanılan çeşitli örgü kafes-kiriş biçimleri
4.2 Kafes-kiriş Elemanları
Özel mimari gereklilikler olmadıkça, çıta-kirişler ve iç elemanlar arasında basit bir bağlantı
oluşturmak için kafes-kiriş elemanları seçilir. Şekil 4.2'de gösterilen yaygın kombinasyonlar
şunlardır:
• Çıta-kiriş olarak kullanılan Tee'ler ile gövde elemanları olarak kullanılan korniyerler.
Korniyerler, Tee'nin sapına kaynaklanabilir veya bulonlanabilir.
• Çıta-kiriş olarak çift korniyer elemanlar ve iç elemanlar olarak tek (veya çift)
korniyerler. Bağlantılar, çıta-kirişleri oluşturan korniyerler arasına kaynak yapılan
bir guse levhası ile yapılır.

• Kafes-kirişin düzleminde gövde ile çıta-kirişler olarak haddelenmiş kesitler. İç
elemanlar genellikle çıta-kirişe kaynaklanmış bir guse levhası aracılığıyla bağlanan
korniyer elemanlardır.
• Çıta-kirişler olarak haddelenmiş kesitler, ancak gövde kafes-kiriş düzlemine dik
olacak şekilde. Çıta-kiriş elemanlarına bağlantılar, gövdeye kaynaklanmış guse
levhaları aracılığıyla olabilir, ancak bağlantıların dikkatli bir şekilde
detaylandırılması gerekecektir. Basit ve etkili bir alternatif, aynı genel derinliğe sahip
çıta-kirişleri seçmek ve iç elemanları her iki başlığın dışına, genellikle kaynak yaparak
bağlamaktır.
• Ağır şekilde yüklenmiş kafes-kirişler için, iç elemanlar olarak haddelenmiş I veya H
kesitler veya kanal kesitler kullanılabilir. Bu kadar büyük bir kafes-kirişte, ekonomik
bağlantılar geliştirmek önemli olacaktır ve hem elemanlar hem de iç elemanlar bu
akılda tutularak seçilmelidir.
Kafes-kirişlerin detaylı tasarımı Tek-katlı çelik binalar. Kısım 5: Kafes-kirişlerin ayrıntılı
tasarımı [3] „nda ele alınmıştır.
1 Tee kesit
2 Korniyer elemanlar
3 Guse levhası
4 Çift korniyer çıta-kiriş
Şekil 4.2 Tipik kafes-kiriş elemanları

Şekil 4.3'te haddelenmiş kesitlerden imal edilen bir kafes-kiriş gösterilmektedir.
Şekil 4.3 Haddelenmiş kesitlerden imal edilmiş kafes-kiriş
4.3 Çerçeve stabilitesi
Çoğu durumda, çerçeve stabilitesi her iki ortogonal yönde çapraz-destekleme ile sağlanır ve
kafes-kiriş, destekleyen kolonlara basitçe pimlenir. Pimlenmiş bir bağlantıyı gerçekleştirmek
için, Şekil 4.4'te gösterildiği gibi, çıta-kiriş elemanlarından biri fazlalıktır ve bu fazlalık
elemanın kolona bağlantısının genellikle çıta-kirişin ekseni yönünde kaymasına izin verilir.
1 Fazlalık eleman
Şekil 4.4 Basit mesnetlenmiş bir kafes-kirişte fazlalık eleman

Boylamasına yönde, stabilite genellikle dikey çapraz-destekleme ile sağlanır.
4.4 Ön Tasarım
Ön tasarım aşamasında, aşağıdaki süreç önerilir:
1. Kafes-kiriş üzerindeki yüklemeyi belirleyin. Bölüm 1.4.1'e bakın. Ön tasarım
aşamasında, kendi ağırlığı da dahil olmak üzere tüm yükleri düğüm noktalarında uygulanan
noktasal yüklere dönüştürmek ve tüm kirişin pim bağlantılı olduğunu varsaymak yeterlidir.
Bu varsayım ayrıca nihai tasarım için de genel olarak yeterlidir. Alternatif olarak, çatı yükleri
mertek konumlarında uygulanabilir ve çıta-kirişlerin pimlenmiş iç elemanlar üzerinde
sürekli olduğu varsayılır, ancak hassas-kesinlik nadiren haklı çıkar.
2. Kiriş-kafes derinliğini ve iç elemanların yerleşim düzenini belirleyin. Tipik bir
açıklık / derinlik oranı, hem W- hem de N-kafes-kirişleri için yaklaşık 20'dir. İç elemanlar en
çok 40° ve 50° arasında verimlidir.
3. Kafes-kirişin baştan sona pim bağlantılı olduğunu varsayarak, çıta-kirişlerdeki ve
iç elemanlardaki kuvvetleri belirleyin . Bu, yazılım kullanılarak veya düğümlerdeki kuvvetleri
çözümlemek için basit manuel yöntemlerle veya Şekil 4.5'te gösterildiği gibi, bir pim
etrafında momentler alınarak yapılabilir.

Şekil 4.5 Pim-düğümlü kafes-kirişteki kuvvetlerin hesaplanması
Çok basit bir yaklaşım, bir kiriş gibi davrandığını varsayarak kafes-kirişteki maksimum
bükülme momentini hesaplamak ve çıta-kirişteki eksenel kuvveti belirlemek için bu
momenti çıta-kirişler arasındaki mesafeye bölmektir.
4. Basma çıta-kiriş elemanını seçin. Burkulma direnci, düzlem-içi burkulma için
düğüm noktaları arasındaki uzunluğa bağlıdır. Düzlem-dışı burkulma, düzlem-dışı
kısıtlamalar {- genellikle çatı mertekleri veya diğer elemanlar -} arasındaki uzunluğa
bağlıdır.
5. Çekme çıta-kiriş elemanını seçin. Kritik tasarım durumu, alt çıta-kiriş basmada
olduğunda, bir yukarı-kaldırma durumu olması muhtemeldir. Düzlem-dışı burkulmanın
kritik olması muhtemeldir. Tersine yük kombinasyonunda kısıtlama sağlamak için alt çıta-
kiriş seviyesinde özel bir çapraz-destek sistemi sağlamak yaygındır. Bu ilave çapraz-destek,
kafes-kirişin her düğüm noktasında sağlanmaz, ancak çekme direncini basma direnci ile
dengelemek için gerektiği şekilde sağlanır.
6. Bağlantıların karmaşık olmamasını sağlarken iç elemanları seçin.
7. Kafes-kiriş sehimlerini kontrol edin.

Tek Katlı Çelik Binalar - Avrupa'da Çelik Binalar

Tek Katlı Çelik Binalar - Avrupa'da Çelik Binalar

Recommended

Recommended

More Related Content

More from HilmiCoskun

More from HilmiCoskun (12)

Tek Katlı Çelik Binalar - Avrupa'da Çelik Binalar