Tek katmanlı serbest formlu çelik yapıların tasarımı: İngiliz müzesi çatısı örneği incelemesi

Tek Katmanlı Serbest Şekilli sistemler, son yıllarda mimari tasarım projelerinde kullanılarak benzersiz ve özgün yapılar inşa edilebilmektedir. Bu tasarımlar, etkileyici görünümleriyle hem yerel hem de uluslararası düzeyde büyük ilgi görmektedir. Tek katmanlı serbest şekilli sistemlerin kullanılması, yaratıcı, sınırları zorlayan ve etkileyici tasarımların hayata geçirilmesini sağlamaktadır. Ayrıca bu sistemler yapıların dış görünüşüne ve işlevselliğine farklı bir boyut kazandırmak için tercih edilmektedir. Geleneksel yöntemlerden farklı olarak tek katmanlı sistemler daha az malzeme kullanılarak inşa edilebilmektedir. Bu da yapıların daha çevreci olmasını ve inşaat sırasında oluşan atıkların azaltılmasını sağlamaktadır. Bu tez kapsamında Tek Katmanlı Serbest Şekilli sistemlerin tasarım mühendisliği açısından teknik detayları ayrıntılı şekilde ele alınmış bu sistemlerin birleşim tipleri ile rijit, yarı rijit ve mafsallı birleşimler incelenmiştir. Tek Katmanlı Serbest Şekilli sistemlerin düğüm noktalarındaki birleşimleri kaynaklı ya da bulonlu olarak yapılabilmektedir. Çalışmada düğüm noktasının kaynaklı ve bulonlu birleşim detayı, avantaj ve dezavantaj açısından ayrıntılı bir şekilde incelenmiştir. Bu tezde, Avrupa'nın en büyük avlu üzeri örtme projelerinden biri olan Queen Elizabeth II Great Court British Müzesi mimarisi örnek alınarak; İstanbul İli, Bakırköy İlçesi, Yeşilköy mahallesinde inşa edileceği varsayılan Tek Katmanlı Serbest Şekilli bir yapının analizi SAP2000 programı ile yapılmıştır. Ayrıca, yapısal analiz sonucunda belirlenen en kritik düğüm noktasının kaynaklı ve bulonlu olarak analizi de ANSYS programı ile yapılmıştır. Yapı tasarımında profil kesiti uygulama kolaylığı açısından tek tip bir profil seçilmiştir. Modele etki eden sabit yükler, kar, deprem ve rüzgar yüklerinin sayısal değerleri Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği (TBDY 2018), Türkiye Çelik Yapı Yönetmeliği (TÇYY 2016), TS EN 1991-1- 3: 2009, TS EN 1991-1-4: 2005 Yönetmelikleri ışığında incelenmiş, yapısal analiz için tüm hesaplamaları yapılmıştır. Tek tabakalı serbest formlu sistem için iki farklı durum analizi yapılmıştır. İlk durumda, moment 2-2 zayıf yönü serbest bırakılarak bir analiz gerçekleştirilmiştir. İkinci durumda ise düğüm noktası rijit birleşimli olarak analiz edilmiştir. Bu analizler, simetrik ve asimetrik yüklerin oluşturduğu yük kombinasyonları altında gerçekleştirilmiş ve sonuçlar karşılaştırılmıştır. Yapılan analiz sonucunda elde edilen sonuçlar karşılaştırmalı olarak tablo ve görsel olarak sunulmuştur. Sehim değerleri açısından yapı analizinde aynı sehim değerleri elde edilmiştir. Ancak burkulma açısından kaynaklı düğüm noktasının bulonlu düğüm noktasına göre daha stabil olduğu görülmüştür. Elde edilen veriler ve yapılan karşılaştırmalar neticesinde; kaynaklı düğüm noktası analizi sonucunda hesaplanan maksimum gerilme değerinin bulonlu düğüm noktasına göre yaklaşık %60 oranında arttığı tespit edilmiştir. Sehim değerinde ise bulonlu düğüm noktası analizi sonucunda hesaplanan maksimum sehim değerinin kaynaklı düğüm noktasına göre yaklaşık %65 oranında arttığı tespit edilmiştir.