RÜZGAR ETKİLERİ (YÜKLERİ) (W)

Çatılara etkiyen rüzgar yükleri TS EN 1991-1-4’den yararlanarak belirlenir. Rüzgar etkileri, yapı
tipine, geometrisine ve yüksekliğine bağlı olarak önemli farklılıklar göstermektedir.
Burada düz yüzeylere ve çift eğimli (pozitif) çatıya sahip kapalı bina tipi yapıların rüzgar
yüklerinin belirlenmesi özet olarak anlatılmıştır.

Rüzgar, hava kütlesinin hareketi olup, hızına bağlı olarak etkidiği yüzeylerde iç ve dış basınç
(pozitif/negatif) kuvvetleri ile sürtünme kuvveti uygular. Rüzgara dik yüzeylerde basınç etkisi, rüzgara
paralel yüzeylerde sürtünme etkisi oluşur. oluşur. Bu etkilerin şiddeti yapının yüksekliğine ve
aerodinamik özelliklerine göre yapı üzerinde farklı değerler alır.

 Kapalı bina tipi yapılarda sürtünme kuvvetleri çok düşük düzeyde kaldığı için genellikle ihmal
edilebilmektedir. Ancak, kolonlar üzerinde mesnetlenmiş büyük platform gibi açık yapılarda
sürtünme kuvvetleri önemli olabilmektedir.

Dış basınç etkisi

(negatif)

Sürtünme
Rüzgar Dış etkisi
basınç
doğrultusu etkisi

Rüzgar etkisiyle yüzeylerde oluşan basınç ve sürtünme etkileri

Rüzgarın doğrultusuna dik yöndeki yüzeylerde oluşan kuvvetlere ilave olarak, rüzgara paralel yüzeylerde
de basınç kuvvetleri oluşur. Aşağıdaki kapalı binada bu kuvvetler şematik olarak gösterilmiştir.

Rüzgar
doğrultusu

Rüzgar
doğrultusu

Çift eğimli çatılı, kapalı bir binada rüzgar dış basınç kuvvetleri

BAÜ MÜH. FAK. İNŞAAT MÜH. BL. ÇELİK ÇATI TASARIMI DERS NOTLARI
Dr. Kaan TÜRKER 2.HAFTA (2018)
1
Rüzgar etkilerinin binaya iki ortogonal doğrultuda etkiyeceği kabul edilir ve her bir doğrultu için iki ayrı
yönde rüzgar yüklemesi yapılarak yüzey basınç kuvvetleri belirlenir.

Rüzgar

Rüzgar

Plan

Binada gözönüne alınması gereken rüzgar doğrultuları ve yönleri

Yapı sistemlerinde kapalı olmalarına rağmen pencere, kapı havalandırma boşlukları baca vb. açık
alanlar nedeniyle ve boşluklardan oluşan hava sızıntıları nedeniyle iç basınç kuvvetleri de oluşur. Dış
basınç kuvvetleri ve iç basınç kuvvetlerinin birlikte (aynı anda) gözönüne alınması gerekmektedir.
Yüzeye doğru yönelen basınç pozitif ve yüzeyden uzaklaşan yöndeki basınçlar ise negatif olarak alınır.

Kapalı bir yapıda içi ve dış basınç kuvvetleri (TS EN 1991-1-4, Şekil 5.3’ün bir kısmı)

İç basınç kuvvetlerinin hesabı için bina yüzeylerindeki açık alanlara ve hava geçirgen alanların miktarına
ihtiyaç bulunmaktadır. Bu açık alanların proje aşamasında öngörülemediği durumlarda Şartnamede
öngörülen olumsuz durumlar uygulanabilir.

BAÜ MÜH. FAK. İNŞAAT MÜH. BL. ÇELİK ÇATI TASARIMI DERS NOTLARI
Dr. Kaan TÜRKER 2.HAFTA (2018)
2
Tepe hızı kaynaklı rüzgar basıncının hesabı (aerodinamik etkilerden bağımsız rüzgar basıncı)

Tepe hızı kaynaklı rüzgar basıncı : qp (z) = ce (z) * qp

ce (z) : Maruz kalma katsayısıdır. Binanın yapılacağı arazinin kategorisine ve yapının zeminden
yüksekliğine (z) bağlı olarak aşağıdaki grafikten yararlanarak belirlenir. İstenirse, TS EN 1991-1-4’de
verilen sayısal yöntem ile de belirlenebilir.

Maruz kalma katsayısının yapı yüksekliği ve araziye göre değişimi (TS EN 1991-1-4 Şekil 4.2)

Arazi kategorileri, binanın bulunduğu bölgenin topografik özelliklerine ve etrafındaki binalarla olan
ilişkilerine bağlı olarak aşağıdaki tablodan belirlenir. Bu arazilerin şekilsel gösterimi aşağıda verilmiştir.

Arazi kategorileri ve arazi parametreleri (TS EN 1991-1-4, Çizelge 4.1)

(z0: Engebelilik uzunluğu, zen küçük : En düşük yükseklik)

BAÜ MÜH. FAK. İNŞAAT MÜH. BL. ÇELİK ÇATI TASARIMI DERS NOTLARI
Dr. Kaan TÜRKER 2.HAFTA (2018)
3
 Arazi kategorilerinin şekilsel gösterimi
Arazi kategorisi - 0 Arazi kategorisi - I

Arazi kategorisi - II Arazi kategorisi - III

Arazi kategorisi - IV

qp : Esas hız kaynaklı rüzgar basıncıdır. Aşağıdaki ifade ile belirlenir.

1
qp = ∗ ρ ∗ Vb2 (N/m2 ) Vb (m/s)
2

: Havanın birim hacim ağırlığıdır. Tavsiye edilen değer 1.25 kg/m3’ dür.

Vb : Esas rüzgar hızıdır. Aşağıdaki bağıntı ile belirlenir.

Vb = cdir * cseason * Vb,0

cdir : Faklı rüzgâr yönleri için doğrultu katsayısıdır. Tavsiye edilen değer 1.0’dir.

cseason : Mevsim katsayısıdır. Tavsiye edilen değer 1.0’dir.

BAÜ MÜH. FAK. İNŞAAT MÜH. BL. ÇELİK ÇATI TASARIMI DERS NOTLARI
Dr. Kaan TÜRKER 2.HAFTA (2018)
4
Vb,0 : Esas rüzgar hızının temel değeridir. Yılın herhangi bir bölümünden ve rüzgâr yönünden
bağımsız olarak, çayır gibi az bir bitki örtüsüne ve aralarında en az engel yüksekliğinin 20 katı kadar
mesafe bulunan engellere sahip açık kırsal alanda yer seviyesinden 10 metre yukarıdaki karakteristik 10
dakikalık ortalama rüzgâr hızıdır. Bu hız değeri ilgili bölge için yapılacak meteorolojik ölçümlerle elde
edilir.


Çelik yapılar tasarım yönetmeliğine göre (ÇYTHYE-2017); Rüzgar hızının temel değeri, Vb,o =
28 m/sn (100 km/sa) den ve binanın ana taşıyıcı sistemine, dış cephe kaplamalarına ve rüzgara
maruz yapısal ve yapısal olmayan elemanlarına gelen rüzgar yükleri 0.50 kN/m2 den az
olmayacaktır. Tasarımlarda bölgeye özel bir very yok ise Vb,o = 28 m/sn alınabilir.

Yüzeylere etkiyen rüzgar basınçlarının hesabı

Tepe hızı kaynaklı rüzgar basıncı qp (z), yüzeylerin aerodinamik özelliklerini temsil eden katsayılar
( cp ) ile çarpılması ile elde edilir.

Dış yüzeylere etkiyen rüzgar basıncı : We = qp (ze) * cpe

İç yüzeylere etkiyen rüzgar basıncı : Wi = qp (zi) * cpi

Dış basınç katsayıları (cpe), etkidiği yüzeyin (alanın) büyüklüğüne göre değişim göstermektedir.
Bu değişim aşağıdaki grafik ile gösterilmiştir.

Yüzey alanı küçüldükçe basınç etkisi artış gösterir. 1 m2 den küçük yüzey alanlarında ve 10 m2
den büyük yüzey alanlarında ise değişim olmamaktadır.

Pano yüzey Pano yüzey

alanı=1m2 alanı=10m2

W e1
W e10

W e1 > W e10

Dış basınç katsayıları farklı olan bina ve yapı elemanı örnekleri aşağıda verilmiştir.

BAÜ MÜH. FAK. İNŞAAT MÜH. BL. ÇELİK ÇATI TASARIMI DERS NOTLARI
Dr. Kaan TÜRKER 2.HAFTA (2018)
5
 Farklı dış basınç katsayısına sahip yapılar ve yapı elemanları (TS EN 1991-1-4)
Bina çatı yüzeyleri, yapı boyutlarına bağlı olarak çeşitli etki bölgelerine ayrılır ve bu bölgelerin
her biri harf ile adlandırılır. Şartnamede, çift eğimli çatılar için verilen dış basınç etki bölgeleri ve
katsayıları aşağıda örnek olarak gösterilmiştir.

BAÜ MÜH. FAK. İNŞAAT MÜH. BL. ÇELİK ÇATI TASARIMI DERS NOTLARI
Dr. Kaan TÜRKER 2.HAFTA (2018)
6
 Çift eğimli çatı yüzeylerine rüzgarın iki dik doğrultuda etkimesi durumu için dış basınç
katsayı bölgeleri

BAÜ MÜH. FAK. İNŞAAT MÜH. BL. ÇELİK ÇATI TASARIMI DERS NOTLARI
Dr. Kaan TÜRKER 2.HAFTA (2018)
7
 Çift eğimli çatı yüzeyleri için dış basınç katsayıları

İç basınç katsayıları (cpi), ise bina yüzeylerindeki açık alanlara (kapı, pencere vb.) bağlı olarak
TS EN 1991-1-4’de verilen prosedür ile belirlenir. Eğer bu boşluklar proje aşamasında
öngörülemiyorsa veya değişken olacağı düşünülüyorsa, cpi değeri olarak +0,2 ve -0,3
değerlerinden en gayrı müsait durumu oluşturanı kullanılmalıdır ( TS EN 1991-1-4).

Eğer rüzgar dışarıdan ve içeriden aynı tabakaya (örtü, duvar vb.) etkiyorsa, yüzeye etkiyen net
basınç, dış ve iç basınçların vektörel çıkarılması ile edilir.

Wnet = qp (ze) * cpe - qp (zi) * cpi

Rüzgar dışarıdan ve içeriden farklı tabakalara (örtü, duvar vb.) etkiyorsa, bu durumda tabakalar
arası geçirimlilik gözönüne alınarak TS EN 1991-1-4’de verilen prosedür uygulanmalıdır.

BAÜ MÜH. FAK. İNŞAAT MÜH. BL. ÇELİK ÇATI TASARIMI DERS NOTLARI
Dr. Kaan TÜRKER 2.HAFTA (2018)
8
Binalar dışında aşağıda belirtilen yapı ve yapı elemanlarına etkiyen rüzgar basınçları
belirlenirken, dış basınç kuvvetlerinin ayrıca yapı katsayıları (cscd ;cf) ile çarpılması
gerekmektedir.

- Direkli işaret levhaları

- Dikdörtgen en kesitli yapısal elemanlar
- Dik kenarlı kısımları olan yapısal elemanlar
- Düzgün çokgen en kesitli yapısal elemanlar
- Dairesel kesitli silindirler
- Küreler
- Kafes yapılar ve iş iskeleleri
- Bayraklar

TS EN 1991-1-4’ün kapsamı dışında özel yapı/yapı elemanı formları veya arazi koşulları ile
karşılaşılması durumunda rüzgar etkileri için rüzgar tribün testleri yapılması gerekmektedir.

BAÜ MÜH. FAK. İNŞAAT MÜH. BL. ÇELİK ÇATI TASARIMI DERS NOTLARI
Dr. Kaan TÜRKER 2.HAFTA (2018)
9
 UYGULAMA
Aşağıdaki çelik binanın çatısının tasarımı için gerekli olan rüzgar yüklerini ve yapılması gereken rüzgar
yüklemelerini belirleyiniz.
 Bina düşük yoğunluklu bir kasabada inşa edilecektir.
 Çatı kaplaması sandviç paneldir. İçeriden ayrıca bir kaplama uygulanmayacaktır. Tüm cepheler
panel ile kaplanacaktır.
 Kapı pencere boşlukları ve diğer boşlukların boyutları ilgili cephe boyutlarının % 30’unu
aşmamakla birlikte, konumları değişkenlik gösterebilecektir.

= 15o
10.68m

30m

20m

Çözüm:

Rüzgar hızı ile ilgili meteorolojik bir veri bulunmadığı için Rüzgar hızı temel değeri Çelik yapılar
Yönetmeliğinde verilen minimum değer alınmıştır.
Vb,0 = 28 m/sn
cdir = 1.0
cseason =1.0

Esas rüzgar hızı : Vb = cdir * cseason * Vb,0 = 1.0*1.0*28=28 m/sn

Esas hız kaynaklı rüzgar basıncı : qp
1 1
qp = ∗ ρ ∗ Vb2 = ∗ 1.25 ∗ 282 = 490 N/m2 = 0.49 kN/m2 ( = 1.25 kg/m3)
2 2

Tepe hızı kaynaklı rüzgar basıncı qp (z) için öncelikle maruz kalma katsayısı belirlenir.

Arazi kategorisi III ve bina zeminden yüksekliği z = 10.68 m için grafikten

ce (z) =1.8 olarak belirlenmiştir.

Buna göre;

qp (z) = ce (z) * qp = 1.8*0.49 = 0.882 kN/m2

1.8

BAÜ MÜH. FAK. İNŞAAT MÜH. BL. ÇELİK ÇATI TASARIMI DERS NOTLARI
Dr. Kaan TÜRKER 2.HAFTA (2018)
10
Rüzgar yönü  = 0o için çatı etki bölgelerinin ve rüzgar basınçlarının belirlenmesi

b=30 m (rüzgar doğrultusuna dik boyut)

h= 10.68
e= min(b;2*h)=min(30;21.36)=21.36m
e/4=5.34m
e/10=2.136m

Rüzgar etkisine maruz alanlar 10

m2’den büyük olduğu için cp,10 değerleri =30m
kullanılır.

20m

Rüzgar yönü  = 0o için basınç katsayıları ve yüzey basınçları ( = 15o için)

Dış basınç İç basınç Yüzey basıncı
Etki Net katsayı En elverişsiz 2
Katsayısı Katsayısı (kN/m )
bölgesi (cpnet = cpe - cpi) cpnet (W net = qp (z)* cpnet)
(cpe) (cpi)
F -0.9/+0.2 -0.3/+0.2 -0.6/-1.1/+0.5/0.0 -1.1/+0.5 -0.97/+0.44
G -0.8/+0.2 -0.3/+0.2 -0.5/-1.0/+0.5/0.0 -1.0/+0.5 -0.88/+0.44
H -0.3/+0.2 -0.3/+0.2 0.0/-0.5/+0.5/0.0 -0.5/+0.5 -0.44/+0.44
I -0.4/0.0 -0.3/+0.2 -0.1/-0.6/+0.3/-0.2 -0.6/+0.3 -0.52/+0.26
J -1.0/0.0 -0.3/+0.2 -0.7/-1.2/+0.3/-0.2 -1.2/+0.3 -1.06/+0.26
2
Not: Çelik yapılar Yönetmeliğine göre minimum yüzey basıncı 0.50 kN/m olduğundan, bundan düşük
olan değerler arttırılmalıdır.

BAÜ MÜH. FAK. İNŞAAT MÜH. BL. ÇELİK ÇATI TASARIMI DERS NOTLARI
Dr. Kaan TÜRKER 2.HAFTA (2018)
11
 2.136m 2.136m
0.97
0.50
Rüzgar Pozitif basınç
5.34m F
=0o 1.06 2
0.50 0.52 kN/m
0.50 kN/m
2 Negatif basınç
0.88
0.50 0.50

G H 0.50 J
0.97 I
0.50
5.34m
30m
F

20m

Rüzgar yönü  = 0 için çatı etki bölgeleri ve etkiyen rüzgar yükleri

Rüzgar yönü  = 90o için çatı etki bölgelerinin ve rüzgar basınçlarının belirlenmesi

b=20 m (rüzgar doğrultusuna dik boyut)

h= 10.68
e= min(b;2*h)=min(20;21.36)=20m
e/2=10m
e/4=5m =20m
e/10=2m

Rüzgar etkisine maruz alanlar 10

m2’den büyük olduğu için cp,10 değerleri
kullanılır.

30m

BAÜ MÜH. FAK. İNŞAAT MÜH. BL. ÇELİK ÇATI TASARIMI DERS NOTLARI
Dr. Kaan TÜRKER 2.HAFTA (2018)
12
 Rüzgar yönü  = 90o için basınç katsayıları ve yüzey basınçları ( = 15o için)
Dış basınç İç basınç Yüzey basıncı
Etki Net katsayı En elverişsiz 2
Katsayısı Katsayısı (kN/m )
bölgesi (cpnet = cpe - cpi) cpnet (W net = qp (z)* cpnet)
(cpe) (cpi)
F -1.3 -0.3/+0.2 -1.0/-1.5 -1.5 -1.32
G -1.3 -0.3/+0.2 -1.0/-1.5 -1.5 -1.32
H -0.6 -0.3/+0.2 -0.3/-0.8 -0.8 -0.70
I -0.5 -0.3/+0.2 -0.2/-0.7 -0.7 -0.62

5m
5m
Pozitif basınç
22
0.62 kN/m
0.52 kN/m
0.50 kN/m
2 Negatif basınç
I
I

0.70
H
10m 1.32 H
G G
1.32
30m
2m F
F

20m

Rüzgar
=90o

Rüzgar yönü  = 90o için çatı etki bölgeleri ve etkiyen rüzgar yükleri

BAÜ MÜH. FAK. İNŞAAT MÜH. BL. ÇELİK ÇATI TASARIMI DERS NOTLARI
Dr. Kaan TÜRKER 2.HAFTA (2018)
13