Saydam Giydirme Cephelerin Taşıyıcı Sistem Özellikleri

TEKNÄ°K MAKALE 6. Sayı (Ocak Åžubat 2007)

İnsanoğlu var olduğu günden beri yaşadığı mekanın konfor anlayışını artırmak ve geliştirmek için çalışmıştır. Önceleri mağara vb. doğal oluşumlardan yararlanan insanlar zamanla bunu geliştirerek kendisine alternatif yaşama alanları oluşturmuştur. Bu oluşumla birlikte yaşam alanlarını dış koşullardan koruyan kabuk kavramı da önem kazanmıştır.
Geleneksel yapı örneklerinde, taşıyıcı sistemi oluşturan taş ve ahşap gibi malzemelerin doğrudan yapı kabuğunu biçimlendirdiklerini görmekteyiz. Endüstri devrimiyle birlikte çelik ve camın kullanımının artması cephe kavramına yeni bir anlam kazandırmıştır. Bununla birlikte daha saydam ve geniş cam cepheler ortaya çıkmıştır. Ancak camın güneş karşısında yeterli direnç gösterememesi ve metal malzemenin iletkenliğinin fazla oluşu, mekanların konfor koşulları açısından yeterli değerlerini sağlayamadığını göstermiştir. Yapı kabuğu, yapıların mimari biçimlerinin yanı sıra dış çevre koşulları ve işlevlerine bağlı olarak, bina içinde uygun fiziksel ortamın yaratılmasında önemli bir rol oynamaktadır. Bu durum giydirme cephelerin gelişimine neden olmuştur.

20. yüzyılın başlarından itibaren malzeme ve yapı teknolojisinde gerçekleşen gelişmelere paralel olarak ortaya çıkan cam cepheler hafif olmaları, estetik görünümleri, üretim ve montajlarının kolay olması, dış iklim koşullarına dayanaklıkları nedeniyle kısa zamanda, özellikle yüksek yapılarda vazgeçilmez bir yapı kabuğu haline gelmişlerdir.

Giydirme cepheler; kendi kendini taşıyan, kendi ağırlığını ve rüzgar yükünü taşıyıcı sisteme ayarlanabilir bağlantılar ile ileten, yalıtım ve koruma sağlayan, modüler koordinasyon ilkeleriyle uyum içinde tasarlanan ve yapının dış yüzüne uygulanan, ince, hafif, saydam, yarı saydam veya opak yüzeylerin değişik oranlarda birleşmesinden oluşmuş yapı dış kabuğudur [1]. Bu kabuğun tamamen saydam bir cephe oluşmasını sağlayan sistemlere Transparan ya da Saydam Giydirme Cephe Sistemleri denilmektedir. Transparan cephe kavramı dilimize İngilizce "Transparent Wall" tanımlamasından geçmiştir. Bu cepheler, noktasal bağlantı elemanları ile birleşmiş cam yüzeylerin belirli bir taşıyıcı sisteme bağlanması ile oluşan sistemin yüklerini yapının strüktür sistemine aktarması aracılığıyla çalışırlar. Cam malzemenin cephelerde daha fazla kullanılmaya başlanması ve taşıyıcı olarak potansiyelinin geliştirilmesi ve bilgisayar programları ile yapılan tasarımlar, saydam cephe sistemlerinin gelişmesine olanak sağlamıştır. Saydam cephe sistemleri ilk olarak 80’li yıllarda Pilkington cam firmasının Arup şirketi ile ortak gerçekleştirdiği Farnborough ofis binasında ve Norman Foster ile Pilkington firmasının beraber çalıştıkları Swindon Renault fabrikasında gerçekleştirilmiştir (Şekil 1).

2. SAYDAM GİYDİRME CEPHELERİN SINIFLANDIRILMASI

Tasarımcıların iç mekanı dışa yansıtma istekleri ve camın yapılarda daha fazla kullanılmaya başlanması giydirme cephe sistemlerinde şeffaflığın öne çıkmasını sağlamıştır. Saydam giydirme cepheleri taşıyıcılık açısından aşağıdaki gibi sınıflandırmak mümkündür [2]:

1.Taşıyıcısı çelik profillerden oluşan saydam giydirme cepheler

Pilon taşıyıcılı sistemler

Kafes-kiriş taşıyıcılı sistemler

Kablo destekli çelik profillerden oluşan sistemler

2.Taşıyıcısı kablo sistemlerden oluşan saydam giydirme cepheler

Yatay kablo sistemler

Düşey kablo sistemler

3. Taşıyıcısı cam elemanlardan oluşan saydam giydirme cepheler

2.1. Taşıyıcısı Çelik Profillerden Oluşan Saydam Giydirme Cepheler

Cephede kullanılan taşıyıcı elemanların çelik malzemeli profillerden oluştuğu saydam giydirme cephelerdir. Bu sistemde yükler, cam giydirme cephe yüzeyinin arkasında bulunan çelik profillerden oluşmuş taşıyıcı elemanlara aktarılır. Çelik profillerin kesitleri, öngörülen rüzgar, deprem ve cam yüklerine göre hesap yoluyla bulunmaktadır. Dört adet levha camın birleşmesi ile kurulan bu sistemde birleşim elemanları olan spider bağlantılar cepheye gelen rüzgar yüklerini çerçeveye aktarırlar. Kullanılan cam elemanlar temperlenmiş ya da lamine cam panellerden olabilirler [3]. Ancak lamine cam levhalar daha çok doğrudan rüzgar yüklemesine maruz kalmayacak noktalarda tercih edilmektedirler.

Cephenin montajında ilk olarak çelik taşıyıcılar terazisinde döşemeler arasına bağlanır. Daha sonra spider tutucular çelik taşıyıcı sisteme monte edilir. Cam levhalar tutuculara bağlanır ve cam aralarına yapay kauçuk türü olan EPDM (Etilen propilen dien monomer) conta ve silikon uygulanır (Şekil 2). Burada önemli olan nokta iki cam arasındaki mesafenin eşit olması ve cam yüzeylerinin aynı düşey düzlemde kalmasını sağlamaktır. Bu da spider tutucuların üzerinde bulunan ayarlarla cam levhalar ileri, geri, sol, sağ oynatılarak ince ayar yapılmaktadır. Bu grup saydam giydirme cepheler; pilon taşıyıcılı ve kafes-kiriş taşıyıcılı, kablo destekli çelik profilli sistemler olmak üzere üçe ayrılmaktadır.

2.1.1. Pilon Taşıyıcılı Sistemler

Pilon taşıyıcılı sistemler, yalnızca tek bir ana taşıyıcıdan oluşan saydam giydirme cephelerdir. Genelde yuvarlak kesitli çelik profillerin kullanıldığı görülmekle beraber kare kesitli profillerin de kullanılması mümkündür. "555 city centre" yapı örneğinde cephe boru biçimindeki pilonlar ile taşınmaktadır. (Şekil 3 ve Şekil 4). Stanford Üniversitesi "Aquatics Center"da ise kullanılan pilonlar kutu profillerden oluşmaktadır. (Şekil 5 ve Şekil 6).

Pilon taşıyıcının et kalınlığı ve çapı, cam levhaların ve rüzgarın yükleri hesaplanarak seçilmektedir [4]. Dikkat edilmesi gereken nokta kullanılacak olan çelik malzemenin kalitesidir. Ülkemizde Cr-Ni (Krom-Nikel) 304 kalite paslanmaz çelik profiller kullanılmaktadır. Çeliğin kalitesi taşıma kapasitesi ve bakım giderlerini etkilemektedir.

Pilon taşıyıcılı saydam giydirme cephelerin olumlu yönlerini şu şekilde sıralamak mümkündür:

Diğer sistemlere göre uygulaması daha pratik ve basittir.

Üretim süresi daha kısadır

Yüksek olmayan uygulamalarda daha ince kesitli profiller kullanılabilmesi sebebiyle tasarımcılara daha şeffaf cepheler yaratma olanağı sunmaktadır.

Paslanmaz çelik profillerin yanı sıra, elostatik boyalı, sıcak daldırma galvanizli çelik profiller de kullanılabilmektedir.

Saydam giydirme cepheler arasında en düşük maliyete sahip olanıdır.

Kare, yuvarlak, I kesitli veya özel hazırlanmış çelik profiller kullanılabilmektedir.

Bakım giderleri düşüktür.

Olası arıza durumlarında sistemin onarılması daha kolaydır.

Pilon taşıyıcılı saydam giydirme cephelerin olumsuz yönleri ise şu şekilde sıralamak mümkündür:

Taşıyıcısının pilon olması nedeniyle yüksek yapılarda kullanılması maliyetli ve güçtür.

Yüksek yapılarda uygulanması durumunda daha büyük kesitli profillerin kullanılması gerektiğinden hem tasarımcıların kurgulamak istediği cam cephe perspektifini etkilemekte hem de gayri ekonomik bir kesit vermektedir.

Özellikle köşe birleşim detaylarında hassas uygulama gerektirmektedir.

2.1.2. Kafes kiriş taşıyıcılı sistemler

Taşıyıcı elemanı kafes kiriş yapı elemanlarından oluşan saydam giydirme cephelerdir. Temel özellikleri taşıyıcı elemanları düzlem veya uzay kafes şeklindedir (Şekil 7).

Bu uygulama çok katlı yüksek binalarda ve daha fazla yük söz konusu olan cephelerde uygulanmaktadır. Düzlem veya uzay kafes taşıyıcılar; cephe yüksekliğine, cam ağırlığına ve rüzgar yüklerine bağlı olarak şekillenir ve hesaplanır. Bu hesaplamalara göre tasarlanan kafes kiriş taşıyıcılar fabrikada imal edildikten sonra yapım yerine götürülür ve montajı yapılır.

Kafes-kiriş taşıyıcılı saydam giydirme cephelerin olumlu yönlerini şu şekilde sıralamak mümkündür:

Düzlem veya uzay kafes olmaları sebebiyle daha fazla yük taşıma kapasiteleri vardır.

Büyük cam yüzey ve yükseklik gerektiğinde kullanımı uygundur (Şekil 8).

Paslanmaz çelik profillerin yanı sıra, elostatik boyalı, sıcak daldırma galvanizli çelik profiller de kullanılabilmektedir (Şekil 9 ve 10).

Kafes kiriş taşıyıcılarda kare, daire, I kesitli veya özel şekillendirilmiş profiller kullanılabilmektedir.

Kafes-kiriş taşıyıcılı saydam giydirme cephelerin olumsuz yönleri ise şöyledir:

Düzlem veya uzay kafes taşıyıcıların öncelikle fabrikalarda hazırlanıp şantiye nakilleri ve montajları söz konusudur. Bu nedenle zaman olarak daha uzun bir yapım süresine sahiptir.

Pilon taşıyıcılı sisteme göre daha karmaşık bir uygulamadır.

Pilon taşıyıcılı sisteme göre kalifiye eleman gereksinimi şarttır ve daha maliyetli bir uygulamadır.

2.1.3. Kablo destekli çelik profillerden oluşan sistemler

Bu sistem, Pilkington cam firması tarafından yapılan uygulamalarda "İkincil gergi sistemli asıl makas" olarak tanımlanmaktadır (Şekil 11). Sistemin avantajı saydamlığın bu yöntemle daha fazla sağlanabilmesidir. Buna karşın maliyeti daha yüksektir. Ancak sistemin kurulumu daha hızlıdır. Bu durum, maliyetin dengelenmesi açısından olumlu bir girdi olarak değerlendirilebilir.

Sistemin düşey ve yatay taşıyıcıları bağlandıktan sonra çelik profil veya çelik halat olabilen gergilerin taşıyıcı sisteme montajı yapılır [5]. Bu sistemde kullanılan gergiler spider cam tutucuları taşımakta kullanılabileceği gibi cephe taşıyıcı sisteminin kurgusunda da uygulanabilir. Bu olanak tasarımcılara özgün cepheler kurgulama şansı vermektedir (Şekil 12).

Kablo destekli çelik profilli taşıyıcılı saydam giydirme cephelerin olumlu yönleri şöyledir:

Hızlı montaj yapılabilmesi sebebiyle zamandan tasarruf sağlar

Yüksek cam cephelerin gerektiği durumlarda pilon sistemi destekleyerek çözüm getirebilmektedir.

Gergi elemanları çelik profillerden olabileceği gibi çelik halatlardan da oluşabilir.

Kablo ile sistemin desteklenmesi mimari açıdan görsel zenginlik ve mekana esneklik kazandırmaktadır.

Kablo destekli çelik profilli taşıyıcılı saydam giydirme cephelerin olumsuz yönlerini şu şekilde sıralamak mümkündür:

Gergi destekli olması nedeniyle daha karmaşık yapıya sahiptir.

Uygulaması diğer sistemlere göre daha hassas ve maliyetlidir.

2.2. Taşıyıcısı Kablo Sistemlerden Oluşan Saydam Giydirme Cepheler

Kablo kiriş sistemde giydirme cephe, yatay veya düşey yönde kurgulanan kablo payandalarla taşıtılabilmektedir. Kablo payanda sistemi, parabol şeklinde iki ana kablodan oluşur. Bu kablolar çeşitli çaplarda olabilirler. Bunlar germe ve bağlama için gerekli germe donanımına sahip olarak çatal uçlarla iki yanda yer alan taşıyıcı kolonlara bağlanırlar veya yan duvarlara ankre edilirler [6].

Kablo kirişler ana çerçevenin içine yatay yerleştirilirler. Kablo payanda içindeki metal destek elemanları, camı kablo payandaya göre olması gereken yerde tutarlar (Şekil 13). Bu destekler cam parçanın tam arkasında ve kablo kirişler ile bağlantılarının olduğu noktada yatay menteşelerle yerleştirilmişlerdir. Bu durum, cam ile kirişler arasında, cama paralel yönlerde yatay bir serbestlik sağlar. Genellikle kablo kirişlere kiriş başına 2 ton kadar bir ön gerilme verilir.

2.2.1. Yatay kablo sistemler

Camlı kısım tarafından payandaya uygulanan yüklerin payanda düzleminde kalacağı garanti değildir. Bu yüklerin yatay olduğu farz edilmesine rağmen yapım sırasındaki hatalar yüzünden payandaların mükemmel olarak yatay olmama ihtimali de vardır.

Kabloların dingil etrafında dönmesini engellemek için yalnızca camla bağlantılarından eklemlendirilmişlerdir (Şekil 14, 15). Böylelikle cam düzlemin kendisi olası herhangi bir dönmeyi önler. Kabloların gergin olması da payanda düzleminin yatay pozisyonda kalmasını sağlar.

İnşa yerinde kablo payanda kurulumları yer seviyesinde bir maketin üzerinde önceden kurulur ve kullanılan elamanların bir kurulum sırası vardır. Teller birbirinden mümkün olduğunca uzakta yan yana yatıncaya kadar gerilirler. Bu elemanların birbirinden uzaklığı hesaplara göre belirlenir. Ön gerilme sürecinde kablolar uzarlar. Uzama miktarları dikkate alınarak, kabloların en son uzunluğu tam olarak belirlenir. Daha sonra kablolar kablo mengeneleri ile desteklere kurulur ve kablolarla desteklerden oluşan tüm kurulum inşa edilerek kalıptan yapılmış çekicilerle bekleyen ana yapı çerçevesine kaynaklanır. Ön gerilme, kablolar gerildikçe kısalan yüksek manevralı hidrolik manivela aletleriyle tamamlanır. Gerilme de germe donanımları kullanılarak sağlanır. Bu süreç istenilen ön gerilme seviyesine ulaşıncaya kadar tekrarlanır. Ön gerilme gerçekleşince kablo payandalar cam takılıncaya kadar hareketsiz tutulur. Kaymalara karşı çeşitli önlemler alınması gerekmektedir. İki kabloyu dönüm noktalarında güvenlik halkaları bir arada tutar ve cam yerine yerleştirilinceye kadar kirişleri geçici bir sürtüktür yerinde tutar [7].

2.2.2. Düşey kablo sistemler

Bu sistemde cepheye gelen yükler cam panellerin arkasında kalan düşey kablo taşıyıcılara aktarılır. Taşıyıcılar yatay şekilde uygulanan yöntemle benzer taşıma performansları gösterirler. Düşey gerilmiş kablolar en üstte bir taşıyıcıya bağlanabilirler (Şekil 16). Bu taşıyıcı kimi zaman çatı da olabilmektedir. Alt noktada ise zemine bağlanırlar.

Germe kirişleri tarafından desteklenen cam paneller önemli kiriş saplamalarında cam levhalar arasında yer sağlayacak geniş diferansiyel hareketlere gereksinim duyarlar. Spider tutuculara benzer "planer" denilen dökme olarak üretilen bağlantı elemanlarının dönme kapasiteleri bu hareketlere imkan sağlar. Planer elemanlar, genellikle rüzgar yüklerini transfer eden kiriş düğüm noktalarıyla aynı hizada üretilmiş bağlantı noktalarıdır. Düşey yük ya üstteki cam levha tarafından karşılanır ya da tipik olarak cam levhanın ağırlığının planer elemanın kapasitesini aştığı durumlarda askı çubukları tarafından taşınır. Bazı durumlarda ağırlık düşey gerilme kirişine aktarılabilir.

Genellikle cam kabuğun destek sistemi ana gerilme sisteminden ayrı olarak tasarlanır. Gerilme kabloları, yüksek gerilmeli kablolar veya paslanmaz çelik çubuklardan oluşur. Paslanmaz çelik çubukların kafes kirişleri her düğüm noktasında camı tutan elemanlarda bulunan klemenslerle veya kiriş elemanlar arasındaki dövme veya fabrikasyon olan çubuklara bağlanırlar (Şekil 17) [8].

2.3. Taşıyıcısı Cam Elemanlardan Oluşan Saydam Giydirme Cepheler

Güçlendirilmiş tabakalı cam elemanlardan oluşan bu sistemin en önemli yapım nedeni, görselliği en üst düzeye çıkarabilmesidir (Şekil 18). Spider tutucular gibi cam kabuğu bağlayan konstrüktif elemanlar, belirli aralıkta düşey olarak dizilmiş cam malzemeden taşıyıcılara bağlanırlar. Ancak bu bağlantılarda daha önceki yöntemlerde söz edilen ara elamanlara gerek yoktur (Şekil 19).

Bunun yerine spider bağlantı elemanı iki cam levhayı birleştirecek şekilde tasarlanmıştır. Cam destek tüm cephe boyunca devam etmek zorunda değildir. Sadece cephenin çatı ile birleştiği noktada veya sadece cephenin zemin seviyesi ile birleştiği noktada kullanılabilir. Ayrıca mümkün olan en iyi saydamlığı elde etmek ve cam taşıyıcıları takviye etmek amacıyla kablo gergilerden yararlanılabilir [9].

SONUÇ

Giydirme cephe sistemleri, yapı malzemelerinin ve teknolojilerinin gelişmesine bağlı olarak her geçen gün gelişmekte ve değişmektedir. Giydirme cephenin ilk uygulamalarından bugüne kadar geçen süre içinde kullanılan malzemeler ve uygulamadaki öncelikler değişmiştir. Günümüzde yapının görselliği artmış ve tasarımcıların daha geniş şeffaf bir yüzey yaratma arzuları saydam giydirme cephe sistemlerinin doğmasına neden olmuştur.

Giydirme cephelerin taşıyıcı sistemi; çelik profiller, çelik kablolar gibi metal elemanlarla çeşitli düzenlerde kurgulanabilmektedir. Bunun yanında güçlendirilmiş cam malzemenin sadece kaplama malzemesi olarak değil, taşıyıcı eleman olarak da bu cephelerde kullanımı yaygınlaşmaktadır. Saydam giydirme cephe sistemleri, cam cephe yaratmak isteyen tasarımcıların yoğunlukla kullandığı giydirme cephe sistemi olarak karşımıza çıkmaktadır. Görselliğin fazla olduğu bu cephe sisteminde dikkat edilmesi gereken nokta, saydamlığı sağlarken mekan konforunu da göz ardı etmemek gerektiğidir.

KAYNAKLAR

[1]Hasol, D., (2005 ), Mimarlık Sözlüğü, Yapı Endüstri Merkezi, İstanbul

[2]Güzel, O., N., (2006), Saydam Giydirme Cepheler, 3. Ulusal Çatı&Cephe Kaplamalarında Çağdaş Malzemeler ve Teknolojiler Sempozyumu, Sempozyum Kitabı, 17-18 Ekim 2006, Çatı-Der, Doğa Yayıncılık, İstanbul.

[3]Schittich, C., Staib, G., (1999), Glass Construction Manual, Birkhouser, Germany.

[4]Compagno, A., (1996), Intelligent Glass Façades, Birkhouser, Germany

[5]Loughran, P., (2003), Falling Glass, Birkhouser, Germany

[6]Behling, S., Behling, S., (2000), Glass: Structure and Technology in Architecture, Prestel, Germany.

[7]Rice, P., (2001), Structural Glass, Spon, London, England.

[8] http:// www.structuralglazingltd.co.uk

[9] http:// www.stainedglassdesigns.com

Yrd. Doç. Dr. Neslihan ONAT GÜZEL

Dokuz Eylül Üniversitesi, Mimarlık Fakültesi, Mimarlık Bölümü
 

---

R E K L A M