Depo Kirişlerinde Yük Nasıl Hesaplanır?

Depo Kafes Tasarımını Etkileyen Çatı Yükü Türleri

Depo çatı kafes sistemleri üç ana yük kategorisine dayanacak şekilde kurulmalıdır. Bu kuvvetlerin doğru hesaplanması, yapısal bütünlük ve yönetmelik uyumu açısından vazgeçilmezdir.

Ölü Yük: Çatı Döşemesi, Kontrplaklar ve Kalıcı Eklemelerin Ağırlığı

Ölü yük, binanın kendisinden kaynaklanan sabit aşağı yönlü basınçları ifade eder. Çatı kaplama malzemelerini, yalıtım katmanlarını, çatı boyunca uzanan purlin'leri ve egzoz vantuzları ya da skylight tesisatı gibi kalıcı olarak cıvatalanan diğer tüm bu unsurları düşünün. Özellikle depo yapılarına bakıldığında, çatı ağırlığını kafes sistemlere aktaran yatay purlin kirişleri genellikle yaklaşık olarak 3 ila 5 pound/kaare ayak (psf) oluşturur. Çelik kaplama bunun üzerine ek olarak 2 ile 4 psf daha ekler. Tesisat elemanlarını da unutmayın! Sadece sprinkler sistemleri yaklaşık 1 ile 2 psf arası yük getirir. Bunların hesaba katılmaması, alt başlık gerilim hesaplamalarında bazen %15'e varabilen ciddi hatalara yol açabilir. Bu yüzden yapısal bütünlük açısından doğru ölü yük değerlendirmesi çok önemlidir.

Hareketli Yük: Depolama Raf Sistemleri, İklimlendirme Üniteleri ve Bakım Personeli

Hareketli yükler, geçici veya hareketli ağırlıkları kapsar. Depoya özel hususlar şunlardır:

• Depolama rafları : Yüksek yoğunluklu sistemler, kafes panel noktalarında 20–50 psf yoğuşmuş yükler oluşturur
• İklim kontrol birimleri : Çatı üstü üniteler 10–30 psf ekler; yerleştirilmeleri yük dağılımı ve bağlantı tasarımını önemli ölçüde etkiler
• Bakım personeli : OSHA, onarım sırasında 250 lb’lık tekil canlı yük taşıyacak şekilde tasarlanmasını gerektirir

ASCE 7-22 çatılar için minimum 20 psf düzgün canlı yük şartı koymakla birlikte, çatıda depolama veya mekanik ekipman bulunan depolar genellikle bu temel değeri önemli ölçüde aşar ve buna göre tasarlanmalıdır.

Çevresel Yükler: ASCE 7'ye Göre Kar Birikmesi, Rüzgar Kaldırma Etkisi ve Deprem Dikkatleri

İklimsel tehlikelere özel bölgelerde titiz, sahaya özel analiz gerekir:

• Kar yükleri bölgesel olarak değişir (örneğin Michigan'da 30 psf ile Teksas'ta 5 psf arasında). ASCE 7 Bölüm 7'ye göre, parapetlerde oluşan kar sürüklenmesi yerel yükleri %300'e kadar artırabilir
• Rüzgar kaldırma kuvveti kuvvetler kafes sistem gerilmelerini tersine çevirebilir—basınç elemanlarını çekme elemanlarına dönüştürebilir—bu da sağlam çekme bağlantıları gerektirir. Açık planlı depolar, kasırga bölgelerinde %25 daha yüksek kaldırma riskiyle karşı karşıyadır.
• Deprem yükleri , ASCE 7 Bölüm 12.4'e göre belirlenir ve aktif fay bölgelerindeki destekleme düzenlemelerini ile yatay kuvvete dirençli sistem performansını yönetir.

2023 yılında yapılan bir sektör çalışması, depo kafes sistemlerindeki başarısızlıkların %68'inin çevre yüklerinin yanlış hesaplanmasından kaynaklandığını ortaya koydu—bunun nedeniyle genel varsayımların yetersiz kaldığı gösterilmektedir.

Çatı Kafes Sistem Yük Kapasitesini Değiştiren Depoya Özel Faktörler

Geniş Açıklıklı Düzenler ve Eğilme ile Burkulma Açısından Kafes Aralıklarının Etkileri

Depolardaki çatı kirişleri, iç kolonlara gerek olmayan büyük açık alanlar için yaygın olarak kullanılır. Sorun, bu uzun açıklıkların kiriş gövdesinde daha büyük eğilme kuvvetleri oluşturduğunda ortaya çıkar. Temel kiriş teorisine göre, bu kuvvetler aslında açıklığın uzunluğunun karesiyle artar. Özellikle 80 fitin üzerindeki oldukça geniş açıklıklardan bahsettiğimizde, tasarımcılar genellikle yapının taşıyabileceğinden ziyade ne kadar sarkacağını daha çok düşünür. Bu yüzden daha uzun açıklıklar için kiriş yüksekliği daha derin olur ya da farklı malzemeler gerekebilir. Kirişleri 8 feet arayla yerine 4 feet arayla koymak, purlin açıklıklarını kısaltır ve ekipman veya yürüyen insanların yükünü daha dengeli dağıtır. Bu da tüm sistemin baskı altında burkulma ihtimalini azaltır. Çoğu yapı kodu, ani yükler için sehim miktarını yaklaşık L/240 ile sınırlar çünkü kimse gelecekte tavanların çatlamasını ya da yapısal sorunlar nedeniyle işleyişin kesintiye uğramasını istemez.

Yüksek Yoğunluklu Depolama Yükleri ve Alt Kiriş Gerilimi Üzerindeki Etkisi

Yüksek yoğunluklu palet raf sistemlerinden bahsettiğimizde, bu yükler doğrudan purlinlerden geçerek kafes panel noktalarına etki eder. Bu durum özellikle açıklığın orta kısmında bulunan alt kirişlerde önemli ölçüde gerilime neden olur. Yapısal modeller, depolanan her ek 1000 pound'luk yüke karşılık alt kirişteki gerilimin %15 ila %20 oranında arttığını göstermektedir. Çevresel yükler daha geniş alanlara yayılırken, raf yükleri belirli noktalarda keskin gerilme sıçramalarına yol açar. Bu da mühendislerin bağlantı noktalarını güçlendirmesi, daha kalın kiriş bölümleri tercih etmesi ya da yüklerin yapı boyunca nasıl iletildiğini yeniden değerlendirmesi gerektiği anlamına gelir. Bir arızanın tüm sistemin çökmesine yol açmasını önlemek için yük yollarının kesintisiz bir şekilde devam ettirilmesi büyük önem taşımaktadır.

Çatı Kafes Sistemleri İçin Adım Adım Yük Hesaplama Süreci - Depo Uygulamaları

Kritik Girdilerin Toplanması: Bölme Boyutları, Kullanım Sınıflandırması ve Yerel Kod Gereksinimleri

Sürece başlarken depoya özgü detayları toplamak önemlidir. Aks aralıklarındaki genişliği, kolonlar arasındaki uzunluğu ve çatının eğimini ölçün. Ayrıca alanın aslında nasıl kullanılacağını belirleyin - stokların sıkıca bir araya getirilip saklanacağı ya da içeride hafif üretim yapılacak mı? İklim koşulları da önemlidir. ASCE 7-22 gibi standartlara göre, kar yükü ülke içindeki konuma bağlı olarak %40 oranında değişebilir. Yerel yönetimler genellikle bu kuralları daha da değiştirir, bu yüzden bu özel durumları kontrol etmek kritiktir. Deprem bölgelerini başka bir örnek olarak ele alın. Bölge 4'teki binalar, Bölge 1'dekilerle karşılaştırıldığında yanal kuvvetlere karşı yaklaşık %30 daha fazla dayanıklılık gerektirir. Bu tüm değerleri doğru şekilde elde etmek, tasarım sürecinde izlenecek diğer tüm adımlar için temel oluşturur ve herkesin yerel yönetmeliklere uyum sağlamasını sağlar.

ASCE 7 Yük Birleşimlerinin Depo Çatı Kirişlerine Uygulanması

Yapıları tasarlarken mühendislerin bir arada çalışan birkaç farklı yük türünü dikkate alması gerekir. Metal kaplama gibi unsurlar için ölü yükler genellikle kare ayak başına yaklaşık 12 pound civarındadır. Canlı yükler orada neyin depolandığına bağlı olarak kare ayak başına 20 ile 25 psf arasında değişir. Büyük Göller bölgesi çevresindeki bölgelerde kar yükü kare ayak başına 50 psf'ye kadar çıkabilir. Rüzgar kaldırma kuvvetlerini de kesinlikle unutmayın. Tüm bu faktörler ASCE 7-22 kurallarına göre birleştirilir. Bazı kombinasyonlar diğerlerinden daha önemlidir. Örneğin 1.2D + 1.6L + 0.5S gibi. Bu özel kombinasyon, ağır içerikli depolama alanlarında alt başlıklarda ne kadar çekme gerilmesi geliştiğini belirler. Revit gibi programlar çoğu hesaplamayı otomatik olarak yapsa bile, bu özel durum hâlâ eski usul kalem ve kağıtla yapılan kontroller gerektirir. Yazılımlar kesinlikle işlemleri hızlandırır, bundan hiç şüphe yok. Ancak çelik yapılardaki gerilmeler, bağlantıların stres altında nasıl çalıştığı veya yük yollarının yapısal açıdan mantıklı olup olmadığı konularında gerçek mühendislik deneyiminin yerini hiçbir şey tutmaz.

Güvenlik Faktörlerine ve Sektör Standartlarına (AISC, NDS) Karşı Doğrulama

Akma mukavemeti hesaplamaları için tipik olarak 1,5 ila 2,0 arasında değişen AISC güvenlik faktörlerine karşı tasarım çıktılarını her zaman iki kez kontrol edin. Ahşap bileşenlerle çalışırken izin verilen gerilmeler açısından NDS spesifikasyonlarını da göz önünde bulundurmayı unutmayın. Çelik korniş tasarımlarının da özel dikkat gerektirdiğini unutmayın. Burkulma direnci, en son AISC 360-23 yönergelerine göre eksenel yükler ve eğilme momentleri için hesapladığımız değerden en az %25 daha yüksek olmalıdır. Ayrıca herhangi bir metal kesiminden önce üçüncü taraf incelemelerini yaptırın. Mühürlenmiş hesaplamalar yoluyla yapılan akran doğrulaması sadece bir kağıt işi değil - aslında imalat sırasında oluşabilecek maliyetli hatalara karşı son derece önemli bir sigortadır.

Çatı Kornişleri Depo Projeleri İçin Uygunluğu ve Yapısal Bütünlüğü Sağlama

Depo kiriş sistemleri açısından yapısal standartlara uyum, isteğe bağlı değildir. Mühendislerin, sabit yükten hareketli yüklere ve çevresel faktörlere kadar her şeyin IBC kuralları ile ASCE 7 spesifikasyonlarına uygun olduğunu kontrol etmeleri gerekir. Ağır malzeme depolayan depolar için alt başlık gerilimini kontrol etmek son derece önemlidir. Sorun sadece normal koşullar altında yapıların dayanıklı olup olmadığını sağlamakla kalmaz; aynı zamanda ani değişim gösteren kuvvetler sırasında arızaların önlenmesini de içerir. Bu yapıların imalatı ve montajı sırasında kaynakların yeterince güçlü olduğunu, paslanmaya karşı koruyucu kaplamaların doğru şekilde uygulandığını ve yangına dayanıklı malzemelerin ASTM standartlarına uygun olduğunu düzenli olarak kontrol etmek zorunludur. İnşaat tamamlandıktan sonra kiriş sisteminin sağlığını korumak adına yaklaşık iki yılda bir kontroller yapılmalı, metalde oluşan gerilme çatlakları, korozyon başlangıcı ya da zaman içinde aşınan malzeme gibi işaretler izlenmelidir. Tüm hesaplamalar, malzeme test sonuçları ve bağımsız laboratuvar raporları, ileride uygunluğu doğrulama ihtiyacı duyulabilecek kişiler için güvenli bir yerde muhafaza edilmelidir. Ve kabul edelim ki, uzun vadeli başarı, montajdan sonraki süreçte neler olduğunun dikkatle izlenmesine büyük ölçüde bağlıdır. Özellikle karlı bölgelerde çatılarda biriken kar miktarına ve yapının rüzgâr kaldırma kuvvetine karşı direncine özel dikkat gösterilmelidir. İnanılmaz ama gerçek: sıcaklıkta tek bir santigrat derece farkı bile kirişlerin bükülme ve esneme oranını yaklaşık yüzde 0,5 etkileyebilir.

SSS

Depo kiriş tasarımını etkileyen ana yük türleri nelerdir?

Depo kiriş tasarımını etkileyen ana yük türleri, ölü yükler, hareketli yükler ve kar birikmesi, rüzgar uplift'i ve depremsel koşullar gibi çevresel yükleri içerir.

Ölü yükün hesaplanması, depo kiriş tasarımı için neden önemlidir?

Ölü yükü hesaplamak çok önemlidir çünkü çatı montajından, purlinlerden ve kalıcı tesisatlardan kaynaklanan sabit aşağı yönlü basınçları içerir ve bu da doğrudan deponun yapısal bütünlüğünü etkiler.

Çevresel yükler bölgeye göre nasıl değişiklik gösterebilir?

Kar yükü gibi çevresel yükler bölgeye bağlı olarak önemli ölçüde değişebilir (örneğin Michigan'da 30 psf iken Teksas'ta 5 psf) ve sahaya özgü iklim koşullarına göre analiz edilmelidir.

Hareketli yükler, depo çatı kiriş tasarımı açısından hangi rolü oynar?

Canlı yükler, depolama rafı, HVAC üniteleri ve bakım personeli gibi geçici veya hareketli ağırlıklardan oluşur ve kafes sistemlerinin ek dinamik yükleri taşıyabilmesini sağlamak için kritik hususlardır.

ASCE 7 gibi standartlara uyum neden önemlidir?

ASCE 7 gibi standartlara uyum, yapısal bütünlüğü ve güvenliği sağlamak açısından hayati öneme sahiptir çünkü bu standartlar çevresel ve bina özelindeki koşullara göre uyarlanmış yük hesaplamaları ve tasarım spesifikasyonları için rehberlik sağlar.