TST 12-kemerler

KEMERLER
Kemerler
Kemerler en kesit ölçüleri uzunluklarına oranla
küçük olan eğri eksenli taşıyıcı sistemlerdir.
Kemerin en kesit ölçüleri kullanıldığı malzemeye
bağlıdır. Kargır malzeme çelik veya ahşaba oranla
daha büyük en kesitler gerektirir. Tarihsel
gelişimde taş veya tuğladan yapılmış yığma
kemerler pencere ve kapı açıklıklarını aşmak için
kullanıldı. Geleneksel yapılarda kemerler kargır
olup üzerlerindeki duvar ağırlıkları ile yüklüydü.
Günümüzde ahşap, çelik, betonarme v.b. malzeme
kullanılarak büyük salonlar ve köprüler gibi büyük
açıklıklar ekonomik olarak geçinebilmektedir.
Kemerler
Salonlarda tutkallı ahşap kemerler yaklaşık 100 m ye kadar
betonarme kemerlerde yaklaşık 50 m ye kadar açıklıklarda
kullanılmıştır. Kemer köprüler 400 m ye kadar açıklılarda
uygulanmışlardır.
Kemer köprü tarafından taşınan yükler çoğu zaman düz bir
yüzeye etkir. Bu yüzey kemerin üstünde ise düşey doğrultuda
yerleştirilmiş basınç çubukları ile kemere bağlanır.
Kemer köprü taşıyıcı sistemi
Kemerler
Geometrik açıdan zincir eğriliği kemerin çıkış noktasıdır
İki ucundan mesnetleşen ip kendi ağırlğı altında sarkarak ip
(zincir) eğrisi oluşturur. Bu durumda sarkan ipte sadece çekme
gerilmesi bulunur. Aynı geometri etki eden yük doğrultusu
değiştirilmeden ters döndürülürse ve esnek malzeme ip yerine
başka bir basınca dayanıklı(rijit) bir malzeme kullanılırsa bu
sefer elemanın bünyesinde sadece basınç gerilmesi görülür.
Statikte bu taşıyıcı eleman kemer olarak adlandırılır.
Kemerler
Rijit kemerler binalarda sıkça kullanılır. Kemerle üç
mafsallı iki mafsallı veya ankastre olabilir.Üç mafsallı
kemerler izostatik olduğu için mesnet oturmalarının
oluşabileceği yapı zeminlerinde de kullanılır. Üç mafsallı
kemerler sıcaklık değişiminden ve mesnet oturmalarından
etkilenmez.
Üç mafsallı kemerde yer değiştirmeler
Kemerler
Büyük mekân tasarımları kemerin bulunması ile
başlamıştır. Bir açıklığın tek parça ile geçilmesinin
mümkün olmadığı anlaşınca, bu parçaların yan yana
konarak belli açıklıkların geçilmesine çalışılmıştır.
Bu şekilde, bir açıklığı birbirine dayanarak örten iki
taş parçasından oluşan ilkel kemerler bulunmuştur.
Kemerin biçimi, tüm kuvvetlerin özengilerde
kemerlerin mesnetlerine iletilmesini sağlar. Bu
şekilde mesnet, eğik bir yükle, kendi ağırlığının
bileşkesini taşıyabilecek boyut ve biçimde
tasarlanmıştır.
Kemerler
Ana kemerler çoğunlukla küfeki taşından ye da tugladan,
daha küçük açıklıklı olan dekoratif kemerler ise mermerden
yapılmaktadır. Kemerlerin çoğu gergili durumdadır. Görevleri
esas olarak kubbeyi taşımak, yükü duvarlara yada ana ayaklara
güvenle aktarmaktır.
Kargır kemerlerde yük aktarma diyagramı
Kemerler
Kemerin statik özellikleri geçtikleri açıklığa ve kemer
yüksekliğine bağlı olarak değişir. Kemerin orta çizgisine teğet
olarak düşünülen tepki kuvvetleri yatay ve düşey iki bileşene
ayrılır. Yatay bileşen kemer yüksekliği ile ters orantılı olarak
değişirken düşey bileşen değişmez. Kemer yüksekliği arttıkça
yatay itki kuvveti azalır. Basık kemerlerin uçlarda
dengelenmesi bu nedenle zordur. Basık kemerlerin uçtaki itki
kuvvetini dengelemek için germe (çekme elemanları)
kullanılır. Yada yatay itki kuvveti ağır blok temellerle veya
öngerilmeli kenar kirişleriyle karşılanabilir.
Kemerler
Kemerdeki H yatay mesnet tepkisi ‘mesnet itkisi’ adını alır.
Kemer itkisi kemer açıklığının karesi ve q yükü ile doğru
orantılı olarak artar, kemer yüksekliği arttıkça azalır. Bu
nedenle kemerin öz ağırlığı az ve yüksekliği de büyük
seçilerek kemer itkisi azaltılabilir. Yüksekliği fazla olan sivri
kemerde etkiler yarım daire olana oranla daha küçük olur.
Sivri kemer, yarım daire kemer, basık kemer
mesnet itkileri
Kemerlerde yükün taşınması
Kemerlerde yük aktarma diyagramı
Kemerler
Kemerin oturduğu kolon veya duvarın kemer etkilerini
taşıyamadığı durumlarda kemerin mesnetlerinin arasına bir
gergi koyarak kemer etkisi bu gergi çubuğu tarafından taşınır.
Bu gergi çubuğu çekme kuvvetini taşıyacağı için çekme
dayanımı yüksek bir malzemeden örneğin çelikten
yapılır.Böylelikle kafes sistem benzer şekilde basınç ve çekme
elemanlarının birlikte kullanıldığı kemer-gergi sistemi
oluşturulur.
2.1.Kemer ve kemerde kullanılan öğeler
Kemerler
Kemerlerle açılan boşluklarda kemer eğrisinin geometrisi,
mesnetlerine vereceği itki kuvveti bakımından önemlidir. Bu
itki kuvveti, mesnetlerde düzenlenecek yeterli duvar ye a gergi
ile alınır. Kemer deformasyonu mesnetlerden birindeki yer
değiştirme sonucu ortaya çıkar. Mesnetlerden birindeki itki
yok olduğunda kemer yıkılır. Kemerlerin yan yana
düzenlenmesi, burkulma dayanımı açısından etkilidir. Ancak
kenar kemerde, kemer itkisini zemine iletecek yeterli duvar
bulunmalıdır. Tarihi yapılarda kemer itkisini zemine iletecek
çeşitli düzenler yapılmıştır.
Eski bir kemerde metal gergi
BOZDOĞAN KEMERİ
Kemerler
Geleneksel yapılarda düz, basık, tam (Roma), sivri (Gotik)
sepet kulpu, Bizans usulü, Arap usulü, Füniküler kemer
biçimleri, uygulanmıştır. Kemer seçiminde strüktürel
nedenlerin yanında görsel nedenler de etkili olmuştur.
Kemer formları
Kendi ağırlığı altında a) Minimum; b) maximum)
Kemer Köprüler
Kemer köprülerin özü hareketli yükler dışında eğilmeye çalışma gibi bir
durumun bulunmayışıdır. Yalnız basınç etkisinde bulunurlar ve bu sebepten
dolayı tas dökme çelik, beton gibi çekme dayanımı zayıf yapı
elemanlarından yapılabilirler. Günümüzde tuğla, ahşap, alüminyum ve
dövme çelikten yapılmış kemer köprüler de mevcuttur. Kafes sistemli olan
kemerlerde bazı elemanlarda çekme bulunsa dahi ana elemanlar daima
basınç altındadırlar. Bu ana elemanlar çaprazlara oranla çok daha kalın
kesitlidir.
Öte yandan dijit tahliyeli kemerlerde tabiliye kemerden çok daha
kalındır. Bunun sebebi kemerin sadece basınç zoruna tabi tutulması için
tahliyenin eğilmeye ve burkulmaya çalışmasıdır. Bu tür köprülerde yük
kemere aktarıldığından tabiliye kalınlığı ayni açıklık için gerekli olan tek
açıklıklı basit bir kirişten çok daha incedir. Yani şekilde kemer de tabiliye
tarafından güçlendirildiğinden basit kemerli bir köprü için gerekli çok daha
kalınlıktan aha incedir. Bunlar dikkate alındığında kemer açıklıkları kiriş
açıklıklarından daha fazla olabileceği ortaya çıkar.
Tahliyeli ve Kemerli Köprü
Kemer Köprüler
Kemer köprüler basınca çalışması için tasarlandığından özel
bir eğriliğe sahiptir. Bu eğriliğe “Zincir Eğrisi” denir. Bu eğri
her hangi bir noktada tüm yükler tam denge içinde olacak
şekildedir. Yani eğriyi ne azaltacak yönde ne de arttıracak
yöndedir. Bu eğrinin tam sekli ise ağırlık dağılımı, açıklık
kemer yüksekliği ve mesnetler arası yükseklik farkına bağlıdır.
Asma ve kemer köprüler zincir eğrisine yakın formlara
sahiptir. Kemerlerin bu formları taşıt trafiği için uygun
olmadığından dolayı genellikle üzerine oturtulan veya altına
asılan düz bir tabiliye ile birlikte kullanılırlar
Kemer Köprüler
Kemerler bir anlamda köprü için en basit yapıdır çünkü tas veya kayadan
yapıldığı takdirde kemer formunu oluşturmaktan başka bir şeye ihtiyaç
duyulmaz. Tasların uygun biçimde kesilmesi ve uygun açıların
yakalanması durumunda kendiliğinden dayanak olarak çalışacaklardır.
Sağlam olmayan zeminlerde kemerlerin oturacağı büyük dayanakların
yapılması gereklidir aksi takdirde kemer oturduğu mesnetleri iterek açar ve
formu bozularak dağılır. Yapının dengede olduğu düşünüldüğünde
mesnetlerdeki itme kuvvetlerinin zemin tarafından taşınacağı açıktır. Bu
kuvvetler zeminde çekme, basınç ve kayma kuvvetleri olarak ortaya çıkar.
Mesnetlerde bulunan dayanakların görevi gerilmeyi yayarak zemini
taşıyabileceği sınıra kadar düşürmektir. Bu dayanaklardaki kuvvet zemine
aktarılması geniş bir alan içinde olacağından gerilmeler oldukça düşecektir.
Tek açıklıklı taş kemer köprü
Çift açıklı taş kemer köprü
Kemer köprüler
Kemer Köprülerin Avantajları
Tüm kemer basınç altındadır. Bu basınç dayanaklara aktarılmakta ve
zemin gerilmesi tarafından karşılanmaktadır. Kemerlerde çekmenin
olmayışı basit kirişlere göre çok daha fazla açıklıkların asılabileceği ve
çekme dayanımı olmayan malzemeler ile inşa edilebileceği anlamına
gelmektedir.
Kemer Köprülerin Dezavantajları
Bir kemer tamamen inşa edilmeden kendi basına taşıyıcı değildir bu
yüzden tamamlanana kadar bir kalıp üzerinde durması ye da çıkma
tarzındaki kemerlerin kablo ile asılması gerekmektedir. Beton veya tas
kemerlerin çıkma tarzında inşası mümkün değildir. Büyük kemerlerde
oluşan büyük itki kuvvetlerinin, önemli bir kayma olmadan dayanaklar
tarafından taşınması gereken bir yatay bileşeni vardır. Kemer köprülerin
altından bir yol gediyorsa, temiz yükseklik elde edebilmek için kemer
yuvarlaklığı
daha
geniş
olmak
durumundadır
Kemer köprüler
Kemerlerde daha büyük açıklıkların geçinebilmesi ancak
eğilmeye dayanıklı malzemelerin gelişmesi ile sağlanmıştır.
Yirminci yüzyılın başında beton kemer köprüler kullanılmaya
başlandı.Daha büyük açıklıkların geçinebilmesi ise çelik
köprüler ile mümkün olmuştur.
Dökme Çelikten Yapılan Kafes Sistemli Kemer
Köprüler