ÇELİK PROJE ÖRNEĞİ

AL-SADR STADYUM ÇELİK ÇATISI AVAN PROJE TASARIMI

Al SADR stadyumu 30 000 kişilik bir stadyum olup Irak’ın başkenti Bağdat’ta inşa edilecektir. Çelik çatı elamanlarının aşıklar hariç tamamı boru kesitlerden seçilmiş olup, aşıklar z profillerden, 300.80.27,9.4 seçilmiştir. Z aşıkların zayıf yöndeki atalet momenti, C aşıklara göre yüksek olması, çatı eğimi, imalat ve ekonomik gerekçelerle tercih sebebi olmuştur. Tasarım yüklerinden bahsedecek olursak Irak’ta inşa edilecek çatımızın statik tasarımında şu yükleme durumları daha etkindir;

1. Düşey yükler olan; kaplama, toz ve yağmur yükü,
2. Rüzgar yükü
3. Sıcaklık değişimi
4. Deprem yükü

Şekil 2’de gözüktüğü gibi ortada tek kolona oturtulmuş, cephe tarafında ise f500/10 borularla bağlanmış 51.67 m uzunluğunda makasımız bulunmaktadır. Yükler altında çatımızın nasıl davranış sergilediği konusunda bilgi vermek gerekirse, düşey yük durumunda kolon dibinde 120 ton gibi bir basınç oluşurken, boru kolonumuzda ise 15 ton gibi bir çekme oluşmaktadır.

Çelik elemanlar çekme durumunda güçlüdür, fakat basınç durumunda narin eleman olduklarından dolayı zayıftır. Düşey yük durumunda boru kolonumuz çekme altında olduğundan dolayı şanslı durumda iken, makasın altından vuran rüzgar yükü altında bu kadar şanslı değildir. Bu sefer kolon dibi çekme altında, 25 m’lik f500/10’luk boru kolonumuz 22 ton basınç altındadır. Boyu 25 m olan bu kolonumuz basınç altında çok narin olup mutlaka her iki yönde de bölünüp burkulma boyu azaltılmalıdır. Bu kolona asılan cephe IPE500 profilleri makasa dik yönde doğal olarak bölerken, makas yönünde ise iki kat hizasında 323,9 mm’lik borularla bu eleman 3’e bölerek her iki yönde de burkulma boyu azaltılmıştır.

Rüzgar yükü ve düşey yük altında makas alt ve üst başlıkları çekme yada basınç altında olabiliyor. Makas alt ve üst başlıklarımız düşey yönde diagonal ve ara çubuklarla bölünürken, yatay yönde ise üst başlıklarımız bağlantı kirişleriyle, alt başlıklarımız ise bir ucu bağlantı kirişlerine uzanan 177,8/ 6 ve 159/6 mm payandalarla bölünmüştür.

Payanda sisteminin çok önemli faydaları bulunmaktadır. Bu payanda sisteminin faydaları şu şekilde sıralanabilir;

1. Basınç altındaki alt başlıkları bölerek burkulma boyunu azaltması,

2. Diğer ucunda bağlantı kirişlerini bölerek, bağlantı kirişlerinin hesap açıklığını küçültmesi,

3. Konsol çalışan makasımızda, payandaların makasın sehimini azaltmada olumlu etkisi,

4. Bunların sonucunda profil seçimindeki küçülmelerle çatının ekonomik çözülmesi

çok önemlidir.

Irakta sıcaklık farkının da etkisi çok önemlidir. Çatının montaj edildiği belli bir sıcaklık vardır. Daha sonra bu montaj sıcaklığından belli miktar ötelenmeyle bir sıcaklık farkı oluşursa yapımız o kadar etkilenir; yani büzülür yada genleşir. Biz çatımızı ± 30 ºC ‘sıcaklık farkına göre tasarladık. Bu sıcaklık farkı kolon diplerinde 150 ton gibi bir kesme meydana getiriyor. Bu en önemli sorun, şu şekilde çözülmüştür. Şekil 1’de gözüken kırmızı hatlarda payanda uçlarında, bağlantı kirişlerinde eksen doğrultusunda ve dönme açısından serbestlik sağlayacak şekilde bir bağlantı detayı yapılarak, yapının genleşme ve büzülmede rahatlaması sağlanmıştır. Bu detayla birlikte bizim kolon diplerimizdeki kesme kuvveti 10 ton’a düşmüştür.

Genel olarak sistemden bahsedecek olursak, makaslar planda yaklaşık 16 m ara ile yerleştirilirken, konsol uzunlukları kesitte ise oturduğu kolondan saha içerisine 32.6 m, betonarme kolondan cepheye kadar ise 19.07 m dir. Konsolumuz max yükleme durumunda 12.5 cm sehim yapmaktadır. Makas yüksekliği 8.30 m olup, tamamı yaklaşık 5 m lik aralıklarla 11 parçaya bölünmüştür. Alt başlık, üst başlık ve diagonaller 323,9 mm lik çaptaki borulardan seçilmiş olup, et kalınları değişkendir. Üst başlıkların et kalınlığı makas sehimini önemli ölçüde etkilemektedir. Makastaki orta dikmeler için ise çapı 159 mm olan borular seçilmiştir. 1. derecede öneme sahip, etkin çekme ya da basınç altında olan makas elemanlarının narinlikleri 50-70 arasında değişmektedir. Makas alt ve üst başlıkların düşey yöndeki burkulma boyunu azaltan 159 mm lik orta dikmelerin narinliği ise 100-120 arasında değişmektedir.

Makas cephe tarafından f500/10 borularla tutulmuş olup, orta tarafta ise 120/120 cm betonarme kolonlara oturmaktadır. Oturduğu betonarme kolonlar alttan 50/120 cm ebatlarında gelirken, son katta bu kolonlar 120cm/120cm olarak büyütülmüş olup, ankraj civatalarının, kolon düşey ve yatay donatılarının rahat bir şekilde yerleştirilmesi düşünülmüştür.

Aşıklar 8 m’lik açıklığa oturmakta olup, 16 m’lik makas aralığı ortada makas yönünde 323,9/6 mm lik borularla bölünmüştür. Boru çaplarımızın büyük bir oranı 323.9 mm’den oluşmaktadır. Şekil 1’de görüldüğü gibi planda 219.1/6 mm’lik borularla birlikte çaprazlama sistemi oluşturularak eleman seçimlerimiz, avan projemiz tamamlanmış, birleşim detaylarının çözümüne geçilmiştir.

Şu unutulmamalıdır ki çelik çatının altında 10 cm dilatasyonlarla ayrılmış 14 blok bulunmaktadır. Çelik yapı tek parçayken, oturduğu betonarme 14 bloğa ayrılmıştır. Deprem durumunda bu 14 yapının ayrı ayrı davranışı ve çelik yapıya olan etkisi düşünülmelidir.Biz projemizde dilatasyona denk gelen çatı hizasında eğilme mukavemeti zayıf bağlantı kirişleriyle deformasyon serbestliği sağlıyoruz ve uygun detaylar tasarlamayı planlıyoruz.

Sonuç olarak , cepheler dahil olmak üzere bu stadyumun çelik çatısı 2700 ton yani 85 kg/m² çelikle ekonomik ve güvenli bir şekilde ön tasarımı yapılmıştır.

MUSTAFA GÜNEŞ ÇİFTÇİOĞLU