Hafif Çelik Döşeme: Döşeme Kirişleri ve Diyafram

Bu makale, hafif çelik binalarda döşemeyle ilgili üç konuyu anlatır: döşeme kirişlerinin (joist) tahkiki, hafif çelik döşemenin şeritlere bölünerek döşeme kirişlerinin otomatik üretilmesi ve döşemenin diyafram olarak deprem ve rüzgâr kuvvetlerini panellere aktarmasının denetimi. Kiriş ve kolonların genel tasarımı için Hafif Çelik Kiriş ve Kolon Tasarımı, bağıntılar için Hafif Çelik Tasarımın Teorik Esasları makalesine bakın. Adım adım uygulama için Örnek Çözüm: İki Katlı Hafif Çelik Bina makalesi bu özelliklerin tümünü kullanır.

info

Hangi sürümlerde? Hafif çelik hesapları, Hatıl Özellikleri ve Döşeme Özellikleri pencerelerindeki Hafif Çelik sekmeleri StatiCAD Ultimate sürümünde bulunur.

1. Döşeme kirişi tahkikleri (HCBTİE 4.8, 7.4, 7.5)

Hafif Çelik tipindeki kirişler döşeme kirişi olarak tahkik edilir. Hatıl Özellikleri penceresindeki Hafif Çelik sekmesinde döşeme kirişine özgü girdiler bulunur. Girdiler yalnız Hafif Çelik kiriş tipinde kullanılır; varsayılanlar (0) güvenli taraftadır.

Girdi	Anlamı	Varsayılan
Üst başlık kaplamaya sürekli bağlı	Döşeme kaplaması (OSB, kontrplak, trapez sac) üst başlığa sürekli vidalıysa pozitif momentte (açıklık, üst başlık basınçta) yanal burulmalı burkulma oluşmaz; Md+ yerel ve distorsiyonel burkulma satırlarından gelir.	Kapalı (Lb+ = eleman boyu)
Alt başlık yanal tutulma aralığı Lb (mm)	Negatif momentte (mesnet bölgesi, alt başlık basınçta) blokaj, köprüleme ya da alt kaplama aralığı.	0 = eleman boyu
Mesnet biçimi	Otomatik: uçta kolon yoksa ve duvar varsa oturmalı (gövde buruşması tahkik edilir), kolonda gövdeden bağlı kabul edilir. Oturmalı ya da Gövdeden bağlı (köşebent; buruşma tahkiki yok) elle seçilebilir.	Otomatik
Oturma boyu ss (mm)	Mesnetteki oturma uzunluğu. HCBTİE 7.4(e) en az 40 mm ister; daha az girilirse uyarı verilir.	0 = 40 mm
Mesnette gövde rijitleştiricisi	Beyan edilirse gövde buruşması yerine 7.4 koşulları geçerli sayılır; eğilme + kesmede Denk. 4.8.6 kullanılır.	Yok
Mesnette üstten yük	Mesnet üzerinde üst kat duvarı ya da dikmesi varsa (iki karşıt yerel kuvvet) gövde buruşması ilgili bağıntıyla hesaplanır.	Yok
Kiriş aralığı < 40 cm ve en az iki sıra köprüleme	HCBTİE 7.5’in ikinci yolu: açıklık/derinlik oranı 18’i aştığında ya da frekans 8 Hz’in altında kaldığında bu beyan titreşim uyarısını kaldırır.	Yok

Çoklu seçimde, seçili kirişlerde farklı olan alanlar belirsiz görünür (onay kutusu gri, metin boş, liste seçimsiz) ve değiştirilmedikçe uygulanmaz. Girdiler projeyle kaydedilir; bu girdilerden önce kaydedilmiş projeler varsayılan değerlerle açılır.

1.1 Yapılan tahkikler

• İşaretli eğilme: Pozitif (açıklık) ve negatif (mesnet) momentler ayrı zarflanır. Her biri kendi yanal tutulma boyu ve Cb katsayısıyla (AISI S100 F2.1.1, HCBTİE 1.3) hesaplanan Md+ ve Md− ile karşılaştırılır. Konsolda ve ara tutulmalı boyda Cb = 1 alınır.
• Eş zamanlı eğilme + kesme (HCBTİE 4.8.2): Aynı kesit ve aynı birleşimdeki M ve V birlikte alınır. Paydada yanal burulmalı burkulma hariç tutulan eğilme dayanımı Mdlo kullanılır (rijitleştiricili gövdede distorsiyonel dayanımla küçüğü).
• Gövde buruşması (HCBTİE 4.8.3): 4.8.3’te dayanım için bağıntı verilmediğinden TS EN 1993-1-3 6.1.7.2 ile hesaplanır (HCBTİE 1.3). Ara mesnette (aynı doğrultuda devam eden hafif çelik kiriş) talep, iki yanın uç kesmeleri toplamıdır. Sigma (Σ) gövdesi ve r/t > 6, hw/t > 200 olan kesitler bu bağıntıların kapsamı dışındadır; bu durumda “denetlenemedi” uyarısı verilir.
• Gövde rijitleştiricisi gerekliliği (HCBTİE 7.4): Düz gövdede h/t > 180 ya da V > 0,8Vd ise ara rijitleştirici gerekir.
• Yalnız hareketli yük sehimi (HCBTİE Tablo 7.1): Sınır L/250. Konsol sehim tipinde uygulanmaz.
• Titreşim (HCBTİE 7.5): Açıklık/derinlik ≤ 18 ve tek açıklıklı kiriş doğal frekans tahmini ≥ 8 Hz.

nota

Raporun hafif çelik kiriş sayfasında gövde buruşması, gövde rijitleştiricisi ve titreşim satırları yer alır; geometri, talep, eğilme, kesme ve sehim satırları işaretli (pozitif/negatif moment) değerleri gösterir. Analiz uyarıları gövde rijitleştiricisi gerekliliğini, titreşim koşulunu, denetlenemeyen gövde buruşmasını, 40 mm’den kısa oturma boyunu ve bilgi olarak TS EN 1993-1-3 6.1.11 moment + yerel kuvvet etkileşimini bildirir. Otomatik mesnet biçimi uçtaki kolon ve duvar komşuluğuna dayanır. Komşuluk tanınmazsa (ör. bazı çokgen kesitli hafif çelik kolonlarda) kiriş konsol sayılır (Cb = 1) ve buruşma denetlenmez; bu durumda mesnet biçimini elle Oturmalı seçin.

2. Hafif çelik döşeme: şeritler ve döşeme kirişleri

Bir dörtgen döşemeyi hafif çelik döşemeye çevirmek için Döşeme Özellikleri penceresinin Hafif Çelik sekmesini kullanın (yalnız tek döşeme düzenlenirken görünür):

1. Hafif çelik döşeme kutusunu işaretleyin; döşeme kirişi profilini (öntanımlı profil listesinden, ör. CC C200x80x16x2), malzemeyi (boş = S235), en büyük kiriş aralığını (mm), kiriş yönünü (X ya da Y eksenine paralel), kaplama türünü ve köprüleme beyanını girin.
2. Tamam’da şeritleri ve döşeme kirişlerini üret / yenile kutusunu işaretleyip Tamam’a basın.

Program açıklığı verilen aralığı aşmayacak biçimde eşit böler (ör. 4,0 m ve 400 mm → 10 aralık, 9 kiriş). Kirişler Hafif Çelik tipinde hatıl olarak üretilir: iki ucu M2 + M3 mafsallı, üst başlığı kaplamaya bağlı (Bölüm 1), kaplama türü ve kiriş aralığı kaplamanın dönme tutulumu (kφ) için atanmış. Döşeme, kirişler arasında aynı özellikleri (kalınlık, G, Q, malzeme) taşıyan şeritlere bölünür; şeritler ve kirişler döşemenin seçim grubunda toplanır (grup yoksa döşeme adıyla kurulur).

• Yeniden üretim: Herhangi bir şeridin Hafif Çelik sekmesinde tanımı değiştirip üret / yenile ile onaylayın; aynı gruptaki şeritler ve üretilmiş kirişler silinir, özgün döşeme kurulur ve yeni tanımla bölünür.
• Geri alma: Hafif çelik döşeme kutusunu kaldırıp üret / yenile ile onaylayın; özgün döşeme geri gelir, üretilmiş kirişler silinir.
• Geometri: Kirişlere paralel iki kenar eksene paralel olmalıdır (X yönünde alt ve üst kenar, Y yönünde sol ve sağ kenar); diğer iki kenar eğik olabilir. Çokgen (kabuk) döşemeler desteklenmez.
• Yük: Kirişlerin yük genişliği × G/Q alması için Proje Genel Ayarları’nda klasik yük aktarımı ve “döşemeler sistem rijitliğine dahil değil” önerilir. Kabuk aktarımında ya da döşemeler rijitliğe katıldığında şeritler kirişler arasında yük paylaştırır; kenar kirişleri esnekse yük kolonlara yakın kirişlere kayar ve analiz uyarı verir.

nota

Tanım yapılmış ama şeritler ve kirişler üretilmemişse analiz uyarı verir. Çelik ve hafif çelik kirişlerde tanımlanan uç mafsalları sonlu eleman çözümünde uygulanır; üretilen döşeme kirişleri basit kiriş olarak çalışır.

tip

Döşeme kirişlerinin bittiği her kapı ve pencere açıklığına bir hafif çelik lento koyun; aksi hâlde kirişin o ucu mesnetsiz kalır, sonlu eleman çözümü tekil rijitlik uyarısı verir ve kirişler yetersiz çıkar.

3. Hafif çelik döşeme diyaframı (TBDY 10.5 / HCBTİE 7.4)

Hafif çelik döşeme tanımı olan (Bölüm 2) her döşeme düzeyinde analiz, döşemenin diyafram olarak deprem ve rüzgâr kuvvetlerini düşey panellere aktarmasını denetler. Girdiler Döşeme Özellikleri › Hafif Çelik sekmesinin alt kısmındaki Döşeme diyaframı grubundadır (0 = varsayılan):

• Kaplama birim kesme dayanımı vn (kN/m): Yönetmelik döşeme için değer vermez. 0 bırakılırsa TBDY Tablo 10.5’teki duvar paneli değeri benzetmeyle kullanılır (11 mm OSB 10,2, 12 mm kontrplak 11,4 kN/m); alçı levha ve tanımsız kaplamada kaplama tahkiki yapılmaz. Deney (TBDY Ek 10.C) ya da üretici değerini girin.
• Döşeme → alt panel üst başlığı vidası: Çap ve aralık (0 → 4,8 mm / 300 mm), isteğe bağlı üretici vida kesme dayanımı Pnvs.

Bir şeritte yapılan değişiklik Tamam’da ailedeki bütün şeritlere yayılır (üret / yenile işaretlenmese de). Denetlenenler:

1. Duvar hattı kuvveti (TBDY 4.5.6.4, D ile): Aynı doğrultudaki, 20 cm içinde kalan alt ve üst kat panelleri bir hat oluşturur; F = alt kat panellerinin üst kesit kesmesi − üst kat panellerinin alt kesit kesmesi.
2. Kaplama birim kesmesi: v = F/B (B: hattaki döşeme derinliği, TBDY Şekil 10.11) ≤ φ·vn (deprem 0,60 / Ω 2,5; rüzgâr 0,65 / 2,0).
3. Toplayıcı (boyuna aktarma elemanı): Hat boyunca eksenel kuvvet; duvar hattın tamamını kaplamıyorsa ya da üst ve alt duvarlar kaçıksa büyür. Döşeme kirişi profilinin çekme dayanımıyla karşılaştırılır.
4. Döşeme → alt panel bağlantısı: Alt kat panelinin üst kesit kesmesi (D ile) ≤ n·Ps (TBDY 10.3.4). Üst kat paneli → döşeme bağlantısı panel ankraj tablosundadır (kesme ankrajı türü “vida”).
5. Başlık kuvveti: Her döşeme ailesinde T = C = F·L/(8·B).
6. Boşluk: Boşluk alanı döşeme alanının %3’ünü aşıyorsa döşeme kabuk eleman olarak (yarı rijit diyafram) modellenmelidir (HCBTİE 7.4(d)); oran, düzensizlik kontrolleri açıkken hesaplanır.

nota

Sonuçlar raporda hafif çelik kiriş tasarımı bölümünün sonunda Hafif çelik döşeme diyaframı başlığıyla (döşeme kirişleri üretilmişse), düzey özetleri döşeme diyaframı sayfasında, yetersizlikler analiz uyarılarında ve proje kontrol listesinde (TBDY 10.5 / HCBTİE 7.4) yer alır. Tüm döşemeleri hafif çelik olan düzeylerde betonarme döşeme diyafram tahkikleri (TBDY M.7.11) yapılmaz.

4. Kiriş ekseni ofseti ve kompozit eksenel kuvvet

Proje Genel Ayarları’nda Offset1 ve Offset2 değerlerini sistem rijitlik matrisinde dikkate al ya da tanımlı aksla Dış merkezlikleri sistem rijitlik matrisinde dikkate al işaretliyse kiriş ekseni düğüm ekseninin altında modellenir. Rijit diyafram ya da mesnetler düğümlerin eksenel yer değiştirmesini tuttuğundan profil, sonsuz rijit bir tablayla birlikte çalışan kompozit kesit gibi davranır ve gerçekte bulunmayan bir eksenel kuvvet alır.

Program bu payı hafif çelik kiriş tasarımında, betonarme kirişlerde olduğu gibi, her yük durumunun eksenel kuvvetinden düşer; moment değişmez, yani profil toplam momenti kompozit katkısı olmadan taşır. Bu nedenle ofset kutularının kapatılması gerekmez. Sonlu eleman kiriş sonuç tablolarında ham eksenel kuvvet görünmeye devam eder. Ağır (sıcak haddelenmiş) çelik kirişlerde bu düzeltme yapılmaz. Bağıntılar için Teorik Esaslar makalesine bakın.

5. Sık sorulanlar

Döşeme kirişinde “gövde buruşması denetlenemedi” uyarısı alıyorum. Kesit TS EN 1993-1-3 6.1.7.2 bağıntılarının kapsamı dışındadır (Sigma gövdesi, r/t > 6 ya da hw/t > 200). C, Z, U veya C+ kesit seçin ya da mesnette gövde rijitleştiricisi beyan edin.

Döşeme kirişinde gövde buruşması hiç hesaplanmıyor. Mesnet biçimi otomatikte uçta kolon bulunduğu için “gövdeden bağlı” kabul edilmiş ya da uç komşuluğu tanınmamış olabilir. Kiriş duvara oturuyorsa Hafif Çelik sekmesinde mesnet biçimini Oturmalı seçin.

Titreşim uyarısı nasıl giderilir? HCBTİE 7.5 açıklık/derinlik ≤ 18 ve doğal frekans ≥ 8 Hz ister. Daha derin profil seçin, açıklığı küçültün ya da kiriş aralığını 40 cm’nin altına indirip en az iki sıra köprüleme uygulayarak bu beyanı işaretleyin.

Üretilen döşeme kirişlerinin momentleri birbirinden çok farklı. Döşemeler kabuk olarak sistem rijitliğine katılıyorsa kaplama kirişler arasında yük paylaştırır; kenar kirişleri esnekse yük kolonlara yakın kirişlere kayar. Yük genişliğiyle tasarım için Proje Genel Ayarları’nda klasik yük aktarımını seçin ve döşemeleri sistem rijitliğine dahil etmeyin.

Diyafram kaplama tahkiki yetersiz çıkıyor. Varsayılan vn değeri duvar paneli tablosundan benzetmeyle alınır. Takozlu ya da kenar vida aralığı sık diyaframlar için deney veya üretici değerini Döşeme diyaframı grubuna girin; bağlantı yetersizse vida aralığını sıklaştırın.