Peru Çelik Çatı Makas Projesi Malzeme Listesi ve Yapısal Yük Analizi

Huachipa, Lima Çelik Çatı Makas Projesi - Malzeme Listesi ve Yapısal Yük Analizi

 

 

Bu proje Huachipa, Lima, Peru'da bulunmaktadır ve çelik çatı makas sisteminin (çelik kolonlar ve duvar bileşenleri hariç) tasarımı ve inşasına odaklanmaktadır. Çatı güneş panelleriyle donatılmıştır ve tasarım, Peru yerel bina kurallarına sıkı sıkıya uygundur. Projenin temel parametreleri şu şekilde özetlenebilir:

Toplam İnşaat Alanı: 8.900 ㎡

Toplam Uzunluk: 109 m

Toplam Genişlik: 85 m (çok açıklıklı düzensiz yerleşim)

Açıklık Boyutları (85m yönünde, eşit olmayan açıklıklar): 13m, 17m, 25m, 28m (maksimum açıklık: 28m)

Kafes Aralığı (Bölme Aralığı): Yaklaşık 22m

Çatı Konfigürasyonu: Yaklaşık 4.400 ㎡ güneş paneli (fotovoltaik sistem) ile donatılmıştır

Yapısal Kapsam: Çelik kolonlar ve duvar çerçeveleri hariç, yalnızca çatı makas sistemi (makaslar, destekler, bağlantı çubukları, aşıklar)

Geçerli Kodlar: Peru yerel bina kodları

 

 

Yük analizi, Huachipa, Lima'nın gerçek çevresel koşullarına dayanmaktadır ve Peru'daki E.030 (Sismik Kod), E.050 (Rüzgar Yükü Kodu) ve E.070 (Kar Yükü Kodu) kurallarına sıkı sıkıya uymaktadır. Tüm yükler endüstriyel binaların önem derecesine (önem faktörü U=1.0) göre hesaplanır.

 

 

Huachipa, Lima, yüksek-yoğunluklu sismik alan olan Peru'nun Sismik Bölgesi 4'te yer almaktadır. Spesifik sismik parametreler aşağıdaki gibidir:

Sismik Bölge: Bölge 4, Z=0.45g (en yüksek yer ivmesi)

Saha Toprak Türü: S1 (sert toprak), zemin katsayısı S=1.0

Sismik Etki: Çatı makas sistemi, yatay sismik kuvvetlere direnmek için yeterli sismik sağlamlık gerektirir. Kafes bağlantıları ve destek sistemi, sismik etki altında yapısal stabiliteyi sağlamak için muhafazakar bir şekilde tasarlanmalıdır.

 

 

Lima bir kıyı kentidir ve Huachipa bölgesi kıyı rüzgarlarından etkilenir. Rüzgar yükü parametreleri aşağıdaki şekilde belirlenir:

Temel Rüzgar Basıncı: 0,55–0,65 kN/㎡

Rüzgar Etkisi: Çatıda bulunan güneş panelleri rüzgar emme ve rüzgar titreşim etkisini arttırır. Çatının şekil katsayısı, güneş panellerinin rüzgar yükü dağılımı üzerindeki etkisini hesaba katacak şekilde uygun şekilde güçlendirilmiştir.

Rüzgar Direnci Gereksinimi: Çatı makasları, aşıklar ve destek sistemi, rüzgar emişine ve pozitif rüzgar basıncına dayanabilmeli, yapısal hasar veya aşırı deformasyon olmamalıdır.

 

 

Huachipa, Lima, yıl boyunca kar yağışı olmayan tropik bir kıyı iklimine sahiptir. Bu nedenle temel kar yükü şu şekilde belirlenir:

Temel Kar Yükü S₀: ≈ 0 kN/㎡

Not: Yapısal tasarımda ilave kar yükü dikkate alınmamıştır ancak çatı drenaj sistemi su birikimini önleyecek şekilde tasarlanmıştır (kısmi düzgün yüke eşdeğer).

 

 

Toplam çatı yükü, ölü yük, güneş paneli yükü ve hareketli yükün toplamıdır ve sıradan endüstriyel atölyelerinkinden önemli ölçüde daha yüksektir. Spesifik hesaplama aşağıdaki gibidir:

Çatı Ölü Yükü (-çatı kaplamasının öz ağırlığı + aşıklar): ≈ 0,30 kN/㎡

Güneş Paneli Yükü (güneş panelleri + destekler): ≈ 0,18–0,22 kN/㎡

Bakım Canlı Yükü: 0,50 kN/㎡ (Peru endüstriyel bina standartlarına uygun olarak)

Toplam Çatı Yükü: ≈ 0,98–1,02 kN/㎡

Not: Güneş paneli sisteminin stabilitesini sağlamak için çatı makaslarının ve aşıkların sapması L/200 (L, kafes kirişlerin veya aşıkların açıklığıdır) dahilinde kontrol edilmelidir.

 

Malzeme seçimi Peru'nun yerel çelik standartlarına ve proje yükü gereksinimlerine göre yapılır ve dayanıklılık, sismik performans ve maliyet-etkinliğine odaklanılır. Detaylı malzeme listesi aşağıdaki gibidir:

 

 

Çelik Sınıfı: Çin Standardı Q355B/Q235B (ASTM standardında A36'ya eşdeğer), iyi mukavemet ve sünekliğe sahip, yüksek sismik alanlar için uygundur.

Bölüm Türü:

Üst Akor ve Alt Akor: H-kesitli çelik - açıklık ve yüke göre seçilir, kesit boyutu aralığı: H300×150×6×8 ila H400×200×8×10 (farklı açıklıklara göre ayarlanır: 13m/17m/25m/28m).

Ağ Üyeleri: Açılı çelik veya I-kesitli çelik - kesit boyutu aralığı: L75×5 - L100×8 (13m/17m açıklıklar için); L100×8 ila L125×10 (25m/28m açıklıklar için).

Bağlantı Yöntemi: Bağlantı için yüksek-mukavemetli cıvatalar (10,9 sınıfı), güvenilir bağlantı ve sismik direnç sağlar.

İşlem: 80μm Epoksi çinko-zengin astar boya ile

 

 

Çelik Sınıfı: Çin Standardı Q235B

Kesit Tipi: Yatay kuvvetlere (sismik, rüzgar) direnmek ve kafes kiriş sisteminin stabilitesini korumak için kullanılan yuvarlak çelik (φ16–φ22) veya açılı çelik (L63×5–L80×6).

Düzenleme: Destek, sabit bir yanal kuvvete-direnç sistemi oluşturacak şekilde dönüşümlü olarak çapraz-destek ve çapraz destekle birlikte 2–3 kafes kiriş aralıklarla ayarlanır.

İşlem: 80μm Epoksi çinko-zengin astar boya ile

 

 

Çelik Sınıfı: Çin Standardı Q235B

Bölüm Tipi: Makaslar arasındaki yatay gerilimi aktarmak ve çatının genel stabilitesini sağlamak için kullanılan yuvarlak çelik (φ20–φ25) veya çelik boru (φ89×4–φ114×4).

İşlem: 80μm Epoksi çinko-zengin astar boya ile

 

 

Çelik Sınıfı: Çin Standardı Q235B

Bölüm Tipi: C-kesitli çelik veya Z-kesitli çelik (güçlendirilmiş tip, güneş paneli yüküne uygun), kesit boyutu aralığı: C160×60×20×2,5 ila C220×70×20×3,0 (aşık aralığına ve güneş paneli yüküne göre ayarlanmış).

Aralık: Yaklaşık 1,5–2,0 m, aşıkların çatı kaplaması ve güneş panellerinin toplam yükünü aşırı deformasyon olmadan taşıyabilmesini sağlar.

Arıtma: Galvaniz 275kg/m³

 

 

Yüksek-mukavemetli Cıvatalar: 10,9 kalite, kafes kirişlerin ve desteklerin kesit boyutuna uygun, korozyon önleyici-işleme tabi tutulmuş (sıcak-daldırma galvanizleme).

{0}Kendiliğinden kılavuzlanan Vidalar ve Perçinler: Aşıkları, çatı kaplamasını ve güneş paneli desteklerini bağlamak için kullanılan, korozyona-dayanıklı paslanmaz çelik (304 kalite).

Korozyon Önleyici-Kaplama: Lima'nın nemli kıyı ortamına uyum sağlamak ve hizmet ömrünü garanti etmek amacıyla tüm çelik bileşenler için sıcak{-daldırma galvanizleme (çinko katman kalınlığı 80μm'den büyük veya eşit).

 

Proje parametreleri, yük analizi ve malzeme seçimine dayalı olarak, Huachipa, Lima'nın yüksek sismik gereksinimleri ve güneş panellerinin ek yükü dikkate alınarak çatı makas sisteminin çelik tüketimi (yalnızca) aşağıdaki şekilde tahmin edilmektedir.

 

 

Lima'daki 28m maksimum açıklık, 22m kafes aralığı, güneş paneli ağır yükü ve yüksek sismik yoğunluk koşulları birleştirildiğinde çatı makas sisteminin çelik tüketim endeksi aşağıdaki şekilde belirlenir:

Çatı Makasları + Destek + Bağlantı Çubukları: 18–22 kg/㎡

Çatı Aşıkları (güçlendirilmiş tip): 8–11 kg/㎡

Toplam Çelik Tüketim Endeksi: 26–33 kg/㎡ (Peru yasa gerekliliklerine uygun olarak, tahmin için 30 kg/㎡'lik ihtiyatlı bir orta-üst değer benimsenmiştir)

 

 

Toplam Çelik Tüketimi=Toplam İnşaat Alanı × Çelik Tüketim Endeksi ÷ 1000

Hesaplama: 8.900 ㎡ × 30 kg/㎡ ÷ 1000=267 ton

 

 

Ekonomik Optimize Edilmiş Tasarım (hafif yük, geliştirilmiş optimizasyon): ≈ 230 ton

Geleneksel Muhafazakar Tasarım (Peru yasalarına ve Lima sismik gereksinimlerine uygun): ≈ 265–270 ton

Yüksek Yük / Yüksek Sismik / Sıkı Büyük-açıklıklı Tasarım: ≈ 290 ton

 

 

Yukarıdaki çelik tüketimi, çelik kolonlar, duvar çerçeveleri ve güneş paneli destekleri hariç, yalnızca çatı makas sistemini (kirişler, destek, bağlantı çubukları, aşıklar) içerir.

Çelik kolonların eklenmesi durumunda toplam çelik tüketimi 10–13 kg/㎡ artacak ve toplam çelik tüketimi yaklaşık 340–400 ton olacaktır.

Ayrıntılı tasarım tamamlandıktan sonra gerçek çelik tüketiminde ±%10 dalgalanma olabilir ve bu dalgalanma esas olarak kesit boyutlarının ve bağlantı yöntemlerinin ayrıntılı ayarlanmasından etkilenir.

Sismik Tasarım: Çatı makas sistemi Peru Kanunu E.030'a (Sismik Bölge 4) uygun olarak tasarlanmalı ve sismik güvenliği sağlamak için aşırı optimizasyona izin verilmemelidir.

Güneş Paneli Yükü: Güneş paneli sistemine zarar gelmemesi için güneş paneli alanındaki aşıklar ve kirişlerin üst kirişleri güçlendirilmeli ve sapma kontrolü daha sıkı (L/200 dahilinde) olmalıdır.

Korozyon Önleme Gereksinimi-Lima'nın kıyıdaki nemli ortamına uyum sağlamak ve yapının hizmet ömrünü uzatmak için tüm çelik bileşenlerin sıcak-daldırmayla galvanizlenmesi daha iyidir.

Kurallara Uygunluk: Tüm tasarım ve inşaat işleri Peru yerel yasaları RNE / E.030, E.050, E.070 ve ilgili endüstriyel standartlara uygun olmalıdır.

 

 

Ayrıntılı çelik tüketimi, 22 m'lik kafes aralığı ve güneş paneli yükü ile birlikte dört eşit olmayan açıklığa (13m, 17m, 25m, 28m) göre bölünür ve çelik tüketim endeksi açıklık boyutuna göre ayarlanır (açıklık ne kadar büyük olursa endeks o kadar yüksek olur). Özel döküm aşağıdaki gibidir:

Açıklık Boyutu	Açıklık Uzunluğu (m)	İlgili Alan (yaklaşık, ㎡)	Çelik Tüketim Endeksi (kg/㎡)	Tahmini Çelik Tüketimi (ton)	Notlar
1. Aralık	13	2400	25	60	En küçük açıklık, en hafif yük; kısmi güneş paneli kapsama alanı
2. Açıklık	17	2450	28	68.6	Orta açıklık, orta yük; kısmi güneş paneli kapsama alanı
3. Açıklık	25	2250	32	72	Büyük açıklık, ağır yük; ana güneş paneli kapsama alanı
4. Açıklık	28	1800	35	63	Maksimum açıklık, en ağır yük; ana güneş paneli kapsama alanı
Toplam	83 (açıklıkların toplamı)	8900 (toplam inşaat alanı)	30 (ortalama endeks)	263.6	Yuvarlama nedeniyle toplam tahminden hafif sapma (±%2)

Not: Her bir açıklığın karşılık gelen alanı, 8900 ㎡'lik toplam alana ve her bir açıklığın toplam genişlikteki (85 m) oranına dayalı olarak tahmin edilmiştir; bu yalnızca referans amaçlıdır. Gerçek alan ve çelik tüketimi detaylı tasarım çizimlerine tabi olacaktır.

 

Ana Ana Çatı Kirişleri (H-Bölümler)

- G200×750×12×6 mm

- G250×750×25×6 mm

- G350×750×25×9 mm

- G200×400×16×6 mm

 

İkincil Üyeler

- Aşıklar: Z305×76×19×3,0 mm

- Yatay/Yan Destek: 2"×2"×3/16" çelik açı

 

 

2.1 Ana Çatı Yapısı

- Kafes sistemi:

18–22 kg/m² → **160,2 – 195,8 ton**

- H-kiriş sistemi (derin bölümler, 22 m aralık, PV yükü):

24–30 kg/m² → **213,6 – 267,0 ton**

 

2.2 Destek Sistemi

- Kafes:

2,5–4,0 kg/m² → **22,3 – 35,6 ton**

- H-ışını:

3,5–5,0 kg/m² → **31,2 – 44,5 ton**

*Nedeni: H-kirişlerin doğal burulma sertliği daha azdır; daha fazla destek gerekiyor.*

 

2.3 Aşıklar

- Her iki sistem de:

Z305 aşıklar, aynı yükleme ve aralık

8–11 kg/m² → **71,2 – 97,9 ton**

*Hem kafes hem de H kirişli çatılar için neredeyse aynı.*

 

2.4 Toplam Çelik Ağırlık Karşılaştırması

- Kafes çatı toplamı:

254 – 329 ton

-H-kirişli çatı toplamı:

316 – 409 ton

 

 

3.1 Kafes Sistemi

- Davranış: Üçgenleştirilmiş eksenel kuvvetler (yalnızca çekme/sıkıştırma).

- Sertlik: Yüksek geometrik sertlik, uzun açıklıklar ve sapma kontrolü için iyidir (PV için kritiktir).

- Stabilite: Desteklemeye daha az bağımlı; Üçgen desenden gelen doğal stabilite.

- Sismik performans: İyi enerji dağıtımı, hafiflik, daha düşük atalet.

- Aralık verimliliği: **25–28 m'lik açıklıklar** için son derece verimli.

 

3.2 H-Beam Sistemi

- Davranış: Bükme + kesme + eksenel kuvvetler.

- Sertlik: kg başına daha düşük bükülme verimliliği; Kafes sapmasını eşleştirmek için daha derin/daha ağır bölümlere ihtiyaç vardır.

- Kararlılık: Yanal burulmalı bükülmeye eğilimli; daha sık destek gerektirir.

- Sismik performans: Daha yüksek öz ağırlık sismik talebi artırır.

- İnşa edilebilirlik: Daha basit imalat ve montaj, ancak daha ağır bileşenler.

 

 

 

benzerlikler

- Her ikisi de aynı çatı yüklerini destekler (ölü + PV + canlı + rüzgar).

- Aşık boyutu, aralığı ve ağırlığı aynıdır.

- Her ikisinin de Peru sapma sınırlarını (PV için L/200) karşılaması gerekir.

- Her ikisi de Huachipa, Lima için E.030, E.050, E.070'i takip ediyor.

 

Farklılıklar

1. Kuvvet mekanizması:

- Kafes: Yalnızca eksenel kuvvetler → yüksek verimli.

- H-profil: Bükülme kontrollü → malzeme açısından daha az verimli.

2. Çelik tüketimi:

- Ana yapı: H-profil %+25 ile %+40 arası çelik kullanır.

- Destek: H-kirişin %+30 ila %+40 daha fazla desteğe ihtiyacı var.

- Aşıklar: Hemen hemen aynı.

3. Açıklık performansı:

- Kafes: 25–28 m'lik açıklıklar için üstündür.

- H-kiriş: Sapmayı kontrol etmek için ağır bölümler gerektirir.

4. Sismik davranış:

- Kafes: Daha hafif, daha düşük atalet, Bölge 4'te daha iyi performans.

- H-kiriş: Daha ağır, daha yüksek sismik yük.

5. Maliyet ve inşaat:

- Kafes: Daha fazla işçilik, daha az malzeme.

- H-kiriş: Daha az işçilik, daha fazla malzeme.

 

 

- Kafes sistemi:

Daha verimli, daha hafif çelik kullanımı, uzun açıklıklar ve yüksek deprem bölgeleri için daha iyidir.

Toplam çelik: 254 – 329 ton.

 

-H-kiriş sistemi:

Daha kolay inşaat ancak önemli ölçüde daha ağır.

Toplam çelik: 316 – 409 ton.