Hafif Çelik Taşıyıcı Sistemlerin Konut Yapımında Kullanılması

Çelik saçtan bükme hafif taşıyıcı sistemler, az katli projelerde kullanılabilir. Şantiyeye gitmeden önce boy ve bağlantı işlemleri tamamlandığından bu profiller ile yapılan inşaatın süresi kısalır. Konut yapımında kullanılması halinde çelik hafif taşıyıcı sistemlerin taşıyıcılık özelliklerinin yani sıra koruyuculuk özelliklerinin de tanımlanması gerekir.

Çalışmada taşıyıcı sistemlerde kullanılan çelikler arasından hafif taşıyıcı sistem incelenmiştir. Hafif taşıyıcı sistemde kullanılan saçtan bükme çelik profillerin korozyon ve yangın özellikleri, birleştirme teknikleri, taşıyıcı sistemin giydirilmesi, tesisat ile uyumu gözden geçirilmiştir.

Yurt dışından paket proje halinde gelen hafif taşıyıcı sistemler yaygın kullanılacak ise teknolojinin öğrenilmesi ve ülkenin mimari kültürü ile bağdaşacak şekilde projelendirilmesi önerilmektedir.

Konutların güvenilirlik, sağlık ve kültür boyutu
Çelik hafif taşıyıcı sistemler ince çelik saçtan bükülerek elde edilen profiller ile inşa edilirler. Yapısal çelikler içinde daha çok bilinen çekme ağır profillerin inşaat tekniğinden farklılıklar gösterirler.

Ağır profiller kolon- kiriş görevi ile yapının iskeletini kurarlar. İskelet sistem yatay ve düşey kuvvetlerin tamamını taşır. Hafif taşıyıcı sistemlerde ise duvar ve döşeme kaplamaları taşıyıcı sisteme katkıda bulunur. taşıyıcılık görevi yüklenen duvar, döşeme kaplamalarında seçilecek malzeme yangına hassas hafif taşıyıcı sistem için yangın riski oluşturulmamalı, taşıyıcıyı korumalıdır. Hafif duvarlar masif yapılara göre yapı fiziği açısından daha tedbirli olmayı gerektirir. yapı kabuğundaki fiziksel olaylar iç mekanın sağlıklı ortam olabilirliğini etkiler. Dış duvarlarda yeterli ısı yalıtımı ve nem bariyeri kullanılmalı ısı köprüleri ve birleşme derzleri problemsiz çözülmelidir. Bütün bu önlemlere uyulsa da kesitteki nem bariyeri duvar kesitindeki kondenzasyonu önleyecek buna karşılık mekanlardaki nem yüzdesi artacaktır.

Hafif çelik yapılar ülkemiz için yenidir. Teknoloji komple proje ile beraber yurtdışından gelmektedir. Bu projelerin mimari kimliği ile uygulanan yörelerin mimari kimliği arasında farklılıklar doğmaktadır. Ülkemizde çelik yapıların cesaretlendirilebilmesi için bu alandaki çalışmalar yoğunlaşmalı yeni teknoloji ülkemize uyarlanmalıdır.

Yapılarda kullanılan çelik
Yapısal çelik özelliklerini biçim, isleme teknikleri ve alaşımları ile kazanır. Ocaktan çıkartılan cevher fırında tas kömürü ile 1600-1800 C derece yakılarak arındırılır. Alaşımda silisyum olan çeliğin çekme mukavemeti yüksektir. Vanadyum ve Krom, çeliği yangında yüksek ısıya dayanıklı kılar, korozyon direncini arttırır. Krom bulunan alaşıma nikel katılarak “paslanmaz çelik” elde edilir. Paslanmaz çelik teknik bir terimdir. Değişik ortamlarda çeliğin paslanmazlık özelliği mutlak değildir. Nikel ayni zamanda uzama değerlerini arttırır. Aşınmaya karşı direnç için Mangan ilave edilir. Bakir ve Molibden, kimyasal korozyona karşı direnç sağlar. Karbon yüzde 2’den fazla ise “döküm çeliği” elde edilir. Fosfor gibi maddeler çeliği kırılgan yaparlar ve çeliğin içinde istenmezler.

Kullanılacak yere göre alaşımları belirlenen çeliğin bazı özellikleri de biçimlendirme tekniklerinden elde edilir; Döküm çeliği kuvvet eksenlerinin kesiştiği karmaşık detay bölgelerinde kaynak, perçin gibi birleştirme teknikleri taşıyıcılık ve estetik açıdan yetersiz ise döküm ile imalat kullanılır.

Hadde Çeliği
Yapıda çubuk elemanların mesnetlerindeki yük yayma bölgelerlerinde kullanılır.

Çekme Çelik
Biçim verilmek üzere kablo, çubuk, levha veya profil soğuk veya sıcak çekilirler. (V profili, T profili, L profili)

Soğuk Bükme Çelik
Yapısal çelik alanında kullanılan soğuk bükme profillerin saç kalınlığı ve profil özelliği firmalar ve bölgelerine göre değişir. Çekme profiller gibi yaygın biçim standartları yoktur. Ancak büktürülme siparişinde projedeki boyut toleranslarına dikkat etmek gerekir.

Kullanılacak levha kalınlığına göre iki değişik teknik ile profil elde edilir;
a)   0.4-0.8 mm arasında çelik levha silindirlenerek bükülür
b)   20 mm kalınlığına kadar levha giyotin ile katlanarak bükülür.

Soğuk Bükme Çeliğin Özelliği
Hafif bükme profillerin bazı özelliklerine ağır çelik profillerde olduğundan daha fazla özen gösterilmelidir. Biçimsel geometrik özelliği, korozyon özelliği ve yangın riski özelliği ilk sırada sayılabilir.

Geometrik Özellik
Bükme profiller taşıyıcılık ve birleştirme tekniklerine göre, değişik şekillerde üretilir. Şekillendirmede kullanılan makinelerin yapabilirliği de sınırlayıcı unsurdur. Merdaneli makineler boy saçları, giyotin makineler levhaları bükerler.

Taşıyıcılık ve birleştirme tekniklerine uygun levha kalınlığı seçilmelidir. Bitmiş üründeki boyut toleranslarına dikkat edilmelidir.

Korozyon
Korozyon yapısal çelik için ciddi tehlike oluşturur. Korozyon tehdidi
a)   Relatif nem yüzde 60’in üstüne çıkıyorsa
b)   Ziraat bölgesinde
c)   Endüstri bölgesinde
d)   Deniz kenarında bulunur. Korozyonun önlenmesi için özel tedbir alınmalıdır. Bu tedbirler;

Boya ile Korozyon Önlemi
Kimyasal veya mekanik yoldan çeliğin yüzeyi temizlendikten sonra kursun veya çinko esaslı astar veya bitümlü boya ile örtülür.

Galvanizleme Yolu İle Korozyon Önlemi
Yüzey temizlendikten sonra kimyasal yoldan veya daldırma yoluyla galvanizlemek

Alaşım Yoluyla Korozyon Önleme
Malzeme bölümünde açıklandığı gibi özellikle bakir bulunan alaşımların yüzeyinde çeliği korozyondan koruyan oksidasyon tabakası oluşur.

Hafif çelik taşıyıcılarda kullanılan çelik saç’ın kesiti ince olduğundan (gereğine göre 0.6 mm.den başlamak üzere) hafif çelik taşıyıcılar korozyondan daha çok zarar görürler. Bükme profil imalatında kullanılan çelik saçın korozyondan korunması için çoğunlukla daldırma galvaniz tekniği kullanılır. Fabrikada yapılan bu işlemlerde standart kalite güvencesi elde edilir. Montaj sonrası ek yerinde bozulan koruma düzeltilmelidir. Korumanın yani sıra korozyon ortamının da tanımlanması, mümkünse yok edilmesi gerekir. Aksi takdirde yapının narin taşıyıcı sistemi zarar görür.

Korozyonun önlenmesi için duvar ve döşemenin kesitinde kondenzasyonu oluşması önlenmelidir. Isı yalıtımı ve nem direnci katmanları doğru hesaplanmalı ve nem sürükleyici hava için geçiş yeri bırakılmalıdır.

Hafif taşıyıcılı Çelik Yapılarda Korozyondan Korunma Stratejisi:

• Yapının servis ömrünün belirlenmesi
• Karşılaşılacak korozyon ortamının belirlenmesi
• Taşıyıcıların korozyondan etkilenme yoğunluğunun belirlenmesi
• Korozyondan korunma metodunun belirlenmesi

Yangın
Hafif çelik yapılarda kullanılan profiller ince saçtan imal edildikleri için yangından ciddi şekilde korunmalıdır. yangından korunma projelendirme aşamasında baslar. Elemanlardaki sıcaklığın 450 C dereyi aşması halinde önce uzama etkisi ile çelik taşıyıcılığını kaydeder. sıcaklığın taşıyıcı profillerden uzak tutulabilmesi için mantolama yapılmalıdır. Mantolama için kullanılan malzemeler yanma sırasında zehirli gazlar veya aşırı duman çıkartmamalıdır. taşıyıcı sistemin yangından korunması için iç kaplamalarda alçı levha kullanılarak sağlanabilmektedir. Ayrıca galvanizli saçların yangın sırasında zehirli gaz çıkarttığı göz ardı edilmemelidir.

Hafif çelik sistem bir veya iki katli konut yapımında kullanılıyor ise yanmakta olan yapıdan dışarıya kolaylıkla çıkılır. Hafif taşıyıcılı çelik yapıların yangın güvenliğindeki prensip yapıyı bir an önce terk etmektir. Bu durumda Türkiye’deki sigorta sistemi gözden geçirilmelidir.

Soğuk Bükme Profil İle Taşıyıcı Sistem Kurulması
Ağır taşıyıcı sistemlerde profiller iskelet sistemi kurarlar. yapının (düşeyde ve yatayda) x-y-z yönlerinde dengesi, iskelet sisteme bağlanan diyagonalller ile veya birleşmelerin rijitleştirilmesi ile sağlanır.

Hafif taşıyıcı sistemlerde ahşap iskelet yapımında görüldüğü gibi bir mekan oluşturan duvar veya döşeme çok sayıda küçük taşıyıcı profillerden oluşturulur. Duvar veya döşeme rijitliği diyagonaller kullanılmak ile beraber kaplama ve mantolama ile güçlendirilir.

Taşıyıcılık Prensipleri
Bir taşıyıcı düzlem (duvar veya döşeme) gerektiği sayıda bükme profil ile taşıtılır. Çok sayıda elemanın birbirine bağlanması için değişik teknikler kullanılır. İtina ile detaylandırılan birleşme noktaları kalifiye ekip tarafından uygulanmalıdır.

Birleştirme Teknikleri
Hafif çelik sistemler bir çok profilin birleşmesinden meydana geldiği için birleştirme teknikleri yapının genel mukavemeti, inşaat süresi ve yapı maliyeti gibi konularda sistemi etkiler.

Birleştirme teknikleri arasında,
a)   Vida
b)   Bulon
c)   Kaynak
d)   Perçin gibi seçenekler vardır.

Bütün bu teknikler elektrikli, gazlı, patlamalı el aletleri kullanılarak belirli bir inşaat hızı ve kalitesi yakalanmaya çalışılır. Bunlardan başka bir yeni geliştirilen teknik ise; birleşecek iki elemanın levhasını birbirine bükerek perçinlemek. Bu teknik ilave malzeme kullanımını da azaltmaktadır. Bir birleştirme noktası için 8- 10 tespit gerekebilir. Binlerce birleşme noktasına kullanılacak ilave bağlantı parçaları ve vidalar binaya ağırlık eklemektedir. Kaynak, punta kaynağı olarak uygulanır. Ancak işlem sırasında zehirli gaz çıkışı dikkate alınmalıdır.

Birleşme Detayları
Birleşme detaylarında yatay ve düşey yüklerin aktarılacağı göz önünde bulundurularak birleştirme elemanlarından yararlanılır. birleştirme ekipmanları son yıllarda hız ve tespit güvenilirliği açısından ince profillerle uyarlanmıştır.

İnşaatın Özellikleri
Hafif çelik yapıların konut inşaatında kullanılması en çok ABD’de görülmektedir. ABD ‘de 2. Dünya Savaşı sonrası çelik yapılar gündeme gelmiş ağır çelik profiller genellikle çok katli büro binalarında kullanılmıştır. Eames gibi mimarlar konut yapılarında çeliğin kullanılması amacıyla öncülük etmişlerdir. Fakat ağır çelik profiller ile yapılan konutlar ancak prestij yapı alanında kalmıştır. ABD’deki yapımcılar ahşap yapı teknolojisinden de yararlanarak hafif bükme profillerle hafif çelik yapı teknolojisini geliştirmişlerdir. Böylelikle pek çok hafif profilin birleştirilmesi ile döşeme ve duvarların taşıyıcıları kurulmaktadır.
Hafif çelik sistemlerde proje, detayı da kapsayacak şekilde bitirilmelidir. Çelik taşıyıcılar fabrikada boy olarak kesilmeli ve tesisatın geçeceği boşluklar açılmalıdır. birleştirme delikleri açılmaz. Örnek olarak vidalı birleşmede inşaat süresini kısaltmak için hem delen hem tespit eden vidalar piyasaya çıkmıştır.

Taşıyıcı Sistem
Yatayda döşeme ve çatı, düşeyde iç ve dış duvarlar yapıya ait bütün yükleri taşırlar. Yatay ve düşey yükleri taşıyabilmek amacıyla narin çelik profiller sistem içinde güçlendirilir. bağlantı noktalarındaki ilave elemanlar yatay yük çaprazları iki yöndeki kaplama malzemesi taşıyıcı sistemi güçlendirecek şekilde kullanılırlar.

Duvar Yapısı
İç ve dış duvarlar yapının düşey taşıyıcılarını oluşturur. düşey ve yatay yüklerde yeterli mukavemeti ve stabilizeyi sağlar. Mekanlarda mahremiyet ve konfor sağlayacak şekilde ses korunumu oluşturur. Duvarlar yangının yayılmasını önlemeli, duvar kaplamaları taşıyıcı çeliği yangından korumalıdır. Duvar kesiti yapı sağlığı ve mekanlardaki insan sağlığına uygun tasarlanmalı, yapının ihtiyacı olan tesisat için uygun yer bırakılmalıdır. Dış duvarlar ayrıca iç mekanları atmosfer şartlarından korumalıdır.

Döşeme Yapısı
Döşemeler için değişik çözümler önerilebilir. Önemli olan döşemenin görevini yerine getirebilmesidir. taşıyıcı profilin üstünde mikro trapez levha konulabilirse rijitlik betonu dökülebilir. Böylelikle taşıyıcı sistemdeki vibrasyon önlenmiş olur.

Yapım süresince ıslak sistem istenmiyorsa ahşap yapay levha (kontrplak gibi) kullanılabilir. Bu durumda ses yalıtımı için daha özen göstermek gerekir . Darbe seslerinin önlenmesi için hali altında keçe önerilebilir.

Tesisat İle Uyum
Konutlarda kullanılan tesisat ihtiyacı kablolu sistem, borulu sistem, kanal ve bacalar olmak üzere sınıflandırılabilir. Bu sistemler ile elektrik, su, havalandırma gibi günümüzde ihtiyaç duyulan servisler gereken yerlere ulaşır.

Tesisatın Yatayda Yerleştirilmesi
Döşemenin taşıyıcısı genellikle bükme-profiller kullanılarak kurulan kafes kirişten oluşur. Konut için gerekli servislerin yatay dolaşabilmesi için döşeme kaplaması ve tavan kaplaması arasında yer bırakılmalıdır. Kafes kirisin yüksekliği servislerin geçirilmesi için yeterince yer bırakır. Bazen yatay yerleştirme duvarların içinde yapılabilir. Çünkü hafif çelik taşıyıcılı sistemlerde duvar kaplamalarının arası tesisatın geçmesi için elverişlidir. Bu durumda kablolu veya borulu servisler duvarın taşıyıcıları olan bükme profillerde açılan ard arda deliklerden geçirilirler. Boru ve kabloların taşıyıcı sisteme değmemesine dikkat edilir.

Tesisatın Düşey Yerleştirilmesi
Konutun düşey yüklerini taşıyan bükme profiller, yapı yükü ve kaplama malzemelerinin özelliklerine göre belirli aralıklarla yerleştirilirler. Servisler düşey taşıyıcıların arasından düşey olarak kolaylık ile geçirilir. Servisler taşıyıcısı çelik olan duvar ve döşeme boşluklarından geçirilirken çeliğin ısı ve elektrik açısından iletken olduğu hatırlanmalıdır. Bu durumda ses izolasyonu, ısı izolasyonu ve elektrik izolasyonu dikkatli bir şekilde sağlanmalıdır. Elektrik tesisatının diğer duvarlarda olduğu gibi plastik borudan geçmesi gerekmektedir. Elektriğin özellikle afet sonrasında devreden çıkacağı sigorta sistemi devreye sokulmalıdır.

Koruyuculuk
Yapının taşıyıcılık görevinin yani sıra koruyuculuk görevi de vardır. Koruyuculuk yapılan detay ve düzenlemelerle bir yandan yapı bünyesinin sağlıklı ve ömürlü olmasını sağlamalı, diğer yandan ise içinde yaşanan biyolojik varlıklar korunmalıdır.

Yapı Biyolojisi
Biyolojik yapıya sahip olan insan çevresinden etkilenir. Doğal çevreden korunmak amacıyla kurduğu yapay çevrede kendisi için ne gibi tehlikeler yarattığından habersizdir. Endüstrileşme devrimi sonrası piyasaya çıkan yeni yapı malzemeleri yeni bilinmeyen yapay çevrelerin oluşmasına sebep olur. Geleneksel yapılarda tahrip boyu olgunlaştırılan sağlıklı iç mekan şartlarının yeni yaratılan her yapı teknolojisi için gözden geçirilmeli ve araştırmalar yapılmalıdır.

İnsanlar belirli ısı, nem, belirli ışık, hava, hava hızı, radyoaktivite ve benzeri şartlarda yasayabilirler. Yaşanabilirlik şartlarının sağlanmaması halinde ruhsal ve fiziksel hastalıklar baslar. Mesela sürekli çalışan bir motor sesi ile bir süre yaşarsanız ruhsal hastalık baslar. Nem oranının yüksek olması halinde astım, romatizma gibi hastalıklar bas gösterir.

Hafif çelik yapılarda görünmeyen çelik ızgara içinde yaşamanın biyolojik yapıya etkisi incelenmelidir. Ayrıca yapının bu derece sızdırmaz olmasının da etkisi araştırılmalıdır.

Yapı Ekolojisi
Yapı sektöründe ekolojik kazanç sökülüp ayni ile tekrar kullanmak veya dönüştürülüp tekrar kullanmak seklinde olabilir. Yapısal çelik türlerinde ağır taşıyıcı iskelet elemanları sökülüp tekrardan kullanılabilirler. Hafif taşıyıcı çelik profiller, prefabrik duvar yapımında değil de yerinde yapımda kullanılmışsa, sökülmesi tekrar kullanılması imkansızdır. Hafif profiller eritilip tekrar başka bir imalatta kullanılabilirler. Her tür çelik söküldükten sonra yüzde yüz geri kazanılabilir ve tekrar kullanılabilir. Günümüzde kullanılan çeliğin yüzde 50’si dönüştürülmüş malzeme, yüzde 50’si cevherdir. yapılan çalışmalar geriye kazanılabilen plastik, alüminyum, kağıt, cam gibi malzemelerden çeliğin yüzde 55.1 ile en fazla oranda geriye kazanıldığını göstermiştir.

Üretimde kullandığı enerji ve bu sonradan meydana çıkan kati ve gaz atıklar göz ardı edilirse, tekrar kullanma oranı göz önünde tutulduğunda çelik diğer yapı malzemelerine göre ekolojik açıdan anlamlı görülmektedir.

Yapı Fiziği
Yapı fiziği kullanılan yapı malzemeleri ve sistemleri için yapay iç mekan ve doğal dış mekan şartları arasındaki davranışlarını düzenleyen bilimdir. Hedef hem yapı elemanları içindeki fiziksel olayların yapı bünyesinde hasar vermemesini sağlamak, hem de oluşturulan yapay çevrenin insan sağlığını göz önünde bulundurmak. Hafif taşıyıcı sistemin kullanıldığı yapılar için ısı, nem, ses ve yangın korunum konuları gözden geçirilmelidir. Çelik hafif taşıyıcı sistemlerinin yurdumuzda konut yapımında kullanılması yenidir. Özellikle mimari kültür ve yapı teknolojisi transferi yönünde titizlik gösterilmelidir.

Mimari Kültür Transferi
Hafif çelik yapı teknolojisi günümüzde yurt dışından komple proje olarak gelmektedir. kullanılacak detay ve malzeme türleri, iç mekan düzenlemesi iç ve dış biçimsel kişilikler projede sonuçlandırılmıştır. Özellikle iç ve dış biçimsel kişilikler ülkemiz zengin yapı kültürüne uymamaktadır.

Yapı Teknolojisi Transferi
Yapı teknolojisi yurt dışından gelen projenin kapsamındadır ve her türlü gereklilikleri çözümlenmiş durumdadır. Önümüzdeki günlerde yerli üretim başladığında yapı fiziği, yapı biyolojisi, tesisat döşenmesi ve korozyon gibi konularda bilgilenmeden ise başlanmamalıdır. Sonuç olarak çelik hafif taşıyıcılı konut sistemleri üzerinde daha çok konuşulması ve yazılması kullanıcının, uygulayıcının ve onaylayan makamların (sigorta, resmi kurumlar… ) doğru karar vermeleri için gereklidir.