Lisans Bitirme Projesi

Proje Amacı

Proje kapsamında yapı bilgileri ve şematik normal kat planı verilen 6 katlı çelik ofis binasının sistem krokilerinin hazırlanması, betonarme döşemelerin trapez sac ile birlikte boyutlandırılması, tali döşeme kirişlerinin yerleştirilme planı ile boyutlarının belirlenmesi, yapının ön boyutlandırılması yapılarak sonlu eleman programlarından biri (SAP 2000) ile modellenmesi ve ikincil mertebe etkilerin de ele alınması amacıyla non-linear analiz yapılması beklenmektedir. Gerçekleştirilen analize ilişkin ayrıntılı bilgiler sonraki bölümlerde yer almaktadır. Elde edilen iç kuvvetlere bağlı olarak ÇYTHYE 2018 ve TBDY 2018 gereğince yapı elemanlarının boyutlandırılması, yapı elemanlarının birleşimlerinin teşkil edilmesi amaçlanmaktadır. Bununla birlikte yapının inşası süresince çalıştırılacak kişi sayısının ve günlük çalışma sürelerinin belirlenmesi, kullanılacak iş makinalarının belirlenmesi, inşa sürecine ilişkin iş planı yapılması, metrajın yapılması ve dolayısıyla yapı maliyetinin belirlenmesi hedeflenmektedir.

Proje Bilgileri

Proje kapsamında zemin katı ile birlikte toplamda altı kattan oluşan çelik çerçeveli ofis binası ele alınmıştır. Yapı, İstanbul ili Kadıköy ilçesinde yer almaktadır. Bölgedeki zemin sınıfı ise ZD olarak belirtilmiştir.

Tablo 1: Proje kapsamında verilen bilgiler

Kat yüksekliği ise zemin katta 4 metre, diğer katlarda 3.5 metredir. Döşeme sistemi olarak kalıp olarak trapez sacın kullanıldığı betonarme döşeme sistem kullanılmıştır.
Çelik ofis binası tasarımında kullanılacak malzemelere ait karakteristik özellikler ve analizlerde ele alınacak yükler Tablo 2’de belirtilmiştir.

Tablo 2: Kullanılacak malzeme özellikleri ve tasarım yükleri

Proje kapsamında gerçekleştirilecek çalışmalar ise aşağıda kısaca belirtilmiştir.

Bina Taşıyıcı Sistemi

Proje kapsamında ele alınacak Şekil 1’de normal kat sistem planı verilen çelik ofis bina iki doğrultuda farklı taşıyıcı sistemden oluşmaktadır. Yapı X doğrultusunda süneklik düzeyi yüksek dışmerkez çaprazlı çelik çerçevelerden oluşurken, Y doğrultusunda süneklik düzeyi yüksek merkezi çaprazlı çelik çerçevelerden oluşmaktadır. Proje kapsamında ele alınacak Şekil 2.1’de normal kat sistem planı verilen çelik ofis bina iki doğrultuda farklı taşıyıcı sistemden oluşmaktadır. Yapı X doğrultusunda süneklik düzeyi yüksek dışmerkez çaprazlı çelik çerçevelerden oluşurken, Y doğrultusunda süneklik düzeyi yüksek merkezi çaprazlı çelik çerçevelerden oluşmaktadır. Belirtilen çerçeve sistemler TBDY 2018 9.8’de tanımlanmış ve sistemlerin tasarım koşulları belirtilmiştir.
Döşeme sistemi çelik kirişlere mesnetlenen trapez profilli sac levhalar ile oluşturulmuştur. Betonarme döşemenin kirişler ile bağlantısı çelik ankrajlarla sağlanmaktadır. Bunun sonucunda kirişlerin yanal olarak tutulu olması sağlanır ve katta rijit diyafram etkisi sağlanmaktadır. Kirişlerin ve merkezi çaprazların her iki ucundaki bağlantılar moment aktarmayan (mafsallı); dışmerkez çaprazların kolon-kiriş bağlantıları moment aktarmayan (mafsallı), kiriş bağlantıları moment aktaran şekilde tasarlanmıştır.
Bina taşıyıcı sistem elemanlarının boyutlandırılmasında, Çelik Yapıların Tasarım, Hesap ve Yapım Esaslarına Dair Yönetmelik (ÇYTHYE 2018) 2018 ve Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği (TBDY 2018) 2018 kullanılmıştır.
Bina taşıyıcı sisteminin yapısal analizleri, ayrıntıları ÇYTHYE 2018 6.3’te açıklanan genel analiz yöntemi kullanılarak gerçekleştirilecektir. Buna göre, göreli kat ötelemeleri ve sehim kontrollerinde azaltılmamış eleman rijitlikleri esas alınırken, taşıyıcı sistemi oluşturan elemanların gerekli dayanımları azaltılmış eleman rijitlikleri ve ikinci mertebe etkileri göz önünde tutularak elde edilecektir. İkinci mertebe etkilerinin elemanların gerekli dayanımına etkisi, ayrıntıları ÇYTHYE 2018 6.5’te açıklanan yaklaşık ikinci mertebe analizi yapılarak dikkate alınmaktadır. Bu proje kapsamında yapısal analiz programı SAP 2000 kullanılarak lineer olmayan (non-linear) analiz gerçekleştirilerek iç kuvvetler elde edilmiştir. Analiz ve boyutlandırma hesaplarında, ayrıntıları ÇYTHYE 2018 5.3.1’de açıklanan Yük ve Dayanım Katsayıları ile Tasarım Yöntemi (YDKT) kullanılacaktır.

Elemanların Boyutlandırılması

Ön boyutlandırma gerçekleştirildikten sonra yapı SAP 2000 yapısal analiz programında oluşturulmuş, deprem ve rüzgar yükleri belirlenmiştir. Gerekli yük kombinasyonları SAP 2000 yapısal analiz programında tanımlanarak lineer olmayan analiz yapılmış ve boyutlandırmada kullanılacak ikinci mertebe etkileri içeren iç kuvvetler elde edilmiştir. En ekonomik sistemin oluşturulmasına özen gösterilmiş ve birçok iterasyon gerçekleştirilmiştir. Bu kapsamda kolon, kiriş ve dışmerkez çapraz elemanların iki katta bir değiştirilmesi; merkezi çapraz elemanların her katta değiştirilmesi kararlaştırılmıştır. İterasyonların tamamlanmasıyla birlikte kararlaştırılan enkesitlere bağlı olarak sistemin son durumunu yansıtan çeşitli değerler aşağıda yer almaktadır.
*Elemanların boyutlandırılmasında mekanizma durumları göz önüne alınmıştır.

Tali Kirişler

Tali kirişlerin boyutlandırılması düşey yükler altında dayanım ve işletme yükleri altında kullanılabilirlik sınır durumu kontrolleri gerçekleştirilerek tamamlanır. Aşağıda gerçekleştirilen işlemler sırasıyla gösterilmiştir. İşlemler sonucunda tali kiriş enkesitinin IPE 300 olmasına karar verilmiştir.

1. Narinlik
   a. Başlık
   b. Gövde
2. Kompaktlık
   a. Başlık
   b. Gövde
3. Eğilme dayanımı tahkiki
4. Kesme dayanımı tahkiki
5. Kullanılabilirlik sınır durumu tahkiki

Merkezi Çaprazlı Çelik Çerçeve Çaprazları

İki ucu mafsallı olarak mesnetlenen çapraz elemanlara ait dayanım kontrolü, TBDY 2018 9.6.3’e göre verilen koşullar ve TBDY 2018 9.2.5’te deprem etkisi içeren yük birleşimleri dikkate alınarak, ikinci mertebe etkilerin göz önüne alınması suretiyle hesaplanan en elverişsiz iç kuvvetler (gerekli dayanımlar) altında yapılacaktır. Bu elverişsiz kuvvetler SAP 2000 yapısal analiz programı üzerinden lineer olmayan yük kombinasyonları altında modelin analiz edilmesiyle elde edilmiştir. Gerçekleştirilen kontroller aşağıda yer almaktadır.

1. λ_hd sınır değeri tahkiki
   a. Başlık
   b. Gövde
2. Narinlik
   a. Başlık
   b. Gövde
3. Eksenel basınç kuvveti dayanımının belirlenmesi
4. Eksenel çekme kuvveti dayanımının belirlenmesi

Elde edilen iç kuvvetler altında katlara bağlı olarak çaprazların Etki/Kapasite oranları aşağıda yer almaktadır.

Tablo 3: Merkezi çaprazlı çelik çerçeve çaprazlarının Etki/Kapasite oranları

Merkezi Çaprazlı Çelik Çerçeve Kolonları

Mekanizma durumlarından elde edilen en elverişsiz iç kuvvetler, merkezi çaprazlı çelik çerçeve kolonlarının boyutlandırılmasında kullanılmıştır. Gerçekleştirilen kontroller aşağıda yer almaktadır.

1. Çaprazların mekanizma durumlarının hesabı
2. Çaprazların mekanizma durumlarından kaynaklı kolonlarda oluşacak eksenel kuvvetlerin hesabı
3. Yalnızca artırılmış deprem etkilerinden kaynaklanan eksenel kuvvetlerin belirlenmesi
4. Yalnızca artırılmış deprem etkilerinden kaynaklanan eksenel kuvvetlerin, mekanizma kuvvetleri ile karşılaştırılması
5. λ_hd sınır değeri tahkiki
   a. Başlık
   b. Gövde
6. Narinlik
   a. Başlık
   b. Gövde
7. Kolon eksenel basınç kuvveti dayanımının belirlenmesi
   a. Kolon eğilmeli burkulma dayanımının belirlenmesi
   b. Kolon burulmalı ve eğilmeli burkulma basınç dayanımının belirlenmesi
8. Eksenel çekme kuvveti dayanımının belirlenmesi

Boyutlandırma işlemi tamamlandıktan sonra kararlaştırılan enkesitlere ait Etki/Kapasite oranları aşağıda yer almaktadır.

Tablo 4: Merkezi çaprazlı çelik çerçeve kolonlarının Etki/Kapasite oranları

Merkezi Çaprazlı Çelik Çerçeve Kirişleri

Çaprazların, ortasına bağlandığı kirişlerin boyutlandırılmasında mekanizma durumlarından elde edilen en elverişsiz iç kuvvetler; çaprazların, kiriş-kolon düğüm noktasına bağlandığı kirişlerin boyutlandırılmasında yük birleşimlerinden elde edilen en elverişsiz iç kuvvetler kullanılmıştır. Gerçekleştirilen kontroller aşağıda yer almaktadır.

1. λ_hd sınır değeri tahkiki
   a. Başlık
   b. Gövde
2. Narinlik
   a. Başlık
   b. Gövde
3. Kiriş tasarım basınç dayanımının belirlenmesi
4. Kiriş tasarım eğilme momenti dayanımının belirlenmesi
5. Kiriş kesme kuvveti dayanımının belirlenmesi
6. Birleşik etkiler altında uygunluk kontrolü

Boyutlandırma işlemi tamamlandıktan sonra kararlaştırılan enkesitlere ait Etki/Kapasite oranları aşağıda yer almaktadır.

Tablo 5: Merkezi çaprazlı çelik çerçeve kirişlerinin Etki/Kapasite oranları

Dışmerkez Çaprazlı Çelik Çerçeve Kirişlerinin Bağ Kirişi Bölümünün Boyutlandırılması

Boyutlandırmada TBDY 2018 9.2.5’te verilen deprem etkilerini içeren yük birleşimlerinden ötürü bağ kirişlerinde oluşan en elverişsiz iç kuvvetler kullanılmıştır. Gerçekleştirilen kontroller aşağıda yer almaktadır.

1. λ_hd sınır değeri tahkiki
   a. Başlık
   b. Gövde
2. Narinlik
   a. Başlık
   b. Gövde
3. Bağ kirişinin tasarım eğilme momenti dayanımının belirlenmesi
4. Bağ kirişinin kesme kuvveti dayanımının belirlenmesi
5. Bağ kirişinin dönme açısının kontrolü
6. Rijitlik (berkitme) levhalarının boy ve yerleşimlerinin belirlenmesi

Boyutlandırma işlemi tamamlandıktan sonra kararlaştırılan enkesitlere ait Etki/Kapasite oranları aşağıda yer almaktadır.

Tablo 6: Dışmerkez çaprazlı çelik çerçeve kirişlerinin bağ kirişi bölümünün Etki/Kapasite oranları

Dışmerkez Çaprazlı Çelik Çerçeve Kirişlerinin Bağ Kirişi Dışında Kalan Kiriş Bölümünün Boyutlandırılması

TBDY 2018 gereğince bağ kirişinin plastikleşmesi durumunu ele alarak elde edilen iç kuvvetlere bağlı olarak boyutlandırma gerçekleştirilmiştir. Gerçekleştirilen kontroller aşağıda yer almaktadır.

1. λ_hd sınır değeri tahkiki
   a. Başlık
   b. Gövde
2. Narinlik
   a. Başlık
   b. Gövde
3. Eksenel basınç kuvveti dayanımının belirlenmesi
   a. Eğilmeli burkulma dayanımının belirlenmesi
   b. Burulmalı ve eğilmeli burkulma basınç dayanımının belirlenmesi
4. Tasarım eğilme momenti dayanımının belirlenmesi
5. Kesme kuvveti dayanımının belirlenmesi
6. Birleşik etkiler altında uygunluk kontrolü

Boyutlandırma işlemi tamamlandıktan sonra kararlaştırılan enkesitlere ait Etki/Kapasite oranları aşağıda yer almaktadır.

Tablo 7: Dışmerkez çaprazlı çelik çerçeve kirişlerinin bağ kirişi dışında kalan kiriş bölümünün Etki/Kapasite oranları

Dışmerkez Çaprazlı Çelik Çerçeve Çaprazlarının Boyutlandırılması

TBDY 2018 gereğince bağ kirişinin plastikleşmesi durumunu ele alarak elde edilen iç kuvvetlere bağlı olarak boyutlandırma gerçekleştirilmiştir. Gerçekleştirilen kontroller aşağıda yer almaktadır.

1. λ_hd sınır değeri tahkiki
   a. Başlık
   b. Gövde
2. Narinlik
   a. Başlık
   b. Gövde
3. Eksenel basınç kuvveti dayanımının belirlenmesi
4. Tasarım eğilme momenti dayanımının belirlenmesi
5. Eksenel çekme kuvveti dayanımının belirlenmesi
6. Birleşik etkiler altında uygunluk kontrolü
7. Kesme kuvveti dayanımının belirlenmesi

Boyutlandırma işlemi tamamlandıktan sonra kararlaştırılan enkesitlere ait Etki/Kapasite oranları aşağıda yer almaktadır.

Tablo 8: Dışmerkez çaprazlı çelik çerçeve çaprazlarının Etki/Kapasite oranları

Dışmerkez Çaprazlı Çelik Çerçeve Kolonlarının Boyutlandırılması

TBDY 2018 gereğince bağ kirişinin plastikleşmesi durumunu ele alarak elde edilen iç kuvvetlere bağlı olarak boyutlandırma gerçekleştirilmiştir. Gerçekleştirilen kontroller aşağıda yer almaktadır.

1. Bağ kirişinin kesme etkisinde akma (plastikleşme) durumu için kapasite hesabı
2. Bağ kirişinin mekanizma durumlarından kaynaklı kolonlarda oluşacak eksenel kuvvetlerin hesaplanması
3. En elverişsiz iç kuvvetleri veren yük birleşiminin elde edilerek yük birleşimi içerisindeki yalnızca düşey etkilerin oluşturduğu iç kuvvetlerin elde edilmesi
4. Tasarım büyütme katsayısının hesaplanması
5. Yalnızca düşey etkilerden gelen eksenel kuvvet ile tasarım büyütme kaysayısı ile artırılmış mekanizma kuvvetinden gelen eksenel kuvvetin toplanması
6. λ_hd sınır değeri tahkiki
   a. Başlık
   b. Gövde
7. Narinlik
   a. Başlık
   b. Gövde
8. Kolon eksenel basınç kuvveti dayanımının belirlenmesi
   a. Kolon eğilmeli burkulma dayanımının belirlenmesi
   b. Kolon burulmalı ve eğilmeli burkulma basınç dayanımının belirlenmesi
9. Eksenel çekme kuvveti dayanımının belirlenmesi

Boyutlandırma işlemi tamamlandıktan sonra kararlaştırılan enkesitlerin basınç kuvveti etkisindeki Etki/Kapasite oranları aşağıda yer almaktadır.

Tablo 9: Dışmerkez çaprazlı çelik çerçeve kolonlarının Etki/Kapasite oranları

Sadece Düşey Yükleri Taşıyan Çerçeve Sistem Kirişleri

Sadece düşey yükleri taşıyan çerçeve sistem kirişlerinde oluşan en elverişsiz iç kuvvet değerleri SAP 2000 yapısal analiz programından elde edilmiş ve bu değerlere bağlı olarak boyutlandırma işlemi gerçekleştirilmiştir. Kullanılabilirlik sınır durumu da göz önüne alınmıştır. Belirtilen elemanların boyutlandırılmasında sadece düşey yükler etkili olduğu için tüm katlarda aynı enkesit, IPE 450, kullanılmıştır. Gerçekleştirilen kontroller aşağıda yer almaktadır.

1. λ_hd sınır değeri tahkiki
   a. Başlık
   b. Gövde
2. Narinlik
   a. Başlık
   b. Gövde
3. Tasarım eğilme momenti dayanımının belirlenmesi
4. Kesme kuvveti dayanımının belirlenmesi
5. Kullanılabilirlik sınır durumu tahkiki

Sadece Düşey Yükleri Taşıyan Çerçeve Sistem Kirişleri

Sadece düşey yükleri taşıyan çerçeve sistem kirişlerinde oluşan en elverişsiz iç kuvvet değerleri SAP 2000 yapısal analiz programından elde edilmiş ve bu değerlere bağlı olarak boyutlandırma işlemi gerçekleştirilmiştir. Çaprazlı çelik çerçevelerde olduğu gibi iki katta bir enkesit değişikliğine gidilmiştir. İlk iki katta HE 400 B, üç ve dördüncü katta HE 360 B, beş ve altıncı katta ise HE 340 B enkesit kullanılması kararlaştırılmıştır. Gerçekleştirilen kontroller aşağıda yer almaktadır.

1. λ_hd sınır değeri tahkiki
   a. Başlık
   b. Gövde
2. Narinlik
   a. Başlık
   b. Gövde
3. Eksenel basınç kuvveti dayanımının belirlenmesi
   a. Eğilmeli burkulma dayanımının belirlenmesi
   b.Burulmalı ve eğilmeli burkulma basınç dayanımının belirlenmesi

Detay Hesapları

Projenin bu bölümünde elemanların birleşimlerinde teşkil edilecek tüm birleşim hesapları gerçekleştirilmiş ve paftalar oluşturulmuştur. Tüm işlemler yönetmelikler kapsamında gerçekleştirilmiş ve tüm birleşimlerin dayanım kontrolleri gerçekleştirilmiştir. Aşağıda ana başlıklar halinde tasarımları gerçekleştirilen birleşimler yer almaktadır. Yazının başında bulunan lisans bitirme projesinin bir bölümünü içeren pdf’te bulunan “İçindekiler” bölümünde alt başlıklar da yer almaktadır.

Yukarıda belirtilen işlemlere ek olarak yapının radye temel hesabının da yapılmasıyla tüm tasarım süreci tamamlanmış bulunmaktadır. Merkezi ve dışmerkez çaprazlı çelik çerçeveler bulunması dolayısıyla yapı temeline etkiyen kesme kuvvetleri kirişsiz radye temel kullanımını zorlaştırmış; 1.5 metre civarında radye temel yüksekliğini zorunlu kılmıştır. Bu durumun önüne geçmek ve maliyeti indirgemek amacıyla kirişli radye temel tasarımı gerçekleştirilmiştir.

Building Information Modelling (BIM)

PMBOK’6 kapsamında gerçekleştirilmesi ve araştırılması gereken kavramlar belirlenmiş; gerekli araştırmalar gerçekleştirilmiştir. Proje kapsamında bizden beklenenlere bağlı olarak kendimize bir iş planı oluşturarak inşa iş planı, metraj ve maliyet hesabı gerçekleştirilmiştir.

Yapı AutoDesk Revit’21 üzerinde LoD 300 olarak modellenmiş ve metraj bilgisi direkt olarak Revit üzerinden elde edilmiştir. Buna ek olarak elemanların birim fiyatları Çevre ve Şehircilik Bakanlığının 2021 yılı için yayınlamış olduğu rayiç fiyat tablosundan alınarak katlara ve yapı elemanlarına bağlı olarak yapının malzeme maliyeti elde edilmiştir.

Yapının inşa süresince gerçekleştirilecek iş kalemleri ve her iş kalemi için verimlilik (AdSa) değerleri oluşturulmuştur. Kullanılacak makinalar da belirlenmiştir. Yapının inşasının 6 ay içerisinde tamamlanması için olabilecek en uygun iş planının çıkarılması amaçlanmış ve bu doğrultuda eş zamanlı olarak uygulanabilecek iş kalemleri de belirlenmiştir. Sonrasında belirlenen iş kalemlerini gerçekleştirecek usta ve işçilerden oluşan ekipler oluşturulmuş; her iş kalemi için kat bazında ve toplamda ne kadar süre gerektiği hesaplanmıştır. Bu verilere bağlı olarak bir iş planı oluşturulmuş ve eş zamanlı olarak çalışması gereken maksimum usta/işçi sayılarının belirlenmesiyle birlikte ekipler arasında geçişler planlanmış; buna bağlı olarak iş planı revize edilmiştir. İş planının oluşturulması süresinde şantiye koşulları da göz önüne alınmış ve imalat sırası buna bağlı olarak belirlenmiştir. Planlamada “Finish to Start”, “Start to Start”, “Finish to Finish” tipi bağlantılar kullanılmıştır. İş planının belirlenmesinde Excel ve MS Project kullanılmıştır. MS Project üzerinde tüm çalışanların ücretleri ile makine ve diğer ücretler de (poz numaralarına bağlı olarak) tanımlanmış; şantiye maliyeti -yapı elemanları maliyeti hariç- elde edilmiştir.

Proje süresince kazı, dolgu ve mobilizasyon da dahil olmak üzere toplamda 30489 adam saatlik iş gerçekleştirilecek ve bu işlerin Finist to Start olarak yapılması durumunda, oluşturulan ekipler sayesinde proje 146 iş günü sürecektir. Planlamanın daha verimli olması için “Start to Start” ve “Finish to Finish” parametrelerini de kullandığımızda proje 63 kalem işin planlanmasıyla 124 iş gününde tamamlanmaktadır.

AutoDesk Revit’21 üzerinde oluşturulan model, metraj ve maliyet tabloları ile MS Project’te oluşturduğumuz iş planının Naviswork programında birleştirilmesiyle birlikte projenin 4D modeli elde edilmiştir.

Sonuç olarak yapı elemanlarının toplam maliyeti 2.9 milyon; çalışan, işçilik ve araç-gereç (makina) maliyeti 580 bin ₺ maliyet elde edilmektedir. Bununla birlikte yapının ince iş maliyeti de hesaplanmış ve bu değer de 1.1 milyon ₺ olarak elde edilmiştir. Dolayısıyla kaba inşaatın toplam maliyeti 3.5 milyon ₺, ince inşaatla birlikte yapının toplam maliyeti 4.6 milyon ₺ olmaktadır. Dolaylı maliyetler ve yaklaşık %10 kar ile birlikte belirtilen projenin fiyatı yaklaşık olarak 5.5 milyon ₺ olmaktadır.

Aşağıda yapının 4D modeli yer almaktadır.