Hafif Çelik Yapıların Geleneksel Ahşap Yapılar ile Benzerlikleri

1999 Agustos depremi sonrasi yeni arayislar içinde olan yapi sektörü, ülkemiz için yeni sayilacak hafif çelik yapilari kullanmaya baslamistir. Esasen yapilar yigma veya iskelet olsun, betonarme veya çelik olsun, mimari mühendislik kurallarina uygun yapildiginda kullanicisini çevre sartlarindan veya depremden korur. Insanlari üsüten, terleten veya yikilan yapi varsa, bu hatali yapildigini gösterir. Hata, projelendirme veya uygulama sirasinda ortaya çikabilir.

Pek çok ülkede oldugu gibi bizde de yeni olan hafif çelik yapinin projelendirilmesinde hatalari aza indirmek amaci ile hafif çelik yapi tanimlanacak, hafif çelik yapilarin geleneksel ahsap iskelet yapilara benzerliginden yola çikilarak bir karsilastirma yapilacaktir. Hafif çelik yapilarda en çok karsilasilan isi izolasyonu konusuna ise kisaca deginilecektir.

Hafif çelik yapinin ortaya çıkışı

Çelik yapılar iki tür tasiyici sistem ile insa edilirler. Sicak çekilen profil ile yapinin çelik iskeleti insa edilir veya soguk bükme ince profiller yan yana getirelerek duvar/ döseme tasiyicisi olusturulur. Az katli yapilarda soguk bükme profillerin kullanilmasi ekonomiktir.

Hafif çelik islekelet yapiyi en çok kullanan ülke ABD’dir. Büyük bir ülke olan ABD’de konut yapimi için kullanilan yapi malzemelerinin tasinmasinin ucuz ve kolay olmasi öncelik kazanmistir. Yapinin maliyetini düsürmek amaci ile; duvar/ döseme tasiyici sistemi, duvar/ döseme kaplamasi ve çati örtüsü ucuz ve tasinmasi kolay olan ahsaptan yapilmistir. Bugüne gelindiginde ahsabin daha yararli yerlerde kullanilmasini saglamak amaciyla ve diger yandan çeligin geriye dönüstürülen bir malzeme olmasi nedeniyle ABD’de hafif tasiyicili çelik sistemlerin kullanilmasi artmistir.

Geleneksel ahşap iskelet yapı

Türkiye’de geneleksel ahsap yapi kültürü yaygin ve zengindir. Bu yapilarin olusturdugu estetik, güvenli tasiyicilik, iç mekan konforu yüzyillar süren tecrübe ile mükemmellesmistir.

Ahsabin dünya üzerinde nüfusa göre azalmasi, pahalilasmasi ve diger baska sebepler dünyanin her yerinde oldugu gibi ülkemizde de ahsaptan baska malzemelerin kullanilmasina yol açmistir. Ülkemizde son yüzyilda en çok kullanilan yapi malzemesi betonarme olmustur. Betonarme yapilarin 17 Agustos 1999 depremi sirasinda yikilmasi, bölgedeki geleneksel çesit ahsap iskelet olan “himis” yapilarin saglam kalisi ve can kaybina sebep vermeyisi, hafif iskelet yapilarin tekrar konusulmasina sebep olmustur.

Geleneksel ahsap iskelet yapi genelde iki türde insa edilir. Ahsap iskelet kurulduktan sonra dis yüzü tek veya iki kat ahsap kaplanir. Iç yüzü aralikli çakilan çita üstüne kitikli kireç harçli siva (bagdadi siva) yapilir. Çitasi ile siva kalinligi 5-6 cm’yi bulur. Kullanilan duvar katmanlarinin hepsinin isi direnci yüksek oldugundan çevre sartlarindan korunan, nefes alabilen iç mekan elde edilir. Iki yüzü kaplanmis ahsap iskelet yapida elde edilen koruyuculuk yapinin bulundugu iklim bölgesine göre yetersiz ise ahsap iskeletin ara bosluklari tugla veya kerpiç (bazen de tas) ile doldurulur. Duvar içten ve distan sivanir. Bu tür yapiya “himis” yapi denilmektedir.

Geleneksel ahsap yapilarin iskeleti günümüz ahsap yapisindan farklidir. Geleneksel ahsap yapida farkli boyutta ahsap kullanilir. Binanin yüklerini tasiyan duvar kalinliginca ve kare kesitli olan ana dikmeler, duvarin iki yüzünü tasiyan ara dikmeler, duvar düzleminde yatay kuvvetleri aktaran payanda ve yatay baglantiyi saglam kusaklar (boyunduruk) tasidiklari yüke göre hepsi ayri kesitte olabilmektedir.

Ahsap elemanlarin yatay, düsey kesme kuvvetlerini birbirlerine aktarmalari öncelikle geçme ve ahsap yardimci parçalar ile saglanir. Birlesmelerdeki metal, çivi ve vida destegi geleneksel ahsap yapinin geç dönemine rastlar.

Deprem yönetmeliğine göre ahşap iskelet yapı

Deprem yönetmeligine göre ahsap iskelet yapidaki elemanlarin yeri ve boyutlari “geleneksel” yapiya göre degistirilmistir. En fazla 150 cm’de bir yerlestirilen ana dikme araliklarina yardimci dikmeler gelmektedir.

Dikmelerin aralari asagidan yukari önce yatay elemanlar ile bölünmüs ortaya çikan kareler ise çaprazlar ile üçgenlere ayrilmistir. Yönetmelige göre dikeyler ve çaprazlar ayni kesitte olup, en az 10/10 cm olmalidir. Iki duvar yüzeyi arasinda ise dolgu olarak ahsap yonga dahi önerilmektedir.

Sistem ve eleman kesitleri irrasyoneldir. Bu öneriler göz önünde bulunduruldugunda deprem yönetmeliginin ahsap yapilar konusu az gelismis olarak kabul edilebilir. Esasen yönetmelikler bir isin yapilabilirliginin alt sinirlarini belirler. Mühendislik çaliismasi olan rasyonel ekonomik ahsap iskelet yapilar da vardir.

Rasyonel ahşap iskelet yapı

Rayonel ahsap iskelet yapilarda kullanilan ahsap türü standarttir. 5/10 boyutundaki tek tip kereste insaat yerine gelir. Dikme ve kiris boyutunun büyük olmasi gerekiyorsa 5/10 boyutundaki eleman birlestirilerek kesit büyütülür. Dikme araliklari esit ve standarttir. Duvar düzleminin stabilitesi iki yönde yüzey kaplamalari ile elde edilir. Kaplama boy tahta ise tek veya iki yönde diyagonal çakilir. Kaplama kontrplak ise deprem yüklerine dayanikli olarak boyutlandirilmis türü seçilir.

Hafif iskelet yapilar ister çelik profiller ile, ister de ahsap dikmeler ile yapilsin birbirine benzerler. Çünkü pencere birakilmasi, çati kurulmasi, duvar kaplamasi ve diger pek çok teknik birbirinin aynidir.

Hafif çelik iskelet yapı

Hafif çelik iskeletin tasiyici eleman düzeni, baglanti noktalari prensip olarak rasyonel ahsap iskelet yapiya benzer. Burada önemli fark; tasiyici malzemenin izolasyon degeri yüksek ahsap yerine iletken çelik ile yer degistirmis olmasidir.

Yapilarin isi izolasyon nitelikleri iç mekan konforunu, iç mekan konforu ise saglik sartlarini saglarlar. Yapilarda koruyuculuk, tasiyicilik kadar önemli olup, en ufak bir yerde hata, mesela isi izolasyonunda bir isi köprüsü, yapinin tamamindaki çabalarin bosa gitmesine sebep olur. Çelik elemanlarin birbirine baglanmasi ve yük aktarmasi yardimci elemanlar kullanilarak güçlendirilmistir.

Baglantilar vida, perçin, kaynak türleri kullanilarak veya birbirlerine zimbalanarak tesbit edilirler. Baglanti türleri çagdas ekipmanlar ile çok kisa zamanda yapilabilir. Cepheler dis sartlara dayanikli levhalar veya ahsap binalarda oldugu gibi ahsap lambri ile kaplanabilir. Hafif çelik tasiyicilarda kullanilan çelik saç’in kesiti ince oldugundan (geregine göre 0.6 mm’den baslamak üzere) hafif çelik tasiyicilar korozyondan daha çok zarar görürler. Bükme profil imalatinda kullanilan çelik saçin korozyondan korunmasi için çogunlukla daldirma galvaniz teknigi kullanilir. Fabrikada yapilan bu islemlerde standart kalite güvencesi elde edilir. Montaj sonrasi ek yerinde bozulan koruma düzeltilmelidir. Korumanin yani sira korozyon ortaminin da tanimlanmasi, mümkünse yok edilmesi gerekir. Aksi takdirde yapinin narin tasiyici sistemi zarar görür.

Korozyonun önlenmesi için, duvar ve dösemenin kesitinde kondenzasyon olusmasi önlenmelidir. Isi yalitimi ve nem direnci katmanlari dogru hesaplanmali ve nem sürükleyici hava için geçis yeri birakilmalidir.

Hafif tasiyicili çelik yapilarda korozyondan korunma stratejisi:

• Yapinin servis ömrünün belirlenmesi
• Karsilasilacak korozyon ortaminin belirlenmesi
• Tasiyicilarin korozyondan etkinlenme yogunlugunun belirlenmesi
• Korozyondan korunma metodunun belirlenmesi

Hafif çelik yapıların taşıyıcı elemanları

Hafif çelik yapida resyonel ahsap yapinin esit aralikli 5/10 ahsap tasiyicilarinin yerini galvenizli saçtan bükme C-profiller alir. Tasiyacaklari yükün yönüne veya büyüklügüne göre diger profiller kullanilabilir.

Düsey veya yatay yükler için profil tipi degistirilebildigi gibi ayni profilden birkaç tanesi yan yana getirilebilir. Yatay yüklerin karsilanmasi için duvar sisteminin içine yatay ve diyagonal elemanlar ilave edilir.

Hafif çelik duvarlar tamamen hafif çelik profiller ile tasinabildigi gibi betonarme iskelet sistem içinde bölme duvarlari olarak da kullanilabilir. Hafif çelik yapida saçtan soguk bükme çelik profiller de kullanilir.

Hafif iskeletli yapıda ses ve ısı izolasyonu

Çeligin isi geçis katsayisi 60 W/mK iken ahsabin 0.130 W/mK kadardir. Buradan da anlasilacagi gibi çeligin isi geçirgenligi ahsabin 300/400 kati civarindadir. Çelik dikme ve diger çelik elemanla duvar içinde isi köprüsü olur. Çelik tasiyici yapida isi izolasyon melzemesi tasiyici aralarina degil, hepsini örtecek sekilde tamamen duvarlarin disina yerlestirilmelidir. Tasiyicilara tesbit edilirken yalitim malzemesi ezilir ve boyut degistirirse yalitim degisir. Içindeki hava bosluklarinin yüzdesine göre yalitim malzemesi isi geçis degerini olusturur. Yalitimin ezilmesi de islanmasi gibi yalitim degerini düsürecektir.

Bazi malzemelerin isi geçis katsayilari: Mermer 3.500 W/mK, poliüreten 0.030W/mK, Polistirol 0.025 W/mK, ahsap 0.130 W/mK, çelik 60.000 W/mK, alüminyum 200.000 W/mK, dolu tugla 0.700 W/mK, kireçli siva 0.700 W/mK, kitikli siva 0.300 W/mK, cam 0.800 W/mK’dir.

Çelik iskelette yalitim profil araliklarina konulmasi halinde duvardaki profil kondenzasyona sebep olur. Kondenzasyon hem kaplama malzemelerini islatarak onlarin çürümelerine, mikrop ve mantar barindirmalarina sebep olur, hem de tasiyici profilin korozyonuna yani metalin paslanmasina ve tasiyiciliginin azalmasina sebep olur. Bu durumda isi yalitimi narin çelik profilleri de korumalidir. “Yalitimin hesaplanan kalinligi” iskeletin disi veya iç yüzüne kesintisiz olarak yerlestirilmelidir. Malzemenin isi yalitimi degeri, kalinligi ve bosluk oranina göre hesaplandigindan yük altinda veya tesbit noktalarinda ezilerek boyut degistirmeleri halinde malzemelerin yalitim degeri de degisir. Hafif çelik iskelet yapilarda isi izolasyonu malzemeleri tesbit noktalarinda sekil degistirmemelidirler. Duvar kesitinde yogusmanin önlenmesi için ayrica bütün cepheye nem bariyeri konulmalidir. Hafif çelik iskelet yapilar, ülkemizde Agustos 1999 depremi sonrasi talep edilmeye basladi. Hafif çelik yapinin kullanicisi tarafindan anlasilmasi ve dogrulari talep etmesi için bu tür yapinin üzerinde tartisilmasi ve düsünce üretilmesi dogru olacaktir.

Bu çalismada yapisal davranislari ile taninan geleneksel ahsap yapilar ile hafif çelik yapilarin benzerlikleri ve farkliliklari üzerinde durulmustur.

Hafif çelik yapilarin tasiyici profilleri endüstriyel olarak atölyelerde hazirlandigindan insaat hizlidir ve standart daha kolay uygulanir. Tasiyici profillerin birlesme noktalarinda kullanilan yardimci elemanlar ve birlestirme teknikleri sistemin güçlenmesini, yatay ve düsey yükleri daha iyi aktarmasini saglarlar. Tasiyici profillerin iletken metal olmasi isi ve ses yalitiminda ilave önlemler alinmasini gerektirir.
 

Doç. Dr. Bilge Is.k – ITÜ Mimarlik Fakültesi
Kaynak: http://www.tucsa.org