Cephe Statiği: Yükler ve Profil Seçimi (TS 498, EN 1991-1-4, EN 13830)

Cephe statiği, giydirme cephe sistemlerinin rüzgâr, cam ağırlığı, kar ve bakım yükleri gibi etkilere karşı güvenli ve servis verilebilir davranışını analiz eder. Bu makale, TS 498, EN 1991-1-4 ve EN 13830:2015+A1:2020 standartlarına dayalı olarak düşey ve yatay profillerin (mullion ve transom) statik hesap adımlarını açıklamaktadır. Aşağıda, cephe sistemlerinde rüzgâr yükleri ve cam yükleri için profil seçimi ve sehim kontrolüne yönelik pratik bir rehber sunulmuştur.

1) Cephe Statiğinde Temel Yükler

Giydirme cephe sistemlerinde temel yükler şunlardır:

• Rüzgâr yükleri: TS 498 ve EN 1991-1-4’e göre hesaplanır, yapı yüksekliği ve arazi pürüzlülüğüne bağlıdır.
• Ölü yükler: Cam, panel ve alüminyum profil ağırlıkları.
• Kar yükleri: TS 498’e göre çatı veya ışıklık etkileşiminde dikkate alınır.
• Bakım/servis yükleri: Gerektiğinde, örneğin temizlik platformları için.

2) Düşey Profil (Mullion) Hesabı: Rüzgâr Yükü (SLS)

Rüzgâr yükü, düşey profillerin tasarımında temel etkendir. Hesaplama adımları şöyledir:

1. Rüzgâr yükü belirleme: Rüzgâr hız basıncı (q, kN/m²) TS 498 veya EN 1991-1-4’e göre yapı yüksekliği, arazi pürüzlülüğü ve cephe bölgesine bağlı olarak seçilir. Aerodinamik katsayı (Cp) cephe geometrisine göre belirlenir. Çizgisel yük: w = |q| × B (B: modül/aks genişliği, cm).
2. Sehim sınırı: EN 13830:2015+A1:2020’ye göre sehim limitleri:
   • L ≤ 3000 mm → f_limit = L / 200
   • 3000 mm < L < 7500 mm → f_limit = 5 mm + L / 300
   • L ≥ 7500 mm → f_limit = L / 250
3. Gerekli atalet momenti (I_req): Tek açıklıklı, mafsallı mesnetli kiriş için:

   I_x,gereken ≈ [ (5 · w · L⁴) / (384 · E · f_limit) ]

   • w: çizgisel rüzgâr yükü (kN/m)
   • L: mesnet açıklığı (cm)
   • E: elastisite modülü (Alüminyum için ≈ 70 GPa)
   • f_limit: izin verilen sehim (cm)
4. Reaksiyon ve momentler:
   • Reaksiyon (SLS): R = w · L / 2 (kN)
   • Maksimum moment (SLS): M = w · L² / 8 (kN·m)
   • ULS kontrolü: Akma dayanımı ve güvenlik katsayısı (γ_M1 = 1.1 for alüminyum) ile gerilme kontrolü yapılır: σ_d = M_d / W ≤ f_y / γ_M1

3) Yatay Profil (Transom) Hesabı: Cam Yükü (SLS)

Yatay profiller genellikle cam ağırlığını taşır. Hesaplama adımları:

1. Cam yükü hesaplama: Cam özgül ağırlığı ~25 kN/m³ kabul edilir. Toplam cam yükü:

   W_cam = 0.025 · t_toplam · L · G (kN)

   • t_toplam: cam kalınlığı (mm)
   • L: mesnet açıklığı (cm)
   • G: cam yüksekliği (cm)
   Tekil yük (her uç): P = W_cam / 2 (kN).
2. Sehim sınırı: EN 13830 Madde 5.6’ya göre: f_limit = L / 500.
3. Gerekli atalet momenti (I_req): Simetrik çift tekil yük için:

   I_req = P · a · (3L² − 4a²) / (24 · E · f_limit)

   • P: tekil yük (kN)
   • a: mesnetten yük mesafesi (cm)
   • L: mesnet açıklığı (cm)
   • E: elastisite modülü (GPa)
   • f_limit: izin verilen sehim (cm)
4. Reaksiyon ve momentler:
   • Maksimum moment: M_max = P · a (kN·m)
   • Sehim: Δ_max = P · a · (3L² − 4a²) / (24 · E · I) (m)
   • ULS kontrolü: Rd = P · γ (γ = 1.5 for ULS), σ_d = M_d / W ≤ f_y / γ_M1

4) Cp Katsayıları ve Rüzgâr Yükleri

Rüzgâr yükü hesaplarında, aerodinamik katsayı (Cp) cephe bölgesine göre seçilir:

• Düz cephe: Basınç veya emme için tipik Cp değerleri (TS 498 veya EN 1991-1-4 tabloları).
• Köşe bölgeleri: Daha yüksek emme katsayıları, artırılmış mutlak değerler kullanılır.
• Yan cephe: Genellikle emme ağırlıklıdır.

5) Sehim Kriterleri ve Profil Seçimi

Profil seçiminde, servis limit durumları (SLS) için sehim sınırları (L/200, L/250 veya L/500) ve cam/conta uyumu dikkate alınır. Seçilen profilin atalet momenti (I) hesaplanan I_req’den büyük olmalıdır. Ayrıca, ULS (nihai limit durumu) için gerilme kontrolleri yapılmalıdır.

6) Hızlı Uygulama Akışı

1. Yapı yüksekliği ve arazi pürüzlülüğüne göre q belirle (TS 498 veya EN 1991-1-4).
2. Cephe bölgesi ve geometriye göre Cp seç.
3. Çizgisel yükü hesapla: w = |q| × B (düşey profiller) veya cam yükü için P = W_cam / 2.
4. Sehim limitine göre gerekli I_req’yı hesapla, birimleri tutarlı yap.
5. Seçilen profilin I, W ve bağlantı detaylarını ULS/SLS için kontrol et.

7) Sık Sorulanlar

Zone A mı, Zone D mi kullanmalıyım?

Cephe bölgesine bağlıdır. Köşe bölgeleri (Zone D) daha yüksek emme katsayılarına sahiptir. Proje şartnamesi ve EN 1991-1-4’ün ilgili tablo/şekillerine bakın.

TS 498 ve EN 1991-1-4 birlikte kullanılabilir mi?

Türkiye’de TS 498 esastır, ancak uluslararası projelerde EN 1991-1-4 ile uyum sağlanabilir. Nihai kriterler proje şartnamesine ve yerel mevzuata göre belirlenir.

EN 13830’un sehim limitleri nedir?

Rüzgâr yükleri için: L ≤ 3000 mm → L/200; 3000 mm < L < 7500 mm → 5 mm + L/300; L ≥ 7500 mm → L/250. Cam yükleri için: L/500.

Uygulamada destek mi lazım? Cephe statik hesapları, ankraj, civata, kaynak bağlantı kontrolleri veya sürekli kiriş analizleri için bizimle iletişime geçin.