Uzay Kafes Çatı Sistemleri ve Konstrüksiyonları

Uzay kafes çatı sistemler, doğru eksenli çubuklar ile bunların birleştiği mafsallı düğüm noktalarından oluşan üç boyutlu taşıyıcı sistemlerdir. Çok büyük açıklıkları örtmek için düzenlenen, bütün elemanları birbirine bağlı bu sistemler her doğrultuda bir bütün olarak çalışan ‘üç boyutlu kafes’ şeklinde de tanımlanır. Bu sistemlerde kullanılan malzemeler son derece hafif olup malzeme tüketimi ile kullanılan hacim arasında oldukça uygun bir oran bulunmaktadır.

Uzay kafes sistemler yapılarda büyük açıklıkların kolonsuz ve hafif bir strüktür ile geçilmesini sağlayarak işlevsel olarak yapıların daha esnek ve kullanışlı olmasını sağlamıştır. Uzay kafes sistemler, birbirlerine düğüm noktalarından bağlı, basit çekmeye ya da basınca çalışan doğrusal çubuklar ağından kurulu düzenlerdir. Bu çubuklar düzeni, üzerine etkiyen dış yükleri iki doğrultuda mesnetlere ileten ve boşluğun organize edilmesi ilkesine göre üretilen çağdaş sistemlerdir. Statik yararları açısından, bu sistemler diğer bir çok taşıyıcı sistemlere oranla çok daha hafiftirler. Sabit yüklerin azlığı sadece çatıda değil, alt sistem öğeleri ile temellerde kendini göstermekte, buna bağlı olarak maliyet önemli ölçüde azalmaktadır.

Büyük açıklıkların geçilmesinde eskiden kullanılan ön gerilmeli beton, klasik çelik makas sistemleri veya benzeri sistemler yerine artık daha ucuz ve uygulaması daha kolay olan uzay kafes sistemleri kullanılmaktadır. Bu sistemler kare, dikdörtgen, poligon ve daire şeklindeki mekanlara uygun örtü biçimleri oluşturulabilmektedir.

Uzay kafes sistemleri donatı yerleşiminde de yararlılıklar sağlayabilmektedirler. Elektrik, sıhhi tesisat, havalandırma kanalları klima, iklimleme sistemleri gibi donatılar, bu sistemlerin oluşum ilkesinden doğan boşluklarda kendilerine kolaylıkla yerleşim alanı bulabilmektedir. Bu donatılar her doğrultuda yer alabilmektedirler. Elektrik bağlantıları çubukların içinden geçirilerek de yapılabilmektedirler. Gün ışığı sağlanması aynı boşluklarda pencere öğeleri oluşturmak suretiyle kolayca çözümlenebilmektedir.

Uzay Kafes Sisteminin Avantajları

Her iki yönde de yük aktaran yapılardır
Yüksek dereceden hiperstatik olmaları nedeniyle daha güvenlidirler
Prefabrikasyona uygun yapılardır.
Etkin kalite kontrolü ile üretimleri yapılır ve montaj kolaylığı ile zaman kazandırır.
Her türlü kaplamaya uygun sistemlerdir.
Modüler ve hafif olmaları nedeniyle çok büyük açıklıkların geçilmesine olanak salarlar.
Çelik, paslanmaz çelik ve alüminyum gibi değişik malzemelerden üretilirler.
Sökülüp yeniden kurulabilirler.
Hem üst yapıda hem alt yapıda ekonomi sağlarlar.
Geometrisi tanımlanan her türlü biçimi oluşturabilirler.

Uzay Kafes Sistemlerinin Kullanıldığı Yerler

Endüstri yapıları
Spor salonları
Yüzme havuzları
Kongre ve fuar merkezleri
Sergi ve müze binaları
Sinema ve tiyatro salonları
Gösteri merkezleri, Hava Limanları
Çok büyük açıkların geçileceği stadyumlar
Hangarlar

UZAY SİSTEM İMALAT BİLGİLERİ

Düğüm Noktaları

Uzay kafes sistemlerde çubukların birleşim noktaları küre formunda ve sıcak dövme ile şekillendirilmiş çelik malzemelerdir.
Kürelere projenin gerektiği kadar civata deliği açılıp diş çekilebilir.
Sistemin çubuk elemanlarının uçlarındaki civataların kürelerde açılan bu deliklere bağlanması ile sistem örülür ve tamamlanır

Çubuk elemanlar

Çubuklar, iki ucuna konik elemanların gazaltı kaynak kullanılarak birleştirildiği borulardan oluşurlar. Borular siyah su borularıdır. Kullanım yüklerine göre St37, St44, St52 özelliklerinde olabilirler.
Konik elemanlar aracılığı ile sistemde oluşan çekme ve basınç kuvvetleri düğüm noktalarına iletilir. Malzeme özellikleri en az boru kalitesinde olur.

Uzay kafes sistem boruları TS 301/3 ve DIN 2440’a uygun olarak imal edilen orta seri dikişli borulardan projesine göre aşağıda çapları ve et kalınlıkları belirtilen borulardan oluşmaktadır

Anma Çapı	Dış Çap	Et Kalınlığı	Alan
¾”	26.9 mm	2.65 mm	2.02 cm2
1″	33.7 mm	3.25 mm	3.11 cm2
1 ¼”	42.4 mm	3.25 mm	4.00 cm2
1 ½”	48.3 mm	3.25 mm	4.60 cm2
2″	60.3 mm	3.65 mm	6.50 cm2
2 ½”	76.1 mm	3.65 mm	8.31 cm2
3″	88.9 mm	4.05 mm	10.80 cm2
4″	114.3 mm	4.50 mm	15.52 cm2
4″	114.3 mm	5.40 mm	18.47 cm2
5″	139.7 mm	4.85 mm	20.55 cm2
5″	139.7 mm	5.40 mm	22.78 cm2
6″	165.1 mm	4.85 mm	24.42 cm2
6″	165.1 mm	5.40 mm	27.09 cm2

Boru kesitleri tayin edilirken boruların emniyetli olarak taşıyabileceği kuvvetler aşağıda gösterildiği gibi hesaplanmaktadır.

Boru dış çapı	D
Et kalınlığı	t
Boru iç çapı	d=D-2t
Kesit alanı	F=3.14*(D2-d2)/4
Atalet momenti	I=3.14*(D4-d4)/64
Atalet yarıçapı	i=(I/F)½
Çubuk boyu	s
Narinlik derecesi	s/i
Burkulma katsayısı	w
Çekme çubuklarında	Pmax=σcm*F
Basınç çubuklarında	Pmax=σcm*F/w

Civata, Somun ve Pimler

Civatalar, konik elemanlar içinde dönebilen ve sistemde oluşan çekme kuvvetlerini karşılayan, dişsiz kısmında delik olan ve dişli kısmıyla küreye bağlanan elemanlardır. Tamamen uluslararası ve yerel şartnamelere göre uzay çatı imalatı yapılan civatalar statik hesap ile boyutlandırılır. Yapılan hesaplara göre 8.8, 10.9 veya 12.9 kalitesinde kullanılırlar.
Civataların kafalarında imalatçısını ve kalitesini bildiren yazı veya işaretler vardır.
Civataların kürelere bağlanabilmesi için dişsiz, uzun ve yan yüzünde oluk bulunan özel somunlar kullanılır. Bu somunlar anahtar ağzı ve deliklerine göre adlandırılırlar (19/13, 30/22 gibi). Malzemesi en az St37’dir. Statik sistemdeki oluşan basınç kuvvetlerine göre boyutlandırılırlar. Hesaplanan kuvvetin büyüklüğüne göre malzeme kalitesi de artabilir.
Civatalarda ve somunlarda bulunan deliklere takılarak civataların dönmesini sağlayan elemanlar pim olarak adlandırılırlar. Pimlerin taşıyıcı hiçbir fonksiyonu yoktur

Aşıklar, eğim dikmeleri ve dereler

Kaplamaların bağlandığı profiller aşık olarak adlandırılırlar. Uzay sistemin üzerine eğim dikmeleriyle gerekli yükseklikte bağlanırlar.
Uzay kafes çatılarla aynı renk olabileceği gibi farklı renklerde de boyanabilir. Kutu kesitli, C kesitli, U kesitli profillerden imal edilebilirler.
Malzemeleri St37 olan aşıklara da çubuk elemanlara uygulanan temizlik, boya ve galvaniz işlemi uygulanır.
Kaplamanın eğimini veren yükseltme parçaları da eğim dikmeleridir. Eğim yüksekliğine, bağlandığı küre çapına göre farklı boylarda olur.
Dereler, üst başlık veya alt başlık hizasında, gizli veya açığa yerleştirilebilir. Galvanizli ve boyalı sacdan gerekli boyutlarda bükülerek imal edilirler.

Kaplama

Kaplamalar cinsi, çatının bulunduğu iklim veya kullanım amacı vb. gibi şartlara bağlı olarak belirlenir. Kenetli sac veya alüminyumdan çift kat, yerinde uygulamalı izolasyonlu olabileceği gibi hazır sandviç panel veya tek katlı ve izolasyonsuz ya da renkli, şeffaf, polikarbonat vb. seçeneklerle uygulanabilir.

Korozyona Karşı Koruma

1.Galvaniz Kaplama

Uzay sistem elemanları (çubuklar, aşıklar, eğim dikmeleri vb.) özel asit banyolarında yağ ve pastan arındırılır. Daha sonra galvaniz havuzlarına batırılarak ~80 mikron kalınlığında kaplama yapılır.
Daldırma galvaniz yapılacak borulara çift taraflı delik açılır. Böylece boruların iç yüzeyleri de kaplanmış olur.
Daldırma galvaniz yapılan borulara –eğer boya yapılmayacaksa- civataları deliklerden içeri atılarak pimlenir, paketlenerek sevkedilmeye hazır hale gelir.
Boyanacaksa aynı işlemler boyadan sonra yapılır.
Elektrogalvaniz işlemi civata, küre gibi diş açılan parçalara uygulanır. Asit banyolarında temizlenen elemanların dişlerinin özelliklerini bozmayacak şekilde 10~20 mikron arası elektoliz yöntemiyle kaplanır. Bu yöntem somunlara ve mesnet elemanlarına da uygulanabilir.

2. Boya

Eğer galvaniz kaplama üzerine boya yapılmayacaksa, uzay sistem elemanları çeşitli kimyasal banyolarla yağ ve pastan arındırıldıktan sonra boyanın iyi nüfus etmesini sağlamak için fosfat banyosuna tabi tutulur.
Temizlenen çubuk elemanlar yüksek evsaflı polyester toz boya ile boyanır. Boyama işlemi sırasında karboksil ihtiva eden polyester tozu elektrostatik bir alan içinde bu elemanların üzerlerine püskürtülür. Bu toz boya 2008C’lik fırında pişirilerek sertleştirilir. Bu işlem sonunda çubuk elemanın tüm yüzeylerini kaplayan düzgün, parlak ve 80 mikron kalınlığında bir boya tabakası oluşur.
Boya renkleri RAL kataloğundan seçilir. Bütün renkler uygulanabilir. Çeşitli tonlarda mat ,yarı mat, yarı parlak ve tam parlak yüzeyli tonlar sağlanabilir.
Somunlar ve küreler de diğer elemanlar gibi aynı veya farklı renklerde boyanabilir.
Elektrostatik toz boya, darbelere çok dayanıklıdır uzun ömürlüdür. Bu boya –508C ile +2808C arasındaki ısılara dayanıklı olup, ultraviyole ışınlarına karşı da mukavemetlidiir.
Yaş boya uygulanacaksa, aynı temizlik işlemlerinden geçirilen elemanlara kuru film kalınlığı en az 40~50 mikron olacak şekilde boya uygulanır.
Yangına dayanıklı boya ile boyanacak elemanlara da aynı işlemler uygulanır.

Uzay Çatı Montaj:

Ankrajların ve Mesnet Plakalarının Tespiti :

İmalat projelerinde belirtilen ankraj tipleri ve plakaları hazırlanır. Oturma planına göre tespit edilmiş yerlerde henüz beton dökülmemişse Ankraj plakaları demirlere kotunda bağlanır sonra beton içinde kalacak şekilde beton dökülür. Beton dökülmüş ise Ankrajlar kimyasal dübeller yardımı ile mevcut betonun üzerine yerleştirilirler.

Çelik Elemanların İmalatı ve Montajı :

Uzay çatı küre ve çubukları bu konuda uzmanlaşmış elemanlar tarafından projesine uygun olarak yerde veya havada örülerek yapılır. Yerde yapılan bölüm, vinçler yardımıyla kaldırılıp yerine konur. Havada örülerek montaja devam edilir. Ya da sistemin tamamı yerde örülür ve vinç ile yerine konur.

Kontroller :

Tüm işlemler yetkili personel tarafından kontrol altında standartlara uyularak gerçekleştirilir. Montaj işlemi bittikten sonra kontrolleri yapılır en son işlem olarak mesnet kaynakları yapılır ve çatı teslim edilir.