|
Giydirme Cephe Taşıyıcı Sistem Profilleri için Optimum Kesit Boyutlarının Geliştirilmesi
ÖZET Bu makalede giydirme cephe sistemleri ile ilgili “Deprem ve Rüzgar Etkisi Altında Giydirme Cephe Sistemlerinin İncelenmesi ve Optimum Profil Kesitlerinin Geliştirilmesi” başlıklı yüksek lisans tezinden yararlanılarak, taşıyıcı sistem profilleri için optimum kesit boyutlarının geliştirilmesi ve bu kesitlerle ülkemizdeki bazı üretici firmaların profil kesitlerinin ekonomik bakımdan karşılaştırılarak değerlendirilmesi amaçlanmıştır. Bu amaç kapsamında dış yükler (özyük, deprem ve rüzgar yükleri) altında ilgili yönetmelik koşullarını sağlayacak şekilde taşıyıcı sistem profillerinin optimum kesitli olarak boyutlandırılabilmesi için grafikler hazırlanmıştır. Örnek bir binanın giydirme cephe taşıyıcı sistem profilleri Türkiye’deki bazı üretici firmaların profillerine ve geliştirilen optimum kesitlere göre boyutlandırılarak birbirleri ile karşılaştırılmış ve ekonomik bakımdan değerlendirilmesi yapılmıştır. Bu değerlendirme sonuçlarına göre, bu çalışma kapsamında incelenen üretici firma profillerine ait kesitlerin geliştirilen optimum kesitlere göre % 20 ile % 60 arasında ekonomik olmadıkları belirlenmiştir. Giydirme cephe taşıyıcı sistem profillerinin daha ekonomik olarak boyutlandırılabilmesi için geliştirilen optimum kesitlere ait grafiklerden yararlanılması önerilmektedir. Anahtar Kelimeler: Giydirme cephe sistemleri / giydirme cephe taşıyıcı sistem profilleri / alüminyum cephe profilleri / optimum kesit / optimum boyutlandırma. 1. GİRİŞ Giydirme cephe taşıyıcı sistem elemanları, dış yükleri (özyük, deprem ve rüzgar yükleri) belirli bir güvenlikle taşıyarak, genellikle kat hizalarından birleşim elemanları aracılığıyla bina taşıyıcı sistemine aktaran, iç ortam ile dış ortam arasında bir filtre görevi yaparak çeşitli yalıtım işlevlerini yerine getiren çok amaçlı yapı elemanlarıdır. Giydirme cephe uygulaması ile yüksek binaların özellikle üst kısımlarında farklı sıcaklık etkisi nedeniyle meydana gelecek ilave zorlanmalar ortadan kaldırılmış olacaktır. Bilindiği gibi giydirme cephe sistemleri, alüminyum taşıyıcı profiller, cam ya da kompozit panel örtü (kaplama) elemanı ve birleşim elemanlarından oluşmaktadır. İlk uygulamaları dökme metal taşıyıcı profiller ve cam örtü elemanlarından oluşan, genellikle iş merkezleri, bankalar vb. binalarının girişlerinde estetik ve prestij için tercih edilen giydirme cephe sistemleri, özellikle alüminyumun daha ekonomik olarak elde edilmesi ve camın daha emniyetli bir malzeme haline gelmesi ile birlikte yüksek yapılarda da daha yaygın olarak kullanılmaya başlanmıştır. Günümüzde giydirme cephe elemanları gelişen teknoloji ile daha hafif olarak üretilebilmekte, böylece yapı özyükü azalmakta ve buna paralel olarak binaya etkiyecek deprem yükü değeri de azalmaktadır. Bu nedenle, yapının taşıyıcı sistem elemanları da daha ekonomik olarak boyutlandırılabilmektedir. Giydirme cephe sistemini oluşturan elemanlar alüminyum düşey taşıyıcı ve yatay bağlantı profilleri, cam veya kompozit panel örtü malzemeleri ve bağlantı elemanlarıdır. Taşıyıcı sistem profilleri olarak da isimlendirilen alüminyum düşey taşıyıcı ve yatay bağlantı profilleri, giydirme cephe sisteminin maliyetini etkileyen en önemli bileşenlerdir. Binanın ağırlığına, dolayısı ile binaya etkiyecek deprem yüküne etki Bu makalede, [1]’deki yüksek lisans tez çalışmasındaki giydirme cephe taşıyıcı sistem profilleri için geliştirilen optimum kesit boyutlarının sunulması ve Türkiye’deki bazı üretici firma profil kesitleri ile geliştirilen optimum kesitlerin ekonomik bakımdan karşılaştırılması amaçlanmıştır. Bu amaç kapsamında, örnek olarak çok katlı bir binanın giydirme cephe taşıyıcı sistem profilleri Türkiye’deki bazı üretici firma profillerine ve geliştirilen optimum kesitlere göre boyutlandırılmış ve birbirleri ile karşılaştırılarak ekonomik bakımdan değerlendirilmiştir. 2. GİYDİRME CEPHE PROFİLLERİ İÇİN OPTİMUM KESİT BOYUTLARI Bilindiği gibi, yapı mühendisliğinin amacı yapı sistemlerini belirli bir güvenlikte, yeterli rijitlikte ve en ekonomik olarak boyutlandırmak ve uygulamaktır. Belirli güvenlik; malzeme güvenlik katsayısı ve yük güvenlik katsayısı olarak iki gruba ayrılmaktadır ve bu katsayılara ait değerler ilgili standart ve yönetmeliklerde verilmiştir. Giydirme cephe sisteminin tüm elemanları (alüminyum düşey ve yatay profiller, birleşim elemanları, cam ve kompozit panel vb. örtü elemanları) dış etkiler (özyüklere, deprem ve rüzgar yüklerine vb) altında yürürlükteki standartlara ve yönetmeliklere göre boyutlandırılırlar. Boyutlandırma hesapları ile ilgili ayrıntılı bilgi için [1]’den yararlanılabilir. Türkiye’de giydirme cephe uygulaması yapan firmalar taşıyıcı sistem profillerinin boyutlandırılması ve yalıtım performansları için Alman Normlarını (DIN 1055-4, DIN 4113-1, DIN 4108, DIN 4109 v.b.) [2-5], profil üreticisi firmalar ise malzeme özellikleri ve enkesit boyutları için Türk Standartlarını (TS EN 755-2, TS EN 755-5, TS 1164, TS 4926, TS 5247 EN 12020-2 v.b.) [6-10] kullanmaktadırlar. Çelik malzeme için olduğu gibi alüminyum malzeme için de değişik kalite ve geometrik özelliklerdeki standart profillere ait boyut ve mukavemet özelliklerini içeren tablolar, farklı ülke standartlarında (örneğin; Alman - DIN, Amerikan - ASTM, İngiliz - BS, Fransız - NF, Türk - TS vb.) ve bir grup ülkeler tarafından ortak hazırlanan standartlarda (Avrupa Birliği - EN [11, 12], Avustralya / Yeni Zelanda-AS / NZS) yer almaktadır. Türkiye’de de çelik yapılar ve giydirme cephe taşıyıcı sisteminde kullanılan alüminyum profiller için benzer standartlar [6-10] olmasına rağmen, alüminyum profiller için tek tip standart kesit boyutları ile ilgili herhangi bir tablo bulunmamaktadır. Buna yerine Türkiye’deki bazı alüminyum profil üreticisi firmaların kataloglarında kendi ürettikleri profil kesit tiplerini ve boyutlarını içeren tablolar bulunmaktadır. Ancak, her üretici firmanın profil kesit tiplerinin ve boyutlarının birbirinden farklı olması nedeniyle bu kataloglarda üretici firmaların kendi birleşim sistemleri ve sistem detayları da gösterilmektedir. Türkiye’deki üretici firmalara ait profil kesitlerinin optimum (ekonomik) kesitler olup olmadığının araştırılması gerektiği düşünülerek bu makalede [1]’deki yüksek lisans tezindeki araştırma sonuçlarına yer verilmiştir. 2.1. Optimum Kesit Boyutlarının Geliştirilmesi [1] Bilindiği gibi, giydirme cephe sistemlerinde kullanılan ve uluslararası kodlama sistemine [13,14] göre AW6060 ve AW6063 olarak isimlendirilen alüminyum alaşımlı profiller, üretici firmalara ait fabrikalarda yüksek sıcaklık ve basınç altında ekstrüzyon yöntemi ile üretilirler. Metallerin ekstrüzyonu, plastikliğini arttırarak kolay şekil vermek amacı ile genellikle sıcak olarak yapılmaktadır. Kalıp maliyetinin yüksek olması sebebi ile üretici firmalar genellikle kendilerine ait belirli kesit ve ölçülerde profiller üretmektedirler. Türkiye’deki uygulamada alüminyum profillerin boyutları, boyutlandırma analizi sonucunda hesaplanan gerekli (Ix , Iy , Wx , Wy , Fg v.b.) mukavemet özelliklerine ait değerleri için ilgili firmaların kataloglarından belirlenmektedir. Üretici firmalara ait kataloglarda yer alan farklı profil enkesit boyutlarının ekonomik bakımdan değerlendirmelerinin yapılabilmesi için [1]’de optimum profil enkesitleri için yapılan araştırma sonuçları ile ilgili bilgilerden yararlanılacaktır. Bu nedenle bu bölümde [1]’deki araştırma sonuçları ile ilgili bilgiler özetlenmiştir. Şekil 1’de görülen giydirme cephe taşıyıcı sistem alüminyum profil tipik enkesiti y - y eksenine göre simetriktir. Şekil 1’deki kesitin sabit değerli alt kısımları taşıyıcı sistem profillerine yalıtım fitillerinin takıldığı ve örtü malzemesi ile (cam, kompozit panel vb.) birleştirileceği kısımdır. Her üretici firmanın kendi sistemi için farklı özelliklere sahip olan bu kısmının düşey taşıyıcı profillerinde ve yatay bağlantı profillerinde aynı geometrik özelliklere sahip olması gerekmektedir. Türkiye’deki üretici firmaların taşıyıcı sistem profilleri uygulamada genellikle (b) genişliği için TS 5247 EN 12020-2 [10]’da taşıyıcı profillerin enkesit et kalınlığı için en az 2.2. Geliştirilen Optimum Kesitlerin Üretici Firma Profil Kesitleri ile Karşılaştırılması Türkiye’de giydirme cephe sektöründeki üretici firmaların profil kesit şekli ve boyutlarına ait ortak bir standart olmaması nedeniyle uygulayıcı firmalar kendileri için uygun olan üretici firma profillerini tercih etmektedirler. Ancak üretici firmaların profil enkesit et kalınlıklarını (m, n, s) sistemlerine uygun olarak belirlemelerinin yanında, taşıyıcı profilin (h) boyutunun da firmalara göre farklı olması, uygun boyutun belirlenmesini güçleştirmektedir. Bu nedenle uygun profil enkesitinin belirlenmesinde, boyutlandırma analizinden hesaplanan gerekli atalet momenti (Ix) gerekli değerini sağlayan optimum (ekonomik) kesitli profil üreticisi firmanın tercih edilmesi doğal olacaktır. Ülkemizde giydirme cephe taşıyıcı sistem profilleri üreten ve üretim kapasitesi yüksek olan ve A, B, C, D ve E olarak kodlanan ilk beş firmanın profillerinin atalet momenti (Ix) ve enkesit alanı (F) değerleri incelendiğinde firmalar arasında geometrik özellikler ve mukavemet özellikler bakımından ortak standardın olmadığı belirlenmiştir, bu durum Şekil 3’deki grafikten de görülebilmektedir. Ayrıca, Şekil 3’te h=(50, 60,...,160) mm b=50 mm ve m=s=1.6 mm ve n=(1.6+_n) ∆n=(0.0, 0.1,...,1.4) mm değerleri için [1]’de geliştirilen optimum kesitlere ait eğriler de görülmektedir. Şekil 3 incelendiğinde A, B, C, D ve E üretici firmalarının profillerine ait atalet momenti (Ix) değerine karşı gelen enkesit alanına (F) göre, aynı (Ix) değerleri için optimum enkesit alanı (F) değerlerinin daha küçük olduğu, yani optimum kesitlerin daha ekonomik olduğu görülmektedir. Bu değerlendirmenin profil birim boy ağırlığı (G) ile de yapılabilmesi için Şekil 3’ün yatay ekseninde (G) değerleri de gösterilmiştir. Şekil3’teki eğrilerden yararlanılarak, boyutlandırma analizinden hesaplanan (Ix)gerekli değeri için optimum kesit boyutları belirlenebilmektedir. Bunun için Şekil 3’teki düşey eksende (Ix)gerekli değeri belirlenir ve buradan çizilen yatay doğrunun h=(50, 60,…,160) eğrilerinden birini kestiği nokta belirlenir. Kesim noktası ile en küçük F ve G değerine ait kesit boyutları yani optimum kesit boyutları belirlenmiş olur, [1]. Geliştirilen optimum kesitlerin boyutlarını ve (Ix , Wx , Sx , F, G vb.) mukavemet değerlerini içeren Tablolar hazırlanmıştır. Geliştirilen optimum enkesit boyutlarının, A, B, C, D ve E üretici Türk firmalarının profillerine göre ne oranda ekonomik olduğunu belirlemek için (1) bağıntısından yararlanılabilir [1]. Bu bağıntılarda; FÜF: (Ix) gerekli ≤ (Ix)ÜF ’e karşı gelen Üretici Firma profil enkesit alanı (cm2), FOP: (Ix) gerekli değerine karşı gelen ve geliştirilen optimum profilin enkesit alanı (cm2), GÜF (Ix) gerekli ≤ (Ix)ÜF ’e karşı gelen Üretici Firma profilinin birim boy ağırlığı (kg/m), GOP: (Ix) gerekli değerine karşı gelen ve geliştirilen optimum kesitin birim boy ağırlığı (kg/m)olarak tanımlanır. 3. ENKESİT BOYUTLARININ EKONOMİKLİĞİNİN DEĞERLENDİRİLMESİ [1] Örnek olmak üzere incelenen Şekil 4’teki binanın giydirme cephe sistemi Türkiye’de yaygın olarak tercih edilen Şekil 5’te görülen çubuk sistem olarak belirlenmiştir. Bu bölümde [1]’de geliştirilen optimum kesitlere göre ve A, B, C, D ve E üretici firma profillerine göre boyutlandırılarak toplam düşey taşıyıcı profil ve toplam yatay bağlantı profil ağırlıkları birbirleriyle ile karşılaştırılarak ekonomik bakımdan değerlendirmeleri yapılmıştır. Şekil 4’teki Şekil 4’teki giydirme cephe sistemi ile kaplanacak örnek binanın kuzey ve güney cephelerinin Tablo 1’deki bazı üretici firmalara ait profil ağırlıklarının birbirleriyle ve optimum kesit ağırlıkları ile karşılaştırmaları (1) bağıntısına göre yapılmış ve elde edilen sonuçlar Tablo 2’de sunulmuştur. Tablo 2’deki sonuçların elde edilmesine örnek olmak üzere optimum kesitlerle A firması profillerinin (1) bağıntısı ile yapılan karşılaştırmanın ayrıntısı aşağıda verilmiştir. Buna göre, A üretici firma profillerinin geliştirilen optimum kesitlere göre, 4. SONUÇ VE ÖNERİLER Bu bildiride, binaların giydirme cephe sistemlerinin taşıyıcı sistem profillerine ait optimum enkesit boyutlarının geliştirilmesi için [1]’deki ayrıntılı araştırma sonuçları verilmiş ve Türkiye’deki bazı üretici firma profillerinin ekonomikliği değerlendirilmiştir. Bunun için, kesit etkalınlıklarındaki değişimin kesit mukavemet değerlerine olan etkisini gösteren grafikler elde edilmiştir. Sayısal örnek olmak üzere çok katlı bir bina üzerinde giydirme cephe sistemi uygulaması yapılması planlanmış ve sistemdeki düşey taşıyıcı profilleri ve yatay bağlantı profilleri dış yüklere (özyük, deprem ve rüzgar yükleri) göre boyutlandırma analizleri yapılmış ve Türkiye’deki bazı üretici firmaların alüminyum profillerine ve geliştirilen optimum kesitlere göre boyutlandırılmıştır. Boyutlandırma sonucunda belirlenen kesitler birbirleriyle karşılaştırılarak ekonomik bakımdan değerlendirilmiştir. Buna göre örnek bina için boyutlandırılan profillerin Türkiye’deki bazı üretici firma profillerine ait kesitlerin geliştirilen optimum kesitlere göre; düşey taşıyıcı profiller için % 19.74 - % 60.78 oranında ve yatay bağlantı profilleri için % 10.33 - % 33.22 oranında daha fazla malzeme gerektirmesi nedeniyle incelenen üretici firma profillerinin büyük oranda ekonomik olmadıkları belirlenmiştir. Diğer bir ifadeyle geliştirilen optimum kesitlerin bu çalışmada incelenen üretici firma profil kesitlerine göre önemli oranda ekonomik olduğu belirlenmiştir. Ayrıca, geliştirilen optimum kesitlerin boyutlarını ve mukavemet özelliklerini (h, b, m, n, s ve Ix , Wx , Sx , F, G vb.) içeren Tablolar hazırlanmıştır. Uygulamada giydirme cephe sistemlerinin fiyatlandırması uygulama yapılacak cephe alanına göre hesaplandığından profil enkesit boyutlarının optimum olarak elde edilmesi ile giydirme cephe sistemi maliyeti önemli oranda azaltılmış olacaktır. Böylece giydirme cephe taşıyıcı sistemleri için yapı mühendisliğinin amacı olarak bilinen “belirli bir güvenlikte ve yeterli rijitlikte en ekonomik boyutlandırma” ilkesi de büyük oranda gerçekleştirilmiş olacaktır. Giydirme cephe profili üreten firmaların profil enkesitlerini belirlemede bu çalışmada sunulan optimum kesitlere ait grafiklerden yararlanarak standart profil boyutlarını belirlemeleri önerilmektedir. KAYNAKLAR [1] Tığ, G., “Deprem ve Rüzgar Etkisi Altında Giydirme Cephe Sistemlerinin İncelenmesi ve Optimum Profil Kesitlerinin Geliştirilmesi”, Yüksek Lisans Tezi, Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Balıkesir (2005). [2] Deutsches Normung, “Design Loads for Buildings; Part 4: Imposed Loads, Wind Loads on Structures Unusceptible to Vibration, DIN 1055- [3] Deutsches Normung, “Aluminium Constructions Under Predominiantly Static Loading; Part 1: Static Analysis and Structural Design, DIN 4113- [4] Deutsches Normung, “Thermal Insulation in Buildings, DIN [5] Deutsches Normung, “Sound Insulation in Buildings, Requirements and Testing, DIN Institut für Normung, (1989). [6] Türk Standartları, “Alüminyum ve Alüminyum Alaşımları - Ekstrüzyonla İmal Edilmiş Tellik Çubuk/Çubuk, Boru ve Profiller - Bölüm 2: Mekanik Özellikler, TS EN 755- [7] Türk Standartları, “Alüminyum ve Alüminyum Alaşımları - Ekstrüzyonla İmal Edilmiş Tellik Çubuk/Çubuk, Boru ve Profiller - Bölüm 4: Kare Kesitli Borular, Boyut ve Şekil Töleransları, TS EN 755- [8] Türk Standartları, “Alüminyum ve Alüminyum Alaşımları L, U, T ve I Ekstrüzyon Profilleri, TS [9] Türk Standartları, “Alüminyum ve Alüminyum Alaşımı Ekstrüzyon Profillerinin Boyut ve Töleransları, TS [10] Türk Standartları, “Alüminyum ve Alüminyum Alaşımları EN AW 6060 ve EN AW 6063 Alaşımlarından Ekstrüzyon İle İmal Edilmiş Hassas Profiller – Bölüm 2: Boyut ve Şekil Töleransları, TS 5247 EN 12020- [11] European Norm, “Aluminium and Aluminium Alloys – Extruded Extruded Precision Profiles in Alloys EN AW 6060 and EN AW 6063 Part 1: Technical Conditions for Inspection and Delivery,EN 12020- [12] European Norm, “Aluminium and Aluminium Alloys – Extruded Extruded Precision Profiles in Alloys EN AW 6060 and EN AW 6063 Part 2: Tolerances on Dimension and Form, EN 12020- [13] The Aluminium Association, “International Alloy Designation and Chemical Composition Limits for Wrought Aluminium and Wrought Aluminium Alloys”, [14] Türk Standartları, “Alüminyum ve Alüminyum Alaşımları Biçimlendirilebilen Mamüllerin Kimyasal Bileşimi ve Şekli - Bölüm 1: Sayısal Kısa Gösteriliş Sistemi, TS EN 573- [15] Türk Standartları, “Yapı Elemanlarının Boyutlandırılmasında Alınacak Yüklerin Hesap Değerleri, TS İlginizi çekebilir... Pratik ve Çözüm Üreten Bitümlü Örtülerde Çeşitlilik ArtıyorGelişen teknoloji ve değişen ihtiyaçlar doğrultusunda dünya genelinde yapıların ve inşaat tekniklerinin değiştiğini gözlemliyoruz. Bu değişimlere bağl... Üzeri Kumlu Her Membran, Proof Membran DeğildirPiyasada ticari adı proof olan çift yüzü polietilen kaplı bazı membranlar ve bir yüzü kumlu diğer yüzü polietilen film kaplı viyadük membranları,proof... Su Yalıtımsız Bina Sismik Performansını SürdüremezBinanızın statik hesapları ve zemin etüdleri mükemmel bir şekilde yapılmış, uygulaması en kaliteli malzemelerle ve üst düzey işçilikle yapılmış olabil... |
|||
©2025 B2B Medya - Teknik Sektör Yayıncılığı A.Ş. | Sektörel Yayıncılar Derneği üyesidir. | Çerez Bilgisi ve Gizlilik Politikamız için lütfen tıklayınız.