uzay kafes yapı sistemlerinin tanımı

1. ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ
MÜHENDİSLİK- MİMARLIK FAKÜLTESİ
İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
UZAY KAFES YAPI SİSTEMLERİ
Sajjad BAYRAMI
1

2. BÖLÜMLER
1) UZAY KAFES YAPI SİSTEMLERİNİN TANIMI
2) UZAY KAFES YAPI SİSTEMLERİNİN SINIFLANDIRILMASI
3) UZAY KAFES YAPI SİSTEMLERİNİN MALZEMESİ
4) UZAY KAFES YAPI SİSTEMLERİNİN BİLEŞENLERİ
5) UZAY KAFES YAPI SİSTEMLERİNİN ANALİZİ VE STABİLİTESİ
2

3. 1- UZAY KAFES YAPI SİSTEMLERİNİN TANIMI
• Yapı mühendisliği ve mimarlık
dünyasında ‘Uzay yapılar’ veya ‘Uzaysal
Yapılar ’ üç boyutlu davranışa sahip olan
taşıyıcı sistemlere denir. Uzay yapılar
Türkçe literatürde ‘uzay kafes yapı
sistemleri’ olarak tanımlanmaktadır.
• Uzay kafes yapı sistemleri düğüm
elemanları ve çubuklardan veya prefabrik
modüllerden oluşmaktadırlar.
3

4. 1- UZAY KAFES YAPI SİSTEMLERİNİN TANIMI
• Çeşitli üstünlüklerden dolayı Uzay kafes yapı sistemlerinin kullanımı son yıllarda
hızla gelişmektedir ve endüstri yapıları, spor salonları, fuar ve kongre merkezleri,
sinema ve tiyartro salonları, hangarlar, hava limanı terminal binaları ve tren
istsiyonları yapımında kullanılmaktadırlar.
4

5. 1- UZAY KAFES YAPI SİSTEMLERİNİN TANIMI
5

6. 1-1- Uzay Kafes Yapı Sistemlerinin Tarihsel Gelişimi
 Belenger ve Brunet tarafından 1811’de Paris’te tasarlanan ve demir
elemanlardan yapılmış olan yarım küre kübbe, uzay kafes yapı sistemleri için
bir başlangıç olarak tanımlanmaktdır.
 İngilterede ilk demir kübbe 1815 yılında Brighton’daki kraliyet sarayında
inşa edilmiştir.
 August Föpple (1854-1924) genelde üç boyutlu çelik kafes konusunda ilk
araştırmacı olarak tanımlanmaktadır.
6

7. 1-1- Uzay Kafes Yapı Sistemlerinin Tarihsel Gelişimi
 metal uzay kafes tasarımına yönelik
ilk girişim Alexander graham Bell
(1847-1922) tarafından yapılmıştır.
 1907’de Graham Bell uçak kanatları
yapımında uzay kafes sistemininden
yararlanmıştır.
 Aynı yılda Graham Bell uçak
deneyleri denetiminde kullanılan ve
çelik düğüm noktaları ve çubuklardan
oluşan bir uzay kafes kule inşa
etmiştir.
7

8. 1-1- Uzay Kafes Yapı Sistemlerinin Tarihsel Gelişimi
• Dr. Max Mengeringhausen (1903-
1988) uzay kafes yapı sistemlerinin
gelişiminde en önemli etkisi olan
araştırmacı olarak kabul edilmektedir.
• Mengeringhausen 1942 yılında
meşhur Mero uzay kafes sistemini
sundmuştur. Mero sistemi ilk ticari
uzay kafes sistemidir ve günümüzde
dünyada en yaygın uzay kafes sistemi
olark kullanılmaktadır.
8

9. 1-2- Uzay Kafes Yapı Sistemlerinin Üstünlükleri
 Hafif, yapısal olarak verimli ve malzeme açısından optimum yapı
sistemleridir.
 Kolonsuz büyük açıklıkların örtmesinde en ekonomik seçenektir.
 Uzay kafes sistemlerde dış kuvvetleri üç boyutlu davaranışla taşınmaktadır.
Düğüm noktasında dış kuvvet sadece düğüme bağlanmış olan çubuklara
değil diğer çubuklarada yayılmaktadır. Bu nedenle herhangi bir düğüme
şiddetli kuvvetlerin aktarması mümkün olmaktadır. Bu özellik üçak bakım
hangarlarında yararlı olmaktadır.
9

10. 1-2- Uzay Kafes Yapı Sistemlerinin Üstünlükleri
 Yüksek doğal rijitlikten dolayı deplasmanlar küçük olmaktadır. Bu özellik
uzay kafes sistemlerinin parabolik çanak antenlerin, çok levhalı antenlerin ve
teleskopların destek yapısı olarak kullanılmasında yararlıdır.
 Uzay kafes sistemler prefabrik bileşenlerden oluşmaktadır ve bu nedenle
deneyimsiz işçi tarafından montaj edilmesi mümkün olmaktadır.
 Uzay kafes yapı sistemlerinde aydınlatma ve havalandırma gibi sistemler
kolaylıkla kurulması mümkündür.
10

11. 1-2- Uzay Kafes Yapı Sistemlerinin Üstünlükleri
 Uzay kafes sistemler kolaylıkla fabrikada üretilmiş ve inşaat alanına
taşınmış olan prefabrik bileşenlerden kurulmaktadır ve bu yüzden yapım
süresinde tasarruf edilmektedir.
 Bileşenlerin hafif olmasından dolayı nakliyat kolayca yapılmaktadır.
 Mimari tasarımda sınırsız özgürlük sağlanmaktadır.
 Hafif olmalarından dolyı zati yüklerin şiddeti düşük olmaktadır ve buyüzden
kolon sayısında ve temelde tasarruf edilmektedir.
11

12. 2- UZAY KAFES YAPI SİSTEMLERİN SINIFLANDIRILMASI
 Düzlem yüzeyli uzay kafes sistemleri
 Tonoz uzay kafes sistemleri
 Kubbe uzay kafes sistemleri
 Kule uzay kafes sistemleri
 Bileşik uzay kafes sistemleri
 Serbest formlu uzay kafes sistemleri
12

13. 2-1- Düzlem Yüzeyli Uzay Kafes Sistemler
• Bir veya birden fazla düzlemsel ve paralel tabakadan oluşan uzay kafes yapı
sistermlerine düzlem yüzeyli uzay kafes yapı sistemleri denir.
• Tek tabakalı düzlem yüzeyli uzay kafesler eksenleri aynı düzlemde olan kiriş
elemanların birleşmesinden oluşmaktadır.
• Tek tabakalı sistemlerinde düğüm noktalari rijit olmalıdır.
13

14. 2-1- Düzlem Yüzeyli Uzay Kafes Sistemler
• Çift tabakalı ve çok tabakalı düzlem yüzeyli uzay kafes sistemler birbirine
paralel iki veya ikideden fazla tabakanın birleşmesinden oluşur. Bu tip
sistemlerde alt ve üst tabakalar diyagonal ara çubuklar yardımıyla birleştirilir.
• Çift tabakalı ve çok tabakalı düzlem yüzeyli uzay kafes sistemlerde çubuk
elemanlar eksenel kuvvetleri taşımaktadırlar ve buyüzden düğüm noktaları
mafsal olmabilmektedirler.
14

15. 2-2- Tonoz Uzay Kafes Sistemleri
• Tek yönde eğrilikli olan uzay kafes sistemlerine tonoz kafes sistemleri denir.
Tonoz biçimli uzay kafes sistemler bir veya birden fazla tabakadan
yapılabilmektedir.
• Tek tabakalı yapılarda yapının stabilitesini sağlamak için düğüm noktaları
rijit olmalıdır. Bu durumda yapı elemanlarında eğilme momenti
oluşmaktadır.
15

16. 2-2- Tonoz Uzay Kafes Sistemleri
• Çift ve çok tabakalı tonoz uzay kafeslerde düğüm noktaları mafsal olarak
tanımlanmaktadır ve çubuklar sadece eksenel kuvvetleri taşımaktadırlar.
16

17. 2-3- Kubbe Uzay Kafes Sistemleri
• Tüm yönlerde eğriliğe sahip olan uzay kafes sistemlerine kubbe kafes
sistemleri denir. Kubbe uzay kafes sistemleri aşağıda verildiği gibi
sınıfandırılmaktadır.
Kaburga Kubbeler
Schwedler Kubbeler
Lamella Kubbeler
Scallop Kubbeler
Diyametik Kubbeler
Jeodezik Kubbeler
17

18. 2-3- Kubbe Uzay Kafes Sistemleri
• Kaburga kubbe, kubbenin tepesinden aşağıya doğru devam eden kaburga
elemanlar ve yatay halka elemanlardan oluşmaktadır.
18

19. 2-3- Kubbe Uzay Kafes Sistemleri
• Schwedler kubbe, kubbenin tepesinden aşağıya doğru devam eden kaburga
elemanlar ve yatay halka elemanlar ve kaburga ile halka elemanların kesişme
noktasından geçen diyagonal elemanlardan oluşmaktadır.
19

20. 2-3- Kubbe Uzay Kafes Sistemleri
• Lamella kubbe, kubbenin tepesinden ekvatoruna doğru saat yönünde ve saat
yönünün tersinde yerleştirilmiş olan diyagonal elemanlardan oluşmaktadır.
Lamella kubbelerde yatay halka olabilir veya olmayabilir ancak bu
sistemlerde meridyen eleman bulunmamaktadır.
20

21. 2-3- Kubbe Uzay Kafes Sistemleri
• Diyametik kubbeler uç noktası etrefında radyal olarak tekrarlanan
dilimlerden oluşmaktadır.
21

22. 2-3- Kubbe Uzay Kafes Sistemleri
• Jeodezik kubbenin kökeni diğerlerinden oldukça farklıdır. Bu tip kubbeler
platonik veya arşimet ya da prizma veya anti-prizma hacimlerden
oluşmaktadırlar.
22

23. 2-3- Kubbe Uzay Kafes Sistemleri
• Scollap kubbe , kubbelerin en zarif ve şık tipi olarak tanımlanmaktadır.
Scollap, söz konusu kubbelerin deniz tarağı kabuğuna benzerliğini ifade
etmektedir.
23

24. 2-4- Piramit Uzay Kafes Sistemler
• Piramit uzay kafes sistemler tek tabakalı veya çok tabakalı olarak
yapılmaktadırlar. Piramidin tabanı üçgen, kare veya poligon olarak
yapılmaktadır.
24

25. 2-6- Kule Uzay Kafes Sistemler
• Kule uzay kafes sistemler değişik şekilerde ve tek tabakalı veya çok tabakalı
olarak yapılmaktadır.
25

26. 2-7- Bileşik Uzay Kafes Sistemler
• Bileşik uzay kafes sistemi iki veya ikiden fazla kafes sistemini
birleştirilerek yapılmaktadır. Tonoz ve kubbeden yapılmış olan bileşik
sistemler aşağıdaki şekilde gösterilmektedir.
26

27. 2-8- Serbest Formlu Uzay Kafes Sistemler
• Serbest formlu uzay kafes sistemler isteğe bağlı değişik geometrilerde
yapılmaktadırlar. Ayrıca bu tip yapıların geometrisi normal ve düzenli uzay kafes
sistemlerini birleştirerek veya geometrilerinde değişim yaparak da
üretilbilmektedir.
27

28. 3- UZAY KAFES YAPI SİSTEMLERİN MALZEMESİ
• Uzay kafes yapı sistemlerinin çoğunun çelikten yapılmasına rağmen
alüminyumda bu sistemlerin yapımında oldukça yaygındır ve ahşap,
betonarme ve takviyeli plastik gibi malzemeler bazı yapılarda kullanılmıştır.
• Yüksek akma mukavemetli dökme çelikten yapılmış olan elemanlar veya
soğuk şekillendirilmiş elemanlar uzay kafes sistemlerin yapımında
kullanılmaktadır.
• Çelik bileşenler genelde galvanize ve/veya boyalı olarak kullanılmaktadır.
• Alüminyum yoğunluğu yaklaşık olarak çeliğin yoğunluğunun üçte biridir ve
çeliğe göre daha düşük elastisite modülüne sahiptir.
28

29. 3- UZAY KAFES YAPI SİSTEMLERİN MALZEMESİ
• Ahşap malzeme yuvarlak direk, kereste ve
lamine ahşap şeklinde uzay kafes yapı
sistemlerinin yapımında kullanılmaktadır.
• Ahşap uzay kafeslerde çubukların uçunda
metal üçlar yerleştirilmektedir ve böylece
kuvvetlerin kolaylıkla aktarılabilmesi
sağlanmaktadır.
29

30. 3- UZAY KAFES YAPI SİSTEMLERİN MALZEMESİ
• Betonarme uzay kafes sistemler çok ağır olmasına rağmen çelik miktarı az ve
pahalı olan ülkelerde ekonomik bir seçenektir. Örneğin 1982 yılında
Hindistan’da fuar alanı yapımında büyük boyutlarda bir betonarme uzay
kafes inşa edilmiştir
30

31. 3- UZAY KAFES YAPI SİSTEMLERİN MALZEMESİ
• Bazı deney amaçlı uzay kafes sistemleri takviyeli plastik malzeme kullanarak
özellikle cam takviyeli polyesterden yapılmıştır. Ancak bu malzemelerin
uzay kafeslerin yapımında kullanımı başlangıç aşamasındadır. Takviyeli
polimerler birçok geleneksel yapı malzemesine göre daha yüksek
mukavemet-ağırlık oranı, termal genleşme katsayısı ve elastisite modülüne
sahipler.
• Seminer kapsamında sadece çelikten veya alüminyumdan yapılmış olan uzay
kafes sistemleri incelenmektedir.
31

32. 4- UZAY KAFES YAPI SİSTEMLERİN BİLEŞENLERİ
Uzay kafes sistemleri genelde iki tipe ayrılmaktadır.
 Çubuk-düğüm (veya küçük parça ) sistemler:
uzay kafes prefabrik çubukları ve düğümleri birleştirerek monte
edilmektedir.
 Modüler sistemler :
uzay kafes prefabrik modüllerin birleştirerek monte edilmektedir.
32

33. 4-1- Çubuk- Düğüm Sistemler
• Çubuk-düğüm sistemler düğüm elemanı tipi ve çubukla düğüm elemanı
bağlantı yöntemine göre farklı sistemlere ayrılmaktadırlar. Alternatif
sistemlerin en önemli farklılığı düğüm noktası sistemi ve detayıdır. Bazı
sistemler aşağıda verilmektedir.
 Mero KK, Mero NK, Mero ZK
 Tuball
 Teriodetic
 Nodus
 Octatube
 Moduspan
33

34. 4-1- Çubuk- Düğüm Sistemler
Çubuk Elemanlar
• Çubuk elemenı iki düğüm elemanı arasında bağlantı kurmaktadır ve düğüm
elemanlarına gelen dış kuvvetleri aktarmaktadır.
• Çubuklarda boru ve kutu kesitler diğer kesitlare göre daha çok
kullanılmasına rağmen IPE, köşebent ve U kesitleri de bazen
kullanılmaktadır.
• Alüminyum çubuklar hafif olmasına rağmen çelik çubuğa göre daha
pahalıdır. Uzay kafeslerin büyük bir çoğunluğu 210 ila 450 MPa akma
mukavemetine sahip olan çelikten yapılmaktadır .
34

35. 4-1- Çubuk- Düğüm Sistemler
Düğüm Elemanları
• Düğüm noktalarının farklı tipleri farklı sistemleri meydana getirmiştir.
Genelde bu sistemler düğüm noktası ismiyle tanımlanmaktadır. Düğüm
elemanları aşağıda verildiği gibi sınıflandırılmaktadırlar.
 Dolu Küre Düğüm Elemanları
 Boş Küre Düğüm Elemanları
 Silindirik Düğüm Elemanları
 Düzlemsel Düğüm Elemanları
35

36. 4-1-2-1- Dolu Küre Düğüm Elemanları
• Dolu küre düğüm elemanlarında dolu dökme çelik küreler üzerinde dişli
delikler yapılmaktadır.
• Genelde her çubuğun düğüm elemanı ile bağlantısı çubuğun uçunda ve
merkez ekseni üzerinde bulunan cıvata ile elde edilmektedir.
• Mero KK en yaygın dolu küre düğüm elemanlar sistemi olarak
tanımlanmaktadır.
36

37. 4-1-2-1- Dolu Küre Düğüm Elemanları
Mero KK
• Mero KK sistemi ilk ticari uzay kafes
sistemidir. Bu sistem Dr. Max
Mangeringhausen tarafından 1930’
larda doğal yapıların uzerinde yaptığı
araştırmalar sonucunda geliştirildi ve
halen uzay kafes sistemlerin
yapımında en mukemmel çözum
olarak tanımlanmaktadır.
37

38. 4-1-2-1- Dolu Küre Düğüm Elemanları
• Mero sistemi boru ve dökme çelik küre elemanlardan oluşmaktadır ve her düğüm
noktasında elemanlar ile kürenin bağlantısı cıvata yardımıyla sağlanmaktadır.
38

39. 4-1-2-1- Dolu Küre Düğüm Elemanları
39

40. 4-1-2-2- Boş Küre Düğüm Elemanları
Tuball
• Eekhout tarafından 1984 ylında geliştirilmiş olan Tubal boş küre düğüm
elemanı sferodan yapılmaktadır.
• Düğüm elemanı kürenin dörtte birinden ve üçte birinden yapılmış olan
kapaklardan oluşturmaktadır. Boru veya kutu elemanların uçunda
kaynaklanmış dişli elemanlar bulunmaktadır ve bu elemanların düğüm ile
bağlantısı yüksek mukavemetli cıvatalarla sağlanmaktadır.
• Dolu küre düğümlerine göre Tuball sistemi hafif olmasına rağmen
maliyeti daha yüksek olmaktadır.
40

41. 4-1-2-2- Boş Küre Düğüm Elemanları
41

42. 4-1-2-2- Boş Küre Düğüm Elemanları
Mero NK
• Mero NK sistemi Mero KK sisteminin
geliştirilmiş tipi olarak bilinmektedir. Bu
sistemler genelde çift tabakalı olak
yapılmaktadır.
42

43. 4-1-2-2- Boş Küre Düğüm Elemanları
• Üst tabaka elemanları kutudan
yapılmaktadır ve pim ile içi boş
kürelere bağlanmaktadır.
• Diyagonal ve alt tabaka elemanlerı
ise Mero NK gibi borudan
yapılmaktadır. Alt tabakada Mero KK
düğüm elemanı kullanılmaktadır.
• Bu sistemlerin en önemli özelliği
kaplama elemanlarının direk olarak
çubukların üzerine oturabilmesidir.
43

44. 4-1-2-3- Silindirik Düğüm Elemanlanı
Teriodetic sistem
• En tanınmış olan silindirk düğüm,
Kanada’ da geliştirilmiş olan Teriodetic
sistemidir.
• Teriodetic sistemler üzeri yarık
alüminyum silindir ve uçları pres
edilmiş borulardan oluşmaktadır.
44

45. 4-1-2-3- Silindirik Düğüm Elemanlanı
• Teriodetic düğüm elemanının merkezinden geçen tek bir cıvatata tarafınden
oluşan kuvvet borunun düğüm elemanına bağlantısını sağlamaktadır.
45

46. 4-1-2-3- Silindirik Düğüm Elemanlanı
Mero ZK
• Mero ZK silindirik düğüm elemanı
çubuklar için rijit bir bağlantı temin
etmktedir ve bu nedenle düz ve eğri
yüzeyli tek tabakalı uzay kafes
sistemlerinde kullanılmaktadır.
46

47. 4-1-2-3- Silindirik Düğüm Elemanlanı
• Mero ZK sistemlerinde kutu kesitler kullanılmaktadır ve her bir elemanın
düğüm ile bglantısı bir veya iki adet cıvata ile sağlanmaktadır. Bu
sistemlerde NK sistemi gibi kaplama elemanları dierek olarak çubukların
üzerine oturmaktadırlar.
47

48. 4-1-2-4- Levha Düğüm Elemanları
• Düz veya preslenmiş levha, cıvata ve somundan oluşan düğüm elemanlarıdır.
• Bu tip düğümlerin küresel düğümlere göre en önemli farkı kuvvet aktarma
yöntemidir. Küresel düğümlerde cıvatalar eksenel kuvvet aktarmaktadır
ancak levha düğümlerde levhayla çubuğun bağlantısını sağlayan cıvatalar
kesme kuvvti etkisindedirler.
• Bazı levha düğüm elemnı tipleri söğuk şekillendirilmiş çubuklardan yapılan
hafif uzay kafes sistemlerinde veya ahşap uzay kafes sistemlerinde
kullanılmaktadır.
• Nodus, Octatube ve Moduspan (vaya Unistrut) levha düğüm elemanları
grubunda yer alan en yaygın sistemlerdir.
48

49. 4-1-2-4- Levha Düğüm Elemanları
Nodus
• Nodus sistemi 1960’ ların sonunda
İngiltere çelik derneği tarafından
geliştirildi ve 1970’ li yılların başında
ticari olarak tanıtıldı. 1985’ den beri
Nodus sistemi Space Decks Ltd
tarafından sunulmaktadır.
• Nodus sistemi çeşitli parçaların
montajından elde edilmektedir. Düğüm
elemanı kendisi dökme çelikten
yapılmış iki kapak ve bir ara parçadan
oluşmaktadır.
49

50. 4-1-2-4- Levha Düğüm Elemanları
• Kapaklar yüksek mukavemetli
sürtünmeli tek bir cıvata ve somun
yardımıyal birleştirilmektedir.
• Dövme çelikten yapılmış ve cubuklara
kaynaklanmış olan dişli uçlar çubukl
ile düğüm elemanının bağlantısını
sağlamaktadır
50

51. 4-1-2-4- Levha Düğüm Elemanları
Octatube
• 1973 yılında Prof. Dr. Ir. Mick
Eekhout tarafından Hollanda’da
geliştirilmiş olan Octatube sistemi bir
adet sekizgen levha, ve levhaya
kaynaklanmış iki adet yarım sekizgen
levhadan oluşmaktadır.
• Uçları pres edilmiş boru elemanlar,
yüksek dayanımlı cıvata ile düğüm
noktasına bağlanması sağlanmaktadır.
• Octatube sistemi iki veya çok katlı
uzay kafes sistemlerinde
kullanılmaktadır.
51

52. 4-1-2-4- Levha Düğüm Elemanları
Moduspan (Unistrut)
• Moduspan sistemi Charles Atwood
tarafından geliştirilmiş bir düğüm
sistemidir ve özellikle soğuk
şekillendirilmiş çubuklar için
uygundur.
• Düğüm beş adet standart bileşenden
oluşmaktdır ve bu bileşenler cıvata
ile birleştirilmektedir .
52

53. 4-2- MODÜLER SİSTEMLER
Space Deck Sistemi
• Space Deck modüler bir uzay kafes
sistemidir ve 1950 li yallarda
İngiltere’de geliştirildi.
• Spcae Deck sistemi prefabrik
piramit madülleri birleştirilerek imal
edilmektedir. Piramit modüller çelik
köşebent elemanlardan yapılmış
olan bir kare çerçeveden, diyagonal
çelik boru elemanlardan ve bir adet
dökme çelik düğüm elemanından
oluşmaktadır .
53

54. 4-2- MODÜLER SİSTEMLER
• Boyutsal ayarları sağlamak için piramit imal aşamasında tüm bileşenler
birbirine kaynaklanmaktadır.
• Piramitin uçunda bulunan dökme çelik düğüm elemanı üzerinde her tarafta
ve yatay yönde bir adet delik bulunmaktadır.
• Komşu piramitlerde düğüm elemanlarının bağlantısı yüksek mukavemetli
çelik çubuk kullanarak sağlanmaktadır .
54

55. 4-2- MODÜLER SİSTEMLER
Cubic Sistemi
• Laszek kubik tarafından 1970 li
yıllarda geliştirildi ve Kubik şirketi
tarafından pazarlanmaktadır.
• Cubic sisteminde ‘T’, ‘L’ ve ‘X’
şeklinde olan üç tip prefabrik modül
kullanılmaktadır. Modüllerin imalatı
çubuk elemanları kaynakla
birleştirilerek yapılmaktadır.
• Cubic sistemlinde diyagonel eleman
bulunmamaktadır ve buyüzden
modüllerin bağlantısı rijit düğümlerle
sağlanmaktadır.
55

56. 5- KAPLAMA ELAMANLARI
• Uzay kafes yapı sistemlerinin kaplaması farklı malzemelerleden yapılmış
olan elemanlarla yapılmaktadır. Kaplama elemanları aşağıda verilen gruplara
ayrılmaktadır.
 Metal kaplama
 Şefaf kaplama
 Memberan kaplama
• Uygun kaplamanın seçiminde projenin ihtiyaçlarına göre aşağıda verilmiş
olan kriterler dikkate alınmaktadır.
 Su, ısı ve ses yalıtımı
 Yangına ve rüzgara karşı dayanım
 Devam ve yük taşıma kapasitesi
 Estetik
56

57. 5-1- Metal Kaplama
• Metal kaplama çelik veya
alüminyumdan yapılmış olan
trapezoid veya sandviç panel
levhalarla yaoılmaktadır.
• Çelik alüminyuma göre daha düşük
maliyetlidir.
57

58. 5-2- Şeffaf kaplama
• Uzay kafes yapı sistemlerinde şeffaf
kaplama, cam , polikarbonat ve
akrilik gibi şeffaf malzemelerden
üretilmiş olan levhalarla
yapılmaktadır.
• Şeffaf kaplama güneş ısısını aktarma
ve doğal aydınlatmadan dolayı enerji
tüketimimi azltmaktadır ve estetik
açısından diğer kaplama elemanlarına
göre üstünlüğe sahiptir.
58

59. 5-3- Membran Kaplama
• Son yıllarda kaliteli ve mukavemetli
dokumaların üretimi kumaş
malzemelerin inşaat sektöründe
kullanımını geliştirmektedir. Membren
kaplamalar estetik ve aydınlatma
açısından önemli özelliklere sahipler.
Kaplamada aşağıda verildiği gibi iki tip
kumaş kullanılmaktadır.
 Cam iplikle dokunmuş ve teflon ile
kaplanmış kumaş
 Polyester iplikle dokunmuş ve PVC
ve PVDF ile kaplanmış kumaş
59

60. 6- UZAY KAFES YAPI SİSTEMLERİNİN STABİLİTESİ
• Üniform olmayan kar yükü ve düğüm sistemi kusurlarından dolayı 1963’ te
Bürkeş sergi salonunun çökmesi uzay kafes sistemlerin burkulma ve
burkulma sonrası davranışını incelemeye yönelik ilgi oluşturmuştur.
• Stabilite analizinin gelişmesinde iki ana yaklaşım kullanılmıştır.
 Süreklilik benzetme yöntemi: yapı bir kabuk veya plaka gibi sürekli
eşdeğer sistem ile ifade edilmektedir.
Ayrık yöntem: Uzay kafes olduğu gibi analiz edilmektedir. Geniş
sayısal hesplamalardan dolayı ayrık yöntemin kullanbilmesi bilgisayar
programları gelişmesiyle mümkün olmuştur.
60

61. 6-1- Nonlineer Analiz Ve Burkulma Kuvveti
• Aşağıda verilen hususların uzay kafes sistemlerinin burkulma analizinde
dikkate alınması gerekmektedir.
 Nonlineerliğin hanbigi tür olmasına karar vermek- sadece geometrik
nonlineerlik ve elestik analiz veya geometrik ve malzeme nonlineerliği
ve elastoplastik analiz.
 Fiziksel model seçimi- eşdeğer sürekli veya ayrık yapı.
61

62. 6-1- Nonlineer Analiz Ve Burkulma Kuvveti
 Kritik öncesi, çökme sırası ve kritik sonrası davranışınında nonlineer
cevap belirlemek için sayısal prosedür seçimi.
Yük taşıma kapasitesini etkileyen faktörlerin incelenmesi- (burkulma
modları, çubuk sıklığı, geometrik ve mekanik kusurlar, plastik
deformasyon, düğüm noktası rijitliği, yük dağılımı) .
62

63. 6-1-1- Geometrik ve Malzeme Nonlineerliği
• Uzay kafes yapı sistemleri (özellikle tek tabakalı sistemler) önemli derecede
nonlineer davranış göstermektedirler. Nonlineer davranış aşağıda verilmiş
olan nedenlerden dolayı bu sistemlerde oluşmaktadır .
1) Eksenel kuvvetlerin etkisinde çubukların kısalması
2) Eğilmeden dolayı çubuk uzunluğunda değişim
3) Düğüm elemanlarının dönmesi
4) Hatalı bğlantı sisteminden dolayı çubuk uzunluğunun kısalması
5) Nonlineer malzeme özelliklerinden dolayı çubuk riğitliğinin değişimi
• İlk dört geometrik nonlineerlik ve beşinci malzeme nonlineeriği olarak
tanımlanmaktadır
63

64. 6-1-1- Geometrik ve Malzeme Nonlineerliği
• Tek tabakalı eğri yuzeyli sistemlerde
geometrik nonlineerlik oldukça
etkilidir ve malzeme nonlineerliği
etkisi düşük olmaktadır.
• Çift tabakalı düzlem yüzeyli
sistemlerde malzeme nonlineerliği
geometrik nonlineerliğenden daha
önemlidir.
• Çift tabakalı eğri yüzeyli sistemlerde
ise malzeme nonlineerliği ve
geometrik nonlineerliğin dikkate
alınması gerekmektedir.
64

65. 6-1-2- Nonlineer Yük-Deformasyon Eğrisinin Çiziminde
Kullanılan Yöntemler
• Nonlineer yük-deformasyon eğrisini çiziminde kullanılan yöntemler aşağıda
verildiği gibi sınıflandırılmaktadır.
Yük kontrollü yöntemler
Deplasman kontrollü yöntemler
Yay-Boyu metodu
• Yük kontrollü yöntemler limit noktaları civarında çözüm vermemektedirler.
Bu sorunu atlatmak için deplasman kontrollü yöntemler geliştirilmiştir. Bu
yöntemlerin dezavantajı limit noktaları civarında artım parametrinin
seçimidir. Yay-Boyu metodu bu soruna çözebilmektedir ve büyük ölçüde
nonlineer sistemler için uygundur.
65

66. 6-2- Burkulma Kuvvetini Etkileyen Faktörler
• Aşağda verilmiş olan faktörler uzay kafes sistemlerin burkulma kuvvetini
etkilemektedirler.
İnstabilite Modları
Lokal burkulma yayılımı
Çubukların sıklığı
Sınır şartları
Geometrik ve mekanik yapım hataları
Düğüm noktası riğitliği
Yük dağılımı
66

67. 6-2-1- İnstabilite Modları
Çubuk İnstabilitesi
• İnstabilitenin en basit şeklidir ve tek bir çubuğun burkulmasıyla meydana
gelmektedir ve diğer çubuklar durumdan etkilenmemektedir. Eksenel basınç
etkisinde düz prizmatik çubuğun burkulma kuvveti denklem 1’ de
verimektedir.
• 𝐸𝑒 etkin elastisite modülü
• I çubuk eylemsizlik momenti
• 𝑐𝑖 ve 𝑐𝑗 miktarları çubuk düğüm noktalarının
dönme rijitliğini bağlı miktarlar
• 𝑤0 başlangıç yapım hatası miktarı
• 𝑒 çubuk uç basınç kuvvetlerinin dışmerkezliği miktarı
• 𝑚 çubuk uç kesme kuvvet ve momenti ile ilgili bir miktar
67

68. 6-2-1- İnstabilite Modları
Düğüm İnstabilitesi
• Düğüm instabilitesi düğüm noktasına bağlanmış olan çubukların tümünün
burkulmasıyla ve düğüm noktasının yük taşıma gücünü kayb etmesiyle
meydana gelmektedir.
68

69. 6-2-1- İnstabilite Modları
• Uzay kafes yapı sistemlerinin düğüm
instabilitesi düğüm noktasında
meydana gelen bir vurgu
burkulmasından oluşmaktadır.
• Düğüm instabilitesi t/R (t eşdeğer
kabuk kalınlığı ve R eğrilik
yarıçapıdır) oranı küçk olduğu zaman
meydana gelmektedir.
69

70. 6-2-1- İnstabilite Modları
• Düğüm instabilitesi büyük ölçüde düğüm noktasında birleşen çubukların
rijitliğinden ve dış kuvvetlerden etkilenmektedir. Bir mafsal düğüm noktasını
dikkate alarak birim alanı üniform düşey yükü cinsinden burkulma yükü
‘qcr’ denklem 2 ile ifade edilmektedir
• A çubuk kesit alanı
• E elastisite modülü
• R eşdeğer kabuk eğrilik yarıçapı
70

71. 6-2-1- İnstabilite Modları
Düğüm Burulma İnstabilitesi
• Düğüm burulma instabilitesi düğüm elemanının boyutları büyük ve yüzey
düzleminde çubukların eğilme riğitliği düşük olduğu zaman oluşmaktadır.
71

72. 6-2-1- İnstabilite Modları
Sıralı İnstabilite
• Kubbelerde bir halka üzerinde bulunan ve tonoz sistemlerde bir doğrultuda
bulunan tüm düğümler ve düğüme bağlanan çubukler stabilitesini kayb ettiği
zamam meydan gelmektedir.
72

73. 6-2-1- İnstabilite Modları
Genel İnstabilite
• Yapının büyük bir kısmında düğümler ve düğümlere bağlanmış olan çubuklar
stabilitetesini kayb ettiği zamn meydana gelmektedir.
73

74. 74

75. 75

76. 76

77. 77

78. TEŞEKKÜRLER
78