Yük türleri: ölü, hareketli, kar, rüzgâr

Açılış sahnesi

Sarıkaya'daki 1974 yapımı apartman yıkılıp yeniden yapılacak ve Cevdet Bey hak sahiplerinin yeni bina için istediklerini topluyor. En uzun madde çatıyla ilgili: düz çatı ortak bir bahçe olsun. Toplantıdan bir liste getirmiş: toprak dolu büyük saksılar, bir çardak, birkaç bank, bir de ikinci kat sakinlerinin istediği yeni bir su deposu. Ilgın listeyi masaya yayınca Selim hemen bir toplam yazmaya başlıyor: saksılar şu kadar, depo şu kadar, insanlar şu kadar. Orhan Bey kalemini tutuyor. «Hepsini aynı sütuna yazma» diyor. «Depo dolduğunda yıllarca orada duracak, insanlar bir akşam gelip gidecek, kar kışın üç gün kalacak, rüzgâr çardağı bir saniyede itip bırakacak. Bunları ayrı ayrı yazmazsan, hangisine ne kadar güvenebileceğimizi de bilemeyiz.»

Bu derste ne olacak

Önceki ders bir kuvveti yönü ve büyüklüğüyle çizmeyi gösterdi. Bu ders o kuvvetlerin nereden geldiğini soruyor. Bir yapıya binen yükler kökenlerine göre ayrılır: yapının kendisinden ve kalıcı parçalarından gelen ölü yük, kullanımla gelip giden hareketli yük ve doğadan gelen kar ile rüzgâr gibi çevresel yükler. Ayrım yalnız bir adlandırma değildir; mühendis her türe farklı bir güven payı verir ve onları farklı biçimlerde bir araya getirir. Bu derste Sarıkaya'daki çatı bahçesinin listesini yük türlerine ayıracak, bir yükün değerinin bir tahminden değil bir standarttan okunduğunu görecek ve bir yük türünü unutmanın neye mal olabileceğini gerçek bir çöküşte izleyeceksin.

Kanıt ne diyor

İki ansiklopedi maddesine ve bir standart dizisinin tanıtımına dayanıyoruz; üçünün de tam metnini okuduk. Türkiye'deki yük değerlerini veren TS 498'in kendisi satın alınarak edinilen bir belge; elimizde olmadığı için ondan tek bir sayı aktarmıyoruz.

Bu üç bilgi yan yana konunca bir sıra oluşuyor. İlki bir yükü kökenine göre adlandırmayı öğretiyor ve şaşırtıcı bir şey söylüyor: kiriş için bir kilonun nereden geldiği önemli değil, ama mühendis için önemli, çünkü ne kadar iyi bilindiği kökenine bağlı. İkincisi doğadan gelen yükün de keyfi bir tahmin olmadığını, yere ve çatının biçimine göre bir standartta hesaplandığını gösteriyor. Üçüncüsü bir sınıfın listeden düşmesinin sonucunu gösteriyor: unutulan yük, binanın en iyi bilinen yüküydü.

Sahada

Orhan Bey listeyi dört sütuna böldürüyor. Birinci sütuna yapının kendisi giriyor: betonarme döşeme, üstündeki şap, su yalıtımı ve koruma tabakası. İkinci sütuna kalıcı olarak eklenecekler: çardağın kendisi, sabitlenmiş banklar, su deposunun boş ağırlığı. Üçüncü sütuna gelip gidecekler: bahçeye çıkan insanlar, taşınabilir saksılar, depodaki su. Dördüncüye doğa: çatıda biriken kar ve çardağı iten rüzgâr. «Birinci ve ikinci sütunu terazide tartabiliriz» diyor Orhan Bey. «Üçüncüyü ve dördüncüyü tartamayız, ancak tahmin ederiz; o tahmini de biz uydurmayız, standart verir.»

Selim depodaki suyun hangi sütuna gireceğinde takılıyor. Depo boşken ölü yük gibi; doluyken tonlarca ağırlık ekliyor ve bu ağırlık bir gün boşalıp bir gün doluyor. Orhan Bey depoyu ikiye ayırtıyor: deponun kendisi kalıcı, içindeki su değişken. Toprak dolu saksılarda da aynı ayrım kuruluyor: kaynak taşınabilir saksıları hareketli yükler arasında sayıyor, ama sakinlerin bir yere koyup yıllarca oynatmayacağı büyük saksıların nasıl sınıflanacağı mühendisin kararına kalıyor. Islak toprak kuru topraktan ağırdır; yağmurdan sonra aynı saksı daha ağır gelir.

Kar ve rüzgâr başka bir dile çevriliyor. Kar yükü yerde biriken karın en büyük değerinden başlıyor ve çatının biçimine, açıklığına ve rüzgârın karı nereye yığacağına göre çatı yüküne çevriliyor. Ilgın çardağın arkasındaki alçak duvarın dibinde karın yığılabileceğini fark ediyor: düz çatının ortası ile duvar dibi aynı yükü taşımayabilir. Rüzgâr ise çardağı yalnız aşağı bastırmıyor, yana itiyor ve altından emerek kaldırabiliyor; bu yük bir sonraki dersin konusu.

Gri alan

Yükleri dört sütuna ayırmak kâğıt üzerinde kolay, sahada sınırları belirsiz. Kaynak saksıları hareketli yük sayıyor, ama yıllarca yerinden oynamayacak, toprak dolu bir ağaç saksısının kalıcı mı değişken mi sayılacağı mühendisin yorumuna açık. Depodaki su, dolu bir kitaplık, bir aileden sonra gelen başka bir ailenin eşyası: hepsi ölü ile hareketli yük arasında bir yerde duruyor. Kaynağın kendisi de ayrımın fiziksel değil, güven hesabı için kurulduğunu söylüyor; bu da sınıflamanın bir karar olduğunu, bir ölçüm olmadığını gösteriyor. Mevcut yapılarda belirsizlik daha da büyür: ilk mühendisin hangi değerleri kullandığı, yapının yıllar içinde ne kadar ağırlaştığı ve malzemenin bugün ne durumda olduğu çoğu zaman açık değil. Hotel New World'ün öyküsü bir uyarı olarak güçlü ama tek bir olaydır ve onu her mevcut binanın tehlikede olduğu biçiminde okumak yanlış olur; soruşturmanın bulduğu hata alışılmadık bir ihmaldi. Bu dersteki değerlerin hiçbiri sayı olarak verilmedi, çünkü Türkiye'deki değerler TS 498'den ve onu tamamlayan belgelerden okunur ve bunların hangisinin bir projede geçerli olduğu yapının tarihine ve türüne göre değişir; bu seçim de mühendisin işidir.

Senin işinde

Bir yapıya bir şey eklemeyi ya da bir mekânın kullanımını değiştirmeyi önerdiğinde, önerinin yanına bir yük listesi koy ve onu dört sütuna ayır: yapının kendisi, kalıcı eklenenler, kullanımla gelip gidenler ve doğadan gelenler. İçi dolup boşalan her şeyi, bir depoyu, bir havuzu, bir arşiv rafını, kabı ve içi olarak ikiye böl. Bir mekânın ne için kullanılacağını açıkça yaz; yalnız bakım için çıkılan bir çatı ile toplanılan bir teras aynı yükü almaz ve bu kararı mühendisin değil senin projenin vermesi gerekir. Duvar, saçak, parapet ya da kot farkı gibi kararlarının karın ve rüzgârın davranışını değiştirebileceğini bil ve bunları yük sorusu olarak not et. Mevcut bir yapıda çalışıyorsan özgün projeyi ve sonradan yapılan değişiklikleri ara; bulamadığın her bilgiyi bir varsayım olarak işaretle. Sayı yazacaksan onu bir standarttan ve mühendisle birlikte oku, akılda kalan bir değerden yazma. Listenin sonuna mühendise götüreceğin soruyu ekle.

Kendin dene

Aklında kalsın

Bir yapıya binen yükler kökenlerine göre ayrılır: yapının kendisi ve kalıcı parçaları ölü yükü, kullanımla gelip gidenler hareketli yükü, kar, rüzgâr ve deprem çevresel yükleri oluşturur. Kiriş için bu ayrım fark etmez; hesap için eder, çünkü her türün ne kadar iyi bilindiği farklıdır ve mühendis her birine farklı bir yük katsayısı verir. Kar ve rüzgâr yükü bir tahmin değildir; yere, çatının biçimine ve kullanıma göre bir standartta hesaplanır. Türkiye'de değerler TS 498 ve ilgili belgelerden okunur. En iyi bilinen yük bile hesaba katılmazsa bir bina çökebilir: Hotel New World'de unutulan, binanın kendi ağırlığıydı.

Sonraki derse köprü

Çardağın listesinde bir kalem ötekilerden farklı davranıyordu: rüzgâr. Saksılar, depo ve kar çatıyı aşağı bastırıyor, ama rüzgâr çardağı yana itiyor ve bu itme döşemeden kolonlara inen yükün yolunu izlemiyor. Deprem de bir binayı aynı biçimde, yatay olarak sarsar. M01-D04, rüzgârın ve depremin bir yapıyı yatay olarak nasıl ittiğini ve yatay yükün neden düşey yükü taşıyan sistemden başka bir sistem istediğini ele alıyor.

Kendini sına

Soru 1 · Kavram

Ölü yük ile hareketli yük arasındaki ayrım neden yapılır?

• A) Ölü yük kirişi daha çok zorladığı için.
• B) Hareketli yükün ağırlığı olmadığı için.
• C) Gerçek yük bakımından aralarında fark olmasa da, ne kadar iyi bilindikleri farklı olduğu için güvenlik hesaplarında farklı katsayılarla büyütüldükleri için.
• D) Ölü yük yalnız eski binalarda bulunduğu için.

Cevap: C. Kaynak, ayrımın fiziksel değil, güvenlik hesapları ve çözümleme kolaylığı için yapıldığını söylüyor.

Soru 2 · Kanıt

Hotel New World soruşturmasının çöküşün asıl nedeni olarak bulduğu şey neydi?

• A) Yapı mühendisinin hesaba hareketli yükü katıp binanın kendi ağırlığını, yani ölü yükü, hiç katmaması.
• B) Yakındaki metro kazısı.
• C) Betonun yapım standartlarına uymaması.
• D) Çatıya konan iklimlendirme düzeninin ağırlığı.

Cevap: A. Soruşturma eklemelerin binayı ağırlaştırdığını ama asıl neden olmadığını, kazının etkisiz olduğunu ve kalan betonun standarda uygun olduğunu buldu.

Soru 3 · Senaryo

Bir apartmanın düz çatısına bir su deposu konacak. Depoyu yük listesine nasıl yazmak gerekir?

• A) Tek bir kalem olarak, boş ağırlığıyla.
• B) Deponun kendisini kalıcı bir yük, içindeki suyu dolup boşalan değişken bir yük olarak ikiye ayırarak ve deponun yerini taşıyıcı öğelerle birlikte düşünerek.
• C) Tek bir kalem olarak, yalnız suyun ağırlığıyla.
• D) Depo ağırlığı çatıya dağıldığı için listeye yazmaya gerek yoktur.

Cevap: B. İçi dolup boşalan her şey kabı ve içi olarak ayrılır, çünkü ikisinin süresi ve değişkenliği farklıdır.

Soru 4 · Tuzak

Bir öğrenci çatı terasının kar yükünü, «bu bölgede pek kar yağmaz» diye kendi tahminiyle düşük bir değer olarak yazıyor. Bu yaklaşımın sorunu nedir?

• A) Kar yükü hiçbir zaman hesaba katılmaz.
• B) Tahminin her zaman fazla çıkması.
• C) Kar yükünün yalnız eğimli çatılarda geçerli olması.
• D) Kar yükünün yere, çatının biçimine, karın sürüklenip yığılmasına ve kullanıma göre bir standartta hesaplanması; değerin bir izlenimden değil bu yöntemden ve mühendisle birlikte okunması gerektiği.

Cevap: D. Standartlar yerde beklenen en büyük kar yükünden başlayıp çatı için tasarım yükünü hesaplar; bir parapet ya da duvar dibinde kar yığılarak yükü yerel olarak artırabilir.