Çelik Yapı İmalat Kontrolü ve Montajında Dikkat Edilmesi Gerekenler

Çelik yapılar Türkiye’de bugüne kadar ağırlıklı olarak Sanayi yapılarında uygulanmış olsa da son yıllarda bazı Okul, Hastane ve Alış Veriş Merkezi projelerinde çelik yapıların eskiye göre daha sık kullanıldığı anlaşılmaktadır. Konut, Rezidans türü çok katlı yapılarda ise çeliğin ana taşıyıcı sistem olarak kullanılması maalesef henüz yok denecek kadar azdır.

Malzeme sevki yapılan Çelik Konstrüksiyon malzemelerin uzman personeler tarafından hızlı bir şekilde montajının tamamlanması ve iş tesliminin yapılması son derece önemlidir. Her koşulda montaj sürecinin İş sağlığı ve Güvenliği Yönetmeliklerine uygun ve konu ile ilgili gerekli sertifikalara sahip teknik personeller tarafından yürütülmesi yaşanabilecek olumsuzlukları en aza indirmeyi sağlamaktadır.

Çalışanların mesleki yeterlilik, yüksekte çalışma vs sertifikalarına sahip tüm iş makinelerinin yıllık fenni muayeneleri her yıl düzenli yetkili firmalar tarafından yapılmış ve herhangi bir teknik aksaklığın yaşanmaması için her türlü önlemin alınmış olması gerekmektedir.

Aşağıda sanayi yapılarından başlamak üzere çelik yapıların şantiyede montajı uygulamalarında dikkat edilmesi gereken hususlar açıklanmıştır:

Çelik yapı taşıyıcı elemanları atölyede imal edilip, taşınabilecek boyutlarda bir araya getirilmiş parçalar halinde şantiyeye getirilmekte ve montajı yapılmaktadır.

İlk montajı yapılacak elemanlar kolonlardır. Kolonlar betonarme temeller üzerine ankraj bulonları ile bağlanmaktadır. Şantiyede kolon montajına başlamadan önce ilk yapılacak iş, şantiyeye gelen ankraj bulonlarının çaplarının ve malzeme kalitesinin kontrolü olmalıdır. Sonrasında yapılacak iş, bu bulonların bina boyuna ve enine aks kesişim noktalarındaki betonarme soket üst kotuna, doğru aks aralıklarında yerleştirilebilmesi için şablon plakalar hazırlanması olmalıdır.

Şablon plakalar mafsallı kolonlar için ince (5 mm) levhalardan imal edilebileceği gibi; çok sayıda ankraj bulonu ihtiva eden ankastre kolonlar için kutu profiller ile teşkil edilmiş ankraj grup şablonları hazırlanmalı ve bunlar kalıba, topoğrafik aletler kullanılarak hassas bir şekilde yerleştirilmeli ve sabitlenmelidir.

Ankraj elemanlarının, betonarme demirlere kaynaklanarak sabitlenme yolu tercih edilmemeli, ahşap kalıplara veya takviye elemanlarına çivi veya kenetlenme elemanları ile tutturulmalıdır.

Ankraj bulonlarının beton kenarına mesafesi, standartların verdiği değerlerden (6d) daha küçük yapılabilmektedir. Bu durum normalde sistemin tamamının montajı tamamlandığında krenli bir yapıda kolonlara kren yatay kuvvetleri, rüzgar veya deprem yatay kuvvetleri etkileri iletildiğinde, beton ankraj bulonu kenarından çatlayarak, ankraj bulonu ile kolon arasındaki aderans yok olmakta, çekme yükü aktaramaz hale gelebilmektedir.

Ankraj bulonları emniyet açısından taban plakalarına çift somunlu bağlanmalı ve ikinci somunun üzerinde en az bir somun yüksekliği kadar pay kalmalıdır. Bazen ankraj diş boyunun yeterli olmaması nedeniyle bu payın hiç kalmadığı veya ancak bir somunun takılmasına izin verecek kadar kalmadığı durumlara rastlanmaktadır.
Ankrajlarla beraber kalıba yerleştirilmesi gereken ikinci eleman kayma kaması kutularıdır. Bunlar kayma kaması boşluğunu sağlayacak şekilde ve beton dökümü sonrası kolay çıkabilecek şekilde detaylandırılmalıdır.

Bir bölüm ankrajın tamamlanıp betonlarının dökülmesinden sonra çelik kolon montajına başlanabilir.

Çelik kolon montajı yapılabilmesi için kolon taban plakalarının altında birer ilave somun bulunması, kolon taban kotlarının altına ilave şimler yerleştirilmesi kolon kotunun ayarlanmasında faydalı olacaktır.
Çelik kolonların taban plakalarına kaynakları, projesine uygun yapılmalıdır. Genelde ana kolon profilleri taban plakasına kaynak ağzı açılmış küt kaynaklar veya kalınlığı hesapla elde edilmiş köşe kaynaklarla bağlanır. Kolon montajından evvel bu kaynakların projeye uygunluğu mutlaka kontrol edilmelidir.

Taban plakalarının altında kot ayarlanması yapıldıktan sonra, farklı kalınlıkta levhalardan imal edilmiş şim parçaları yerleştirilmeli ve kalan boşluklar büzülmeyen harç ile (non-shrink grout) doldurulmalıdır

Taban plakalarının altları, şartnamelere uygun olmayan herhangi bir vasıfsız harç ile doldurulmasına izin verilmemelidir.

Bazı hallerde işin hızlı yürümesi için ankraj bulonlarının tamamının somunları takılmadan veya çerçeve kolonlarının ara bağlantıları yapılmadan diğer kolonların montajına geçilmektedir. Bu durumda da henüz çapraz veya çerçeve montajı tamamlanmamış olduğu için arada çıkan kuvvetli bir fırtınada veya küçük depremlerde bu kolonlar devrilebilmektedir.

Kolon ekleri şartnamelerin öngördüğü şekilde taban plakasının veya kat döşemesinin hizasından itibaren en az kat yüksekliğinin 1/3’ü kadar uzakta teşkil edilmelidir.

Köşe kaynağı veya tam penetrasyonlu olmayan küt kaynakla yapılan eklerde bu uzaklık 1,2 m den az olmayacaktır.

Kolon eklerinin mesnet bölgelerine yakın yerlerde yapılmasına izin verilmemelidir.

Çelik kolonların bir bölümünün montajı yapıldıktan sonra arkadan bir ekip ile duvar çaprazı, çerçeve kirişleri montajına geçilmelidir. Sanayi tipi tek katlı yapılarda, yapının boyuna yönünde yatay yükler genelde merkezi veya dış merkez çaprazlı perdeler kullanılarak temele iletilecek şekilde tasarlanır ve uygulanır.

Bilhassa mafsallı kolon-temel birleşimi olan yapılarda mutlaka düşey çapraz veya çerçeveler tamamlanarak montaja devam edilmelidir.

Duvar çaprazlarının montajında çapraz boyları hatalarına rastlanıldığında, deliklerin ovalleştirilmesi suretiyle bağlantı yapılmaya çalışılmaktadır.

Deliklerin şartnamelerin verdiği toleransların üzerinde büyütülmesine izin verilmemelidir.

Yapının enine yönü ise kolonlarla birlikte moment çerçevesi oluşturan çatı makası veya dolu gövdeli çerçeve kirişleri ile teşkil edilir.

Moment aktaran kolon kiriş birleşimleri statik hesaplarda verilmiş ve uygulaması aynı bu şekilde yapılmış olmalıdır.

Bu birleşimlerde kolon kiriş bağlantısı da çok yüksek ve kalın alın levhaları çıkması halinde bunlar, kat yüksekliğini veya hacimlerin tam kat yüksekliğinde kullanımının sınırlanmasını gerektireceğinden, tam penetrasyonlu kaynaklı alt üst başlık levhaları ile ek teşkili tercih edilmelidir. Ayrıca bu tür yapılarda çatı kotundan evvel bir kren kirişi seviyesi de bulunabilir ve boyuna yönde kolonların üzerinde yer alan konsola oturan genelde tek açıklık geçen basit kiriş tarzında ve çeşitli yük taşıma kapasitelerine sahip kren kirişleri yer alabilir.

Çatı çerçeve kirişlerinin veya kren kirişlerinin montajlarının yapılabilmesi için kolonlar arasında boyuna yönde yer alan duvar çaprazlarının da bağlanmış olması ve kolon ankrajlarının temele bağlantısını sağlayan taban plakası altındaki şimlerinin yerleştirilmiş ve ankraj somunlarının sıkılmış olması gerekir.

Bu şartlar yerine getirilmeden montaja başlanırsa boyuna yönde kren kirişlerinin, enine yönde çerçeve kirişlerinin montajında problem yaşanır.

Örnek olarak bir uygulamada çatı makasının kolonlar üzerine bağlanması sırasında, kolonlar arasının olması gereken proje ölçüsünde daha kısa kalması nedeniyle kolon başları çektirme ile gerdirilerek bağlanmış olduğu; Montaj sonrası yapı üzerine düşey yükler geldiğinde bu bağlantı cıvatalarında kesme kuvveti kapasitesinin aşılmış olması nedeniyle çatının çökmesine sebep olduğu görülmüştür.

Kolonları çaprazlarla bağlanmış; enine yönde bir kısım çatı makasları veya çerçeve kirişleri montajı tamamlanmış yapı bölümlerinde yapının bir ucundan aşık ve çatı çaprazları montajına başlanır.

Aşıklar genel olarak 2 açıklıklı sürekli kiriş, uzay aşık olarak basit kiriş veya gerber kirişi olarak hesaplanmış ve projelendirilmiş olabilir. Bunların seçilen taşıyıcı sistem modellerine uygun olarak çatı kirişleri üzerine bulonlarla bağlanması gerekir.

Mümkün olduğunca çatı makasları veya kirişleri üst başlık düzleminde, sürekli kiriş teşkil edilmesi amacıyla kaynaklı aşık ekinden kaçınılmalı; süreklilik eklerinin de bulonlarla yapılması tercih edilmelidir.  Aşıklar aynı zamanda deprem veya rüzgar yükleri etkisinde çatı düzleminde teşkil edilen yatay çaprazların dikmesi olarak basınç aktarırlar. Bu nedenle çatı kirişleri ile bağlantılarında bu husus da dikkate alınarak detay hesaplanmış olmalı ve uygulanmalıdır. Aşıklarda yanal burkulma meydana gelmemesi için zayıf yönde tutularak, burkulma boylarının şartnamelere uygun hale getirilmiş olmasına özen gösterilmelidir. Aşıklar çatı eğimi doğrultusundaki burkulma boylarını azaltmak için askı çubukları ile 1/3 noktalarından bağlanmış olmalıdır.

Çatı çaprazları üst başlık düzleminde çatı kirişlerine üzerindeki bağlantı levha deliklerine bağlanmayabilir, bunlar ovalleştirilerek büyütülmek istenir. Bunlara izin verilmemelidir.

Çatı çaprazlarının ortadaki kesişme noktası tam aşığın altına gelmediğinden çapraz eki aşık alt başlığına bağlanamaz. İki çapraz açıklıkta bir yerde kendi aralarında birbirine bağlanır. Bu durumda çapraz burkulma boyu için verilen sınır değerleri aşılacağı için kesiti yetersiz kalır. Ayrıca kendi zati ağırlığı etkisi ile düşey yer değiştirmesi sınır değerleri aşılmış olur. Bu durumda iki aşık arasına ilave bir eleman konularak çapraz birleşimi bu ilave elamanın altında yapılmalı veya çapraz sistemi değiştirilmelidir.

Çelik yapı eleman kesitlerindeki genişlik, yükseklik veya boy toleransları için TS – ENV 1090-1’e (sayfa 44) bakılmalıdır.

Kaynak kalitesi, kaynak kalınlıkları ve bulon öngerme kontrolü Türk Loydu, S&Q Mart, Bureau Veritas gibi 3. parti firmalara kontrol ettirilmelidir.

Çelik katlı otopark, Alışveriş Merkezi, Okul, Hastane veya çok katlı konut yapılanının çelik taşıyıcı profiller kullanılarak dizayn edilmiş olması halinde dikkat edilmesi gereken hususlar aşağıda açıklanmıştır:

Bu tarz yapılar genellikle düşeyde ortada bir betonarme çekirdek ve etrafında çelik kolonlar ile tasarlanmış; yatay düzlemde ise kompozit döşeme olarak teşkil edilmiş çelik kirişlerin taşıyıcı olarak kullanılması şeklinde uygulanmaktadır. Genelde bu tür yapılarda kolon kesitleri HEB, HEM ve HD profilleri gibi kalın gövde ve flanşları olan yüksekliği az elemanlar ile, kiriş kesitleri betonarme döşemeler ile kompozit olarak çalıştığı için HEA, IPE gibi gövde ve flanşları daha az kalın olan profiller ile teşkil edilir.
Yapıda pencereler olması nedeniyle yatay yükler, çaprazlı perdeler yerine moment çerçeveleri veya betonarme çekirdek perdeleri ile taşınır. Burada kolon ve kiriş birleşimleri deprem yönetmeliğinde verilen denenmiş kabul görmüş detaylar ile yapılmış olmalıdır. Kolon ekleri çok kalın flanşlı ve gövdeli profiller kullanılmış olması nedeniyle, bulonlu ek levhaları ile değil yerinde tam penetrasyonlu kaynak ile yapılması daha uygun olacaktır. Kompozit döşemelerde stud çivilerinin projeye uygun boyutlarda ve aralıklarda yapıldığı kontrol edilmelidir.
Uzun ve büyük hacim tutan elemanların montajında mutlaka bir kaldırma ekipmanı kullanılmalıdır. Elemanın taşınacağı yerler önceden hesaplanmalı ve ona göre tespit edilmelidir.

H profilleri ile yapılmış çapraz detaylarında bu profillerin iki levha arasına bağlanması durumunda yükseklik toleransı dolayısıyla sığmama durumu oluşmaktadır. Mümkün mertebe bu tür detaylardan kaçınılmalı veya ara mesafeyi 3-5 mm fazla bırakarak kalan boşluk şim ile doldurulmalıdır.
Ekipmanların tüm bulonlarının sıkıldığı kontrol edildikten sonra yerden kaldırma işlemi yapılmalıdır.
Genel olarak çelik uygulama projeleri tamamlandıktan sonra, gerek mimari projelerde, gerekse teknolojik projelerde yapılan değişiklikler çelik taşıyıcı sistemi etkilediğinden, çelik uygulama projelerinin de revize edilmesi gerekmektedir.

Burada şantiye mühendislerinin dikkat etmesi gereken husus, en son revizyonlu projelerin imalat ve montajda kullanılmasını sağlamaktır.

Bazı hallerde statik sorumlu mühendislerin hesapladığı ve uygulama projelerinde kullandığı detayları, çelik konstrüksiyon taşeronları imalat kolaylığı açısından daha kolaylık getirecek diye değiştirerek uygulamak istemektedirler. Bilindiği üzere günümüzde çelik imalat projeleri üç boyutlu Tekla Programı kullanılarak üretilmektedir. İmalatçının uygulamayı daha hızlı yapması için de bu Tekla modeli, tüm düğüm noktası birleşimleri yapılmış olarak İşverenin veya Müteaahidin talebiyle, İmalatçıya değişiklik yapılabilir formatta verilmek zorunda kalınmaktadır. Bu durum son derece sakıncalı olup imalat ve montaj sonunda yapıda aşırı deformasyonlar veya belli bölgelerde göçmeler meydana gelse bu durumdan kimin sorumlu olacağı ortada kalmaktadır.