14.10.2006 13:46    

Mekanik Tesisat Boruları, Kolon Boruları ve Hava Kanalları için Sismik Koruma Uygulamaları


Borular

Tesisatlarda sismik koruma açısından en kritik konulardan biri borulardır. Bunun sebebi, çok çeşitli amaçlı ve farklı malzemelerden boruların yatayda, düşeyde, tavana asılı, duvara bağlı, döşeme üzerinde ve daha başka birçok şekilde monte edilebilmesidir. Ayrıca çoğu zaman borularda da titreşim yalıtımı yapılması gerekebilmektedir. Üstelik birçok tesisat borusu, taşıdıkları akışkanın işletme esnasındaki farklı sıcaklıklarından dolayı ısıl boyut değiştirmelere maruz kalmaktadır. Tüm bu farklı özelliklerinden dolayı boruların sismik koruması, tüm detaylarıyla ele alınması gereken geniş kapsamlı bir konudur.
Tavana asılı boru hatları, deprem açısından en kritik borulardır. Bunu sebebi, deprem yüklerinin anlık olmayıp dalgalar halinde farklı büyüklüklerde ve frekanslarda arka arkaya gelmesi neticesinde boru hatlarının rezonansa girme tehlikesidir. Böyle bir durumda çok küçük sismik yükler dahi boru hatlarının kırılıp kullanılmaz hale gelmesine ve daha kötüsü çevresindeki diğer tesisatlara da zarar vermesine sebep olabilir. Üstelik yangından korunma ve benzeri can güvenliği sistemlerinin, boru hatlarının sağlamlığına bağlı olması, borularda sismik korumayı tesisatlar için en önemli konulardan biri yapmaktadır.

Asılı boruların sismik koruması, yapılacak sismik projelere bağlı olarak, boru hattı boyunca çeşitli noktalarda enlemesine ve boylamasına sismik sınırlamalar yapılması suretiyle gerçekleştirilir. Farklı yönetmeliklerde farklı sayısal değerler belirtilebilmekle birlikte, çoğu zaman her 6 ila 12 metrede bir enlemesine ve her 12 ila 24 metrede bir boylamasına sismik bağlantılar yapılması gerekmektedir (Şekil 1).
Borulardaki sismik bağlantılar, katı çelik profiller ile yapılabileceği gibi (Şekil 2) sismik çelik halatlar kullanılarak da yapılabilir (Şekil 3). Ancak titreşim yalıtımı yapılan ve/veya ısıl genleşmelere maruz boru hatlarında katı çelik profiller kullanılamaz. Ayrıca sismik çelik halatlar gerek malzeme hafifliği gerekse uygulama kolaylığı açısından, hemen her zaman hem malzemeden hem de işçilik giderlerinden ekonomi sağlamaktadır. Üstelik sismik çelik halatların uluslararası bağımsız kuruluşlar tarafından sertifikalandırılmış olanları da mevcut olup, işverenin veya kontrol mühendisinin güvenlikle ilgili talepleri doğrudan karşılanabilir.
Katı profiller hem çekme hem de basma kuvvetlerine karşı gelir. Bu nedenle boru hattının sadece tek tarafında kullanılırlar ve bundan dolayı askı çubuğunun da sismik yüklere maruz kalmasına sebep olurlar. Bu durum, katı profillerle sismik koruma tasarımını daha kritik yapmaktadır. Çelik halatlar ise sadece çekme kuvvetine karşı çalıştıklarından dolayı, karşılıklı iki halat şeklinde her zaman çift olarak kullanılırlar ve askı çubuğuna sismik yük aksettirmezler. Sismik halatların bu özellikleri, hem enlemesine hem de boylamasına bağlantının tek bir noktada yapılmasını sağlayan 45° açılı bağlantılar yapılmasına olanak vermektedir. Bu durum, asma tavan içinde yer sıkıntısı olan projeler için büyük avantajlar sağlamanın yanı sıra, özellikle işçilik maliyetlerinden de büyük oranda tasarruf edilmesini sağlamaktadır.

Asılı boru hatlarında birden fazla borunun tek bir trapez üzerinde taşınması durumunda, taşıyıcı trapezin sismik olarak bağlanması gerekir. Bu durumda önemli olan nokta, boruların trapez üzerinde sismik yüklere karşı dayanıklı olarak bağlanması gerekliliğidir. Bunu sağlamak üzere boruların Ukelepçeler veya benzeri tipte bağlantılarla trapeze sabitlenmesi gerekir (Şekil 4). Tek noktadan bağlanan klasik kelepçeler, bağlantı noktasının bir moment kolu oluşturması ve çoğu zaman bu noktanın yeterli dayanımda olmaması sebebiyle sismik açıdan uygun değildirler.

Asılı boru hatlarındaki ısıl genleşmeler sismik sınırlandırma açısından kritik uygulamalardır. Özellikle farklı ısıl genleşmelere maruz boruların aynı trapez üzerinde olmaları durumunda, bunların sismik bağlantılarının da ayrı ayrı çözülmesi gerekir (Şekil 5). Ayrıca ısıl genleşme yapan boru hatları, açısal sapma yapabilen titreşim askıları ile asılmadıkları taktirde, kayar mesnet kullanımı gerektirir. Kayar mesnetler ise sismik bağlantı açısından kritiktir.
Asılı boru hatları üzerinde monte edilen çeşitli ekipmanlar (inline pompalar, hava tüpleri, ısı değiştirgeçleri vs.) için ayrıca sismik bağlantı yapılması gerekebilir. Böyle durumlarda yine titreşim yalıtımı gerekip gerekmeyeceğine bağlı olarak titreşim askıları da kullanılabilir (Şekil 6,7,8).


Kolon Boruları

Kolon boruları özellikle çok katlı binalarda kritik bir konudur. Bunun sebepleri, öncelikle uzun bir boru hattının yalıtımlı ve içi dolu ağırlığının bina statiğine olan etkisi ve yine uzun bir boru hattında meydana gelen ısıl boyut değiştirmelerin (genleşme/büzüşme) yaratacağı gerilmelerdir.
Kolon borularında oluşan ısıl boyut değiştirmelere karşı uygulanan yöntemlerden biri, boru hattının kaydırılması (offset) veya hat üzerinde genleşme/büzüşme alıcı kısımlar (omega) oluşturulmasıdır (Şekil 9).
Bu yöntemde öncelikle boruda meydana gelecek ısıl boyut değiştirmeler hesaplanmalıdır. Bundan sonra boru, binanın belirli katlarında boru sabit olarak monte edilir (Şekil 10). Şayet borudaki titreşimin yalıtılması isteniyorsa, boru kelepçesi elastomer yastık tipi izolatörler üzerine de monte edilebilir (Şekil 11).
Daha sonra yukarıya ve aşağıya doğru ısıl boyut değiştirmelere izin verecek şekilde boru kılavuzları oluşturulur (Şekil 12). Boru kelepçeleri, ısı yalıtımının altında boruya kaynaklı olmalıdır. Isı köprüsü oluşumunu önlemek amacıyla kelepçenin üzerine de ısı yalıtımı yapılması gerekir.
Bu yöntemin en büyük mahsuru, mimari projede istenmeyen yanal hacim gereksinimlerine ve dolayısıyla yer kayıplarına sebep olmasıdır. İkinci olarak birçok dirsek içermeleri sebebiyle bu kısımlar sistem basıncının ciddi şekilde artmasına sebep olurlar. Son olarak ise sabit noktadan dolayı bina statiğine ciddi bir yük bindirilmesi söz konusudur.
Isıl boyut değiştirmelere karşı uygulanan bir başka yöntem, boru hattı üzerinde belirli noktalarda ve gerekli sayıda uzama kompansatörleri kullanılmasıdır (Şekil 13). Bir önceki yöntemde olduğu gibi burada da öncelikle boruda meydana gelecek ısıl boyut değiştirmeler hesaplanır, sonra boru sabit noktaya monte edilir ve daha sonra da yukarıya ve aşağıya doğru ısıl boyut değiştirmelere izin verecek şekilde boru kılavuzları oluşturulur.
Uzama kompansatörleri potansiyel sızıntı noktaları oluşturmaları ve bakım gerektirmeleri gibi sebeplerden ötürü sorunlara yol açabilirler. İkinci olarak, sismik dayanım açısından boru hattı üzerinde zayıf noktalar oluştururlar. Son olarak ise yine sabit noktadan dolayı bina statiğine ciddi bir yük bindirilmesi söz konusudur.
Kolon borularındaki ısıl boyut değiştirmelere karşı uygulanabilecek gelişmiş bir yöntem olarak, kolon borusunun yaylar üzerine monte edildiği "yüzer sistem" gösterilebilir. Bu yöntemde de ilk olarak boruda meydana gelecek ısıl boyut değiştirmeler hesaplanır ve bu ısıl boyut değiştirmeleri karşılayacak yaylar seçilerek, boru bu yaylar üzerine monte edilir (Şekil 14).
Yüzer sistem hesabında öncelikle boruların dolu ağırlıkları ve işletme sıcaklıkları belirlenir. Daha sonra boru çapına ve uzunluğuna bağlı olarak her 2 veya 3 katta bir borunun yerleştirileceği yaylar için bir ön seçim yapılır. Bu seçimlerle birlikte keyfi olarak belirlenmiş bir sanal sıfır noktası (ısıl genleşme olmadığı öngörülen, genelde şaft ortasına yakın seçilen bir nokta) yazılıma girilerek ısıl genleşme sonrası yaylara gelecek yükler ve çökme miktarları hesaplanır. Başlangıçta seçilmiş yayların uygun olmaması durumunda seçimler birkaç defa tekrarlanarak en uygun yaylar belirlenir.
Kolon boruları için yüzer sistem hesabı, hesap makinesi ile yapılması çok zahmetli olan ve zaman alıcı bir işlemdir. Bundan ötürü bu iş için özel olarak tasarlanmış bir bilgisayar yazılımı kullanılır. Bu yazılım, her deneme seçimi sonrasında arka arkaya sürekli tekrarlanan hesaplamalar (iterasyon) yaparak en uygun izolatör seçimine olanak tanır.
Yüzer sistem uygulanmış bir kolon borusunda sismik koruma gereken durumlarda, kolonun belirli noktalarında 4yönlü sismik halat setleri kullanılır (Şekil 15).

Yüzer sistem uygulamasının bir benzeri olarak, kolon borusunun ortada bir noktada sabitlenmesi, üst ve alt noktalarda ise yaylar üzerine monte edilmesi şeklinde uygulamalar da mevcuttur. Ancak bu uygulamalarda, kolon borusunun bina statiğine olan olumsuz etkisi bertaraf edilemeyeceği gibi, borulardaki titreşimlerin de tamamen ortadan kaldırılamaması gibi mahsurlar söz konusu olmaktadır.


Hava Kanalları

Hava kanalları, sismik açıdan nispeten daha az kritik ekipmanlardır. Bunun sebepleri, belirli bir kesitin altındaki kanalların nispeten hafif olmaları ve kanal içindeki akışkanın hava olması sebebiyle nispeten az tehlike yaratmalarıdır. Ancak belirli kesitin üzerindeki kanallar ve duman tahliyesi gibi kritik amaçlara hizmet eden kanalların sismik koruması önemlidir (kesit alanı ve benzeri değerler, yönetmeliklerde ve/veya şartnamelerde sismik koruma gereksinimleri altında belirtilir). Tavana asılı kanallar, deprem açısından kritiktir. Bunu sebebi, tıpkı borularda olduğu gibi, deprem yüklerinin anlık olmayıp dalgalar halinde farklı büyüklüklerde ve frekanslarda arka arkaya gelmesi neticesinde kanal hatlarının rezonansa girme tehlikesidir.
Böyle bir durumda çok küçük sismik yükler dahi kanal hatlarının kırılıp kullanılmaz hale gelmesine ve daha kötüsü çevresindeki diğer tesisatlara da zarar vermesine sebep olabilir.
Yine borularda olduğu gibi, asılı hava kanallarının sismik koruması, yapılacak sismik projelere bağlı olarak, boru hattı boyunca çeşitli noktalarda enlemesine ve boylamasına sismik sınırlamalar yapılması suretiyle gerçekleştirilir. Bu noktalarının seçimi için öncelikle kanal hatları parçalar halinde numaralandırılır. Daha sonra enlemesine ve boylamasına sismik bağlantı noktaları belirlenir.
Hava kanallarındaki sismik bağlantılar da yine borularda olduğu gibi sismik çelik halatlar (Şekil 16) veya katı çelik profiller (Şekil 17) kullanılarak yapılabilir. Ancak titreşim yalıtımı yapılan kanallarda sadece sismik çelik halatlar kullanılabilir (Şekil 18).
Sismik çelik halatların gerek malzeme hafifliği gerekse uygulama kolaylığı açısından, hemen her zaman hem malzemeden hem de işçilik giderlerinden ekonomi sağladığını ve uluslararası bağımsız kuruluşlar tarafından sertifikalandırılmış olanlarının da mevcut olup, işverenin veya kontrol mühendisinin güvenlikle ilgili talepleri doğrudan karşılanabildiğini söylemiştik.
Tıpkı borularda olduğu gibi hava kanallarında da sismik bağlantı amacıyla kullanılan katı profiller hem çekme hem de basma kuvvetlerine karşı gelir. Bu nedenle kanal hattının sadece tek tarafında kullanılırlar ve bundan dolayı askı çubuğunun da sismik yüklere maruz kalmasına sebep olurlar. Bu durum, katı profillerle sismik koruma tasarımını daha kritik yapmaktadır. Çelik halatlar ise sadece çekme kuvvetine karşı çalıştıklarından dolayı, karşılıklı iki halat şeklinde her zaman çift olarak kullanılırlar ve askı çubuğuna sismik yük aksettirmezler.

Bazı durumlarda hava kanalları askı çubuklarıyla değil çelik profiller ile tavana asılabilir. Böyle durumlarda, çelik profilden yapılmış taşıyıcı sistemin profil kesiti, uzunluğu, yapıya bağlantı noktası detayları gibi tüm parametreleriyle birlikte, sismik yüklere dayanıklılık açısından analiz edilmesi gerekir. Şayet sistem mevcut haliyle sismik yüklere karşı yeterli dayanımda değilse, sismik bağlantılarla takviye yapılması gerekir (Şekil 19).
Dairesel kesitli hava kanalları, kelepçelerle bağlı olabileceği gibi (Şekil 20 ve 21) asılı bir trapez üzerinde de monte edilebilir.
Her iki durumda da sismik halatlar ile bağlantı yapılabilir. Ancak trapez üzerindeki hava kanalının U-cıvata ile trapeze bağlı olması gerekir (Şekil 22).

Kolonlarda ve diğer yerlerde düşey olarak monte edilen hava kanallarının sismik koruması, duvarlara veya yapısal çelik elemanlara bağlı çelik takviyelerle yapılabilir.

Dikdörtgen kesitli bir düşey hava kanalının sismik koruması için, köşebentten yapılmış takviyeler (Şekil 23a), dairesel kesitli bir düşey hava kanalının sismik koruması için ise, yapısal bir çelik elemana bağlı yine çelikten bir şerit kullanılabilir (Şekil 23b).
Şaft içindeki düşey hava kanallarında titreşim yalıtımı yapılması istendiğinde, kanalı taşıyan profiller titreşim izolatörleri üzerine monte edilebilir (Şekil 24).

Ancak böyle durumlarda sismik koruma yapılması da gerekiyorsa, izolatörlerin sismik özellikte olması veya ilave olarak sismik halatlar kullanılması gerekir (Titreşim yalıtımı yapıldığında, katı profillerle sismik bağlantı yapılmaması gerektiğini hatırlayınız).



Yapı Teknolojisi Dosyası
Çalışmalarından alıntıdır.
Umarım Arkadaşların işine yarar

15.10.2006 12:40    

Çok teşekkür ederim gülcihan.
Bilgi paylaşımı için burdayız.
Eğer sizlere bir faydamız oluyorsa ne mutlu bizlere.

20.12.2006 11:18    

Hayır.Bu yöntemle ancak debiyi değiştirebilirsin.Basıncı ayarlamak için vana yerine başınç düşürücü kullanman gerekir.