Yüksek yapılarda güncel tasarım yaklaşımları
Current design approaches for high rise buildings
Yazar: NEŞE ATASOY
Danışman: DOÇ. DR. ZEHRA CANAN GİRGİN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mimarlık Ana Bilim Dalı / Yapı Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Mimarlık = Architecture

Özet:
Yüksek yapı tarihinde 19. yy'ın ortalarında derin temel sistemlerinin geliştirilmesi, asansörün keşfi ve çeliğin ekonomik biçimde elde edilmesi yüksek yapı inşaatına zemin hazırlamıştır. Özellikle 19. yy'ın son çeyreğinde Chicago'daki büyük yangından sonra yüksek yapı inşaatı konusunda radikal bir değişim olmuştur. İlk zamanlarda demir elemanlar+yığma taşıyıcı sistem, karma olarak uygulanmış, devamında yapılar tamamen çelik sistem olarak yükselmeye başlamıştır. 1960'larda tüp sistemlerin geliştirilmesi, yüksek yapılarda gerçek bir devrim olmuş daha yüksek ve ekonomik yapı inşaatının önü açılmıştır. Tüp sistemlerden uzunca bir süre yararlanılmış, günümüzde de kullanılmaktadır. 20. yüzyılın sonlarından başlayarak, özellikle ikonik amaçlı yapılar ve en yükseğe çıkma yarışı ön plana çıkmıştır. Bunun gereği olarak rijit katlı yapılar, diagrid sistemler ve bunların dinamik formlu tasarımları çok uygulanmaktadır. Geçmişte yüksek yapılarda malzeme olarak sadece çelik kullanılırken günümüzde kompozit üretim ağırlık kazanmıştır, keza büro işlevli yüksek yapılar yerini karma işleve bırakmıştır. Mimari tasarım, taşıyıcı sistem ve asansör sistemlerindeki yenilikler, sürdürülebilirlik açısından enerji tasarrufu ve enerji kazanımı, yüksek yapılarda üzerinde çalışılan konular arasındadır.
Yüksek yapılarda çok önemli olan rüzgar etkisi; formdaki değişimler ile girdap olgusunun azaltılması, olası en yüksek rüzgar hızlarının belirlenmesi ve kullanıcı konforu alanlarında ayrıntılı araştırmalara konu olmaktadır. Sismik etkilerin de önemli olduğu yerlerde ise performansa dayalı analizler gerçekleştirilmektedir. Salınımın kontrolu çok önemli bir konu olduğu için, rüzgar ve deprem için ilave sönümleme
xvi
sistemlerinden de yaygın olarak yararlanılmaktadır. Yapının sözkonusu olabilecek tüm rüzgar etkilerini ve en ekstrem deprem düzeyi hariç tüm depremleri elastik sınırlar içinde karşılaması istenmektedir. Tez kapsamında günümüz yüksek yapıları, özellikle taşıyıcı sistemleri ve birleşimleri açısından detaylı olarak föylerde incelenmiştir. Tez, aşağıdaki bölümlerden oluşmaktadır :
Çalışmanın Birinci Bölümünde, çalışmanın amaç ve kapsamı belirtilmiştir.
İkinci Bölümde; yüksek yapıların tanımı, yüksek yapılara geçiş dönemi ve o dönemdeki teknolojik gelişmeler verilmiştir. Dünyada yüksek yapı taşıyıcı sistemlerinin gelişimi ve zaman içindeki istatiksel açıdan değişimleri üzerinde durulmuş, ayrıca Türkiye'deki yapılardan yüksek yapılara geçişe tarihsel olarak kısaca değinilmiştrir.
Üçüncü Bölümde; servis çekirdeği planlaması ve düşey taşıma, etkin yüksek yapı formları, rüzgar ve deprem etkileri, narinlik ve yanal yerdeğiştirmelerin sınırlandırılması, salınım kontrol sistemleri, yangın koruyucu önlemler ve ani dinamik yükleme sonucu oluşan hasar durumlarını içeren yüksek yapı tasarımına etki eden faktörler incelenmiştir.
Dördüncü Bölümde; yüksek yapılarda güncel yüksek yapıların taşıyıcı sistemleri incelenmiştir. Tüp sistemler, rijit katlı sistemler ve diagrid sistemin çalışma prensipleri, genel özellikleri, rüzgar ve depreme karşı gösterdikleri davranışlar ve detay çözümleri ele alınmıştır.
Beşinci Bölümde; dünyadan güncel yüksek yapı örnekleri incelenmiştir. Yapıların taşıyıcı sistemleri, birleşim detayları ve davranışları incelenmiştir.
Altıncı Bölümde; çalışmada incelenen konulardan varılan sonuçlar sıralanmıştır.

Abstract:
Historically, to construct the high rise structures became possible by the innovative developments such as deep foundation system, invention of lift and economic production of steel. Especially after the big fire destroying Chicago in the last decade of 19th century, a radical decide had been taken for the transition to high-rise structure. In the first period, while iron and masonry were used together in structural system, afterwards the high-rise structures were started to be built as steel frames. In 1960's the invention of tube systems became to construct possible taller and more economical structures. Tube systems have been commonly applied for a long time. They are still used nowadays in the world but since late 20th century, increasingly growing taller construction aim transformed to iconic structures and a competition to construct the highest one. For this reason, the diagrid systems, supertall structures with core-outriggers-mega frame systems and their dynamic forms come into prominence. While the structural material is only steel in the past, composite structural systems are generally used nowadays. Mixed-use tall buildings instead of office type single-function tall buildings are currently applied. The developments in lift systems, architectural design as well as sustainability concept by energy save/gain are under consideration in current supertall and megatall buildings.
Wind effect is very important in tall buildings and detailed analyses are carried out to minimize the vortex effect through form modifications, to predict max. wind loads and to reduce and control the drift. Performance based design are executed in earthquake
xviii
prone areas. Utilization of damper systems is under consideration to control the drift due to wind and earthquake-induced motions. The structure should resist to all the strong winds in the long period and all the possible earthquakes in elastics limits except an extreme earthquake. In this thesis, some current skyscrapers are investigated with structural systems and connection details.
The First Chapter presents the purpose and scope of the study.
In the Second Chapter; the definition of high structures, the transition phases to tall buildings are explained. Furthermore, the development of new structural systems and the developments within time statistically are emphasized. In addition, the historical transition from low-rise to high-rise buildings in Turkey are given.
In the Third Chapter; the factors affecting the design of high rise buildings were discussed. The planning of service core and vertical circulation, building form, wind/earthquake effects, aspect ratio and minimization of drift, damper systems, fire protection in tall buildings and the effects of sudden dynamic loadings topics are focused.
In the Fourth Chapter; the structural systems in tall, supertall and megatall buildings are examined. Structural principles of tube systems (framed tube, bundle tube, tube-in-tube systems), outrigger truss+belt truss systems and diagrid systems are expressed.
Current tall buildings were compared in the Fifth Chapter. Stuctural systems, connection details, wind and earthquake performances are investigated.
Conlucions of the thesis are expressed in the in the Sixth Chapter.