1. GiriÅŸ

Binanın temel yapı elemanlarından biri olan çatı, kimi zaman yapıyı tamamlayan estetik bir tasarım, kimi zaman da yapıya sağladığı iklimsel konfor değerleri sayesinde yaşanılır mekânlar oluşturma adına önemli yapı birleşenlerindendir. Bu özellikleriyle birlikte çatılar, mimarlık ve mühendislik disiplinlerinde yoğun olarak ele alınan bir konu olarak karşımıza çıkmaktadır[1]. Bir binayı tamamlayan, binayı kar, yağmur, rüzgâr, sıcak ve soğuk gibi atmosferik etkilere karşı koruyan, binaya estetik güzellik katan ve binanın bileşenlerinin güvenliğini sağlanmasına katkıda bulunan çatılar, üzerine gelen suları durmadan akıtabilmesi için yüzeyleri belirli eğimli olarak yapılır. Bu eğim, çatının yapıldığı yerin iklimine, kullanılacak çatı örtü malzemesinin cinsine ve binanın görünüşüne göre değişir[2].

Dışla temasta olan tüm diÄŸer yapı elemanları gibi (örneÄŸin, dış duvarlar, açık geçit üzerindeki döşemeler, vb.), çatılarda da nem, su, ısı ve gürültüye karsı yalıtım ve korunma önlemleri alınmalıdır. Dış kabuk elemanlarından yalıtım sorunu en karmaşık olanı hiç şüphesiz ki çatılardır. Çatılar tüm yüzeyleri ile günün her zamanında doÄŸal etkilere açık olan yapı bileÅŸeni olmasına karşılık,  duvar ve diÄŸer dış yapı elemanları ise zaman zaman doÄŸal etkilere maruz kalmaktadır[3]. Kendi yükünden baÅŸka rüzgâr ve kar yüklerini taşıyan çatı sistemlerinde, çevresel ÅŸartlara ve atmosferik etkilere baÄŸlı yük deÄŸiÅŸimleri de önemli olmaktadır. Rüzgarın soldan veya saÄŸdan esmesine baÄŸlı olarak çatı düzlemine basınç veya çekme etkisi yapması, kar yükünün kuzeye bakan çatı düzlemlerinde güneye göre daha fazla durması ve buzlanmaya baÄŸlı daha çok ağırlık oluÅŸturması tamamen atmosferik etkilere baÄŸlı yük deÄŸiÅŸimidir[4].

Çatı konstrüksiyon, yalıtım ve kaplama malzemelerindeki gelişim ile sağlanan çeşitlilikler, farklı yapı cinslerinde, farklı form ve detay kullanımını beraberinde getirmiştir. Ancak bu çeşitlilik içinde form-fonksiyon çelişkisi ile beraber doğru malzemenin doğru şekilde uygulanması anlamında birtakım problemler ortaya çıkmaktadır. Bu problemler, bazen estetik kaygılar nedeniyle farklı formlarla tasarlanmış bir çatıda yapının sürdürülebilirliği açısından zamanla ortaya çıkmakta; bazen de yapılan yanlış malzeme tercihleri ve/veya yanlış detay uygulamaları nedeniyle yapının hizmete girmesi ile beraber kendini göstermektedir[1].

Çatılar, toplam bina maliyetinin yüzde 2-4 gibi küçük bölümünü oluşturdukları halde, yapıların kullanımı aşamasında karşılaşılan yapısal sorunların ve şikayetlerin yaklaşık yüzde 90'ını oluşturmaktadırlar. Bu sorunları en aza indirmek açısından, çatıların, yapımında ve detaylandırılmasında göz önünde bulundurulması gereken özellikler aşağıda belirtilmiştir;

·       Dış ortam etkilerinden yapıyı koruması

·       Ãœzerine gelen suyun kolayca uzaklaÅŸtırılabilmesi için gerekli form ve eÄŸime sahip olması

·       Yapının yeterli iklimsel konfor ÅŸartlarını ekonomik olarak saÄŸlaması için gerekli yalıtımları içermesi

·       Kar, rüzgar gibi ilave yüklere karşı taşıyıcı konstrüksiyonun mukavemeti

·       Yangın oluÅŸumuna ve yayılımına karşı direnç gösterebilmesi

·       Kaplama tabakasının altındaki taşıyıcı sistemi koruyacak kabuk mukavemetine sahip olması

·       Her hangi bir sebeple çatı üzerinde yapılacak tamirat ve imalatlar (anten takılması, baca iÅŸlemleri vb.) sırasında oluÅŸacak insan trafiÄŸine karşı yırtılma ve kırılma direncinin yüksek olması

·       Çatının, bulunduÄŸu bölgenin mimari yapısına uygun olması ve mümkünse katkı yapması

·       Çevrenin bozucu etkilerine karşı özeliklerinin sürdürülebilir olması

·       Tüm bu nitelikleri elde etme maliyetinin kabul edilebilir seviyede olması[3,1].

Çatı sistemlerinde kullanılan çatı örtüsünün, yapıyı atmosferik koşullardan korumasının yanında iyi bir yalıtım özelliğine sahip olması esastır. Bir mekânın yılın her döneminde konforunu sağlamak ve ısı kayıplarını en aza indirerek yakıt tüketimini azaltmak üzere, farklı uygulama detaylarına göre farklı özelliklerde ısı yalıtım malzemeleri bulunmaktadır. Çatı yalıtımında kullanılacak malzemeler için, yangın dayanımı, kolay uygulanabilirliği, bozulup çürümemesi, asit ve yağmura karşı dirençli oluşu, paslanma, böcek ve mikroorganizmalar tarafından tahrip edilmemesi aranan önemli özelliklerdir.

Çatının alt yapısı, gerek kullanılan çatı malzemesinin uygulama kalitesini, gerek tüm çatı örtüsünün fonksiyonel ömrünü belirlemekte çok önemli bir yer tutar. Çatının bina yapımına tam uyum sağlaması, eğim ve detayının oluşturulması çok önemlidir. Bir çatının projelendirilmesi ve inşası aşamalarında göz önünde tutulması gereken altyapı ve uygulama özelliklerinden en önemli parametreler; çatının eğimi ve uzunluğu, çatı kaplamasının altında hava dolaşımıdır.

Kaplama altı ile dış ortam arasındaki ısı farklılığından dolayı oluşan yoğuşma da önemli bir sorundur. Bu sorunun önlenmesi için, uygulama detayları doğru çözülmeli, modüler çatı sisteminin gerekli gördüğü tüm elemanlar kullanılmalı ve kaplama altında sürekli ve etkin bir havalandırma yaratılarak daima kuru kalması sağlanmalıdır.

Çatı kaplamasının fonksiyonelliğine atmosferik koşullar açısından baktığımızda; yağmurun şiddeti, içinde bulundurduğu kimyasal maddelerin aşındırıcı etkisi ve suyun çatı örtüsü arasından sızmasına neden olabilecek şiddetli fırtınalar, önemli faktörlerdir. Bu faktörlere ek olarak çatı üzerine düşen buz parçacıklarının büyüklüğüne ve hızına bağlı olarak dolunun da çatı kaplamasına etkisi vardır. Düşük ve orta şiddette dolu yağışında çatı kaplama malzemesinin yüzeyi bozulabilirken çok şiddetli yağışlarda kaplama elemanın kırılması dahi söz konusudur. Sadece yağış sırasında değil sonrasında da dolu birikmesi ile çatı üzerinde yüksek ağırlıklı buz kümeleri veya bir takım su sızıntılarının meydana gelmesi de olasıdır. Kar yağışı da, meydana getirdiği önemli olumsuz etkilerle çatı kaplaması için önemli bir unsurdur[5].

Pratikte, bir çatı konstrüksiyonunun gruplandırılmasını zorlaştıracak kadar çok sayıda ara geçiş tipleri mevcuttur. Yapı fiziği açısından bakıldığında prensip olarak iki tip çatı vardır. Birincisi, altlarında sıcak hava bulunduran (sıcak çatı) tek kabuklu çatılar, ikincisi ise aralarında dış havaya bağlantısı yapılmış bir hava boşluğu bulunan alt ve üst kabuktan oluşan, iki kabuklu çatılardır. Aradaki hava boşluğu kışın soğuktur (soğuk çatılar).

2. İncelenen Çatı Sistemleri

Bu çalışmada yukarıda bahsedilen ideal bir çatı teşkilinde gerekli olan hususlara dikkate edilmeden tasarlanan ve uygulaması yapılan dört farklı çatı sisteminde oluşan yapısal hatalar ve bu hataların bazılarında sorunun giderilmesi için gerçekleştirilen iyileştirme çalışmaları incelenmiştir. Yapılan hatalar, sonuçları ve çözüm çalışmaları görsel olarak ortaya konmaya çalışılmıştır.

2.1. Birinci Örnek

Atölye olarak tasarlanan ve bu amaçta kullanılan bina, tuÄŸla dolgu duvarlı, karkas taşıyıcı sisteme ve çelik kafes kiriÅŸli çatı konstrüksiyonuna sahiptir. Tasarım aÅŸamasında çatı, soÄŸuk çatı olarak düşünülmüş, dış havayla baÄŸlantısı yapılacak bir hava boÅŸluÄŸu bulunacak ÅŸekilde çatı arası olarak tasarlanmıştır. Bu çatı detayının uygulamasında ise yalıtımsız çatı örtüsü ile çelik kafes kiriÅŸ alt baÅŸlığında teÅŸkil edilen, üzerinde camyünü yalıtım malzemesi bulunan taÅŸyünü plakalardan oluÅŸturulan asma tavan arasında bir soÄŸuk çatı teÅŸkil edilmiÅŸtir. Fakat bu ara boÅŸluÄŸun, dış ortam ile baÄŸlantısını saÄŸlamak üzere tepe mahyasında veya aşıkların duvarla birleÅŸtiÄŸi kısımlarda hava boÅŸluÄŸu bırakılmamıştır. Bunun sonucu olarak çatı örtüsü üstü ile altı arasında ısı farkından dolayı çatı boÅŸluÄŸunda yoÄŸuÅŸma oluÅŸmuÅŸ ve hem yalıtım  malzemesinin hem de asma tavan malzemesinin bozulmasına sebep olmuÅŸtur. Bu hatanın düzeltilmesi için çatının kalkan duvarlarında, hava akımı oluÅŸturulup yoÄŸuÅŸmayı ortadan kaldırmak için havalandırma pencereleri açılmıştır. Bu iÅŸlem ile atölye içerisinde yoÄŸuÅŸmanın çok olduÄŸu zamanlarda oluÅŸan su akıntıları önlenmiÅŸtir. Daha önceden oluÅŸan akıntılar, asma tavan malzemesi taÅŸyünü plakaların lekelenmesine ve zaman içerisinde bunların bazılarının çürüyüp çökmelerine sebep olmuÅŸlardır.

Mevcut atölye binalarına ilave olarak yapılan yeni atölye binalarında, daha önceden yapılan soğuk çatı uygulamasından vazgeçilmiş ve yalıtımlı sandviç çatı kaplaması kullanılarak, benzer hataların oluşması ve zararları engellenmiştir. Bu tip çatı sistemli atölye binalarında göze çarpan diğer bir hata türü ise çatı üzerindeki yağmuru ve karı tahliye edecek uygun bir oluk sisteminin uygulanmamasıdır. Bu da özellikle gece ve gündüz sıcaklık farkının çok olduğu kış aylarında sarkıkların oluşmasına neden olmakta ve insanların hayat güvenliğini tehlikeye sokmaktadır. Ayrıca oluk sisteminin yapılmaması ve bina etrafında tretuvar bulunmaması, yer üstü sularının binaya zemin seviyesinden itibaren zarar vermesine de sebep olmaktadır.

2.2. İkinci örnek

İkinci örnek ise yanlış bir gizli oluk uygulamasına aittir. Gizli oluklar, çatının saçak tarafına, genellikle çatıyı gizlemek amacıyla parapet (alın duvarları) yapıldığında, parapetle çatı eğiminin birleştiği yerde oluşturulur. Gizli oluğun kesiti, kare ya da dikdörtgen olur. Oluklar, dikey yağmur borularının bulunduğu yerlerde yağmur hazneleriyle, araya alın duvarının içerisinden geçen bir boru kullanılarak bağlanır. Böylece oluktan geçen su önce yağmur haznesine, sonra da dikey yağmur borusuna geçer. Çok kar yağan bölgelerde, karın oluk içerisinde donması ve eriyen kar suyunun oluktan akamaması durumunda, suyun çatı arasına sızma tehlikesi doğar. Bu nedenle soğuk iklim bölgelerinde gizli oluk uygulaması tercih edilmez[2]. Bu yapının bulunduğu yerin rakımı 1000 metrenin üzerinde ve TS498'e göre 3. derece kar yükü bölgesindedir. Çatı eğimi 1/5 kadardır ve bu çatıyı gizlemek için 2 metrelik bir parapet yapılmıştır. Kış aylarında parapetin ardında kalan karlar doğrudan güneş ışığı alamadığından erimeyip, bu bölgenin üzerinde bulunan karlar ise erimekte ve alt tarafta bulunan don bölgesi ve donan düşey oluk boruları eriyip gelen kar sularının geçişine izin vermeyerek su tahliye sistemini iflasına sebep olmuştur. Bunun sonucunda eriye kar suları, çatı örtüsünden sızıp, çatı kat döşemesinden alt kata ve hatta bina derzlerinden sızarak zemin kata kadar ulaşmıştır.

Mimari açıdan, estetiği sağlamak adına yapılmış olan bir parapetli gizli çatı sistemi, bölgesel şartlar dikkate alınmadığından dolayı, binayı kullananların sağlık ve konforuna olumsuz etki yapar bir hal oluşturmuştur. Olukların uygun çalışmaması ayrıca cephedeki boya ve sıva arızalarına da sebep olmuş, estetiği olumsuz yönde etkilemiştir.

Bu yanlış uygulamanın düzeltilmesi için önce mevcut yapıya zarar vermeyecek tarzda yatay ve düşey oluklar içerisine ısıtıcı rezistanslar yerleştirilip donmanın oluşmasını engellemek istenmiştir. Bu uygulamanın sağlıklı sonuç vermemesi üzerine, başta düşünülmeyen yağmur hazneleri oluşturulmuş ve bu hazneler parapetin dışına yapılmıştır. Zamanla bozulan alüminyum trapez çatı örtüsü sökülüp 3 mm polyester keçe taşıyıcılı ve elastomer esaslı polimer bitümlü çatı örtüsü ve en üstede 3 mm polyester keçe taşıyıcılı ve elastomer esaslı polimer bitümlü arduvaz taşlı çatı kaplaması yapılmıştır. Mimari estetik kaygısıyla yapılan parapetli gizli çatı uygulaması, konforu tamamen etkilemiş ve soruna çözüm geliştirmek amacıyla yapılan iyileştirme ise görsel olarak binanın estetiğini zedelemiştir.

2.3. Üçüncü örnek

İnşa aşamasında önemsenmeyen ve hatası henüz ortaya çıkmayan bir yanlış uygulama örneği de Şekil 8'de verilmiştir. Şekilden görüldüğü gibi birleşik bir yapı sisteminde yer alan öndeki binanın çatısı tek yüzeyli sundurma çatı tipidir. Bu çatı sisteminin üç kenarında kalkan duvar adı verilen yığma duvarlar teşkil edilmiştir. Kalkan duvarlar çatı yüzeyinin yükünü taşıyan elemanlar olduğundan, bu duvarların gerek tasarımında gerekse uygulanmasında ilgili standart ve yönetmeliklerin dikkate alınması gerekir. Özellikle deprem bölgesinde yapılan binalarda uyulması gereken DBYBHY 08 yönetmelik gereği, ilgili şartlardan örnekle ilişkili olanları şunlardır;

• En üst kattaki yatay hatıla oturan çatı kalkan duvarının yüksekliÄŸinin 2 metreyi geçmesi durumunda, düşey ve eÄŸik hatıllar yapılacaktır
• Herhangi bir taşıyıcı duvarın, planda kendisine dik olarak saplanan taşıyıcı duvar eksenleri arasında kalan mesnetlenmemiÅŸ uzunluÄŸu, birinci derece deprem bölgesinde 5.5 metreyi diÄŸer deprem bölgelerinde ise 7.0 metreyi geçmeyecektir
• Yukarıdaki belirtilen koÅŸulun saÄŸlanmaması durumunda, bina köşelerinde ve planda eksenden eksene aralıkları 4.0 metreyi geçmemek üzere kat yüksekliÄŸince betonarme düşey hatıllar yapılacaktır. Ancak bu tür duvarların mesnetlenmemiÅŸ uzunluÄŸu 16 metreden fazla olmayacaktır.

 

2.4. Dördüncü Örnek

Bu örnek, atölye binasında çatı sistemi oluşturan çelik kafes kirişin mesnetlenmesine bağlı olarak ortaya çıkan hasarları içermektedir. 21 metre açıklıklı kafes kiriş izostatik olarak hesapları yapılmış, uygulamada ise kafes kirişin iki ucu betonarme kolonlar üzerinde ankre edilen çelik levhalar üzerine kaynaklanmıştır. Böylece izostatik olarak hesapları yapılan kafes kiriş, hiperstatik duruma geçmiş ve sıcaklık değişmesine bağlı etkilerden dolayı kesitlerde ve mesnetlerde ilave iç kuvvetler doğmasına neden olmuştur. İlave iç kuvvetler, çubukların sehim yapmasına sebep olmuş, mesnetlerin ise açılmasını tetikleyerek, kafes kiriş-betonarme kolon bağlantısını bozmuştur.

3. Sonuç

Burada kısıtlı sayıda verilen hatalı uygulamalar ve bunların yapı üzerindeki olumsuz etkilerinin incelenmesi sonrası, yapı fiziği, yapı statiği ve tasarım ilkeleri gibi teorik bilgilerin uygulamada göz önüne alınmaması, yapıların çatı sistemlerinin kullanabilirliği ve güvenliği noktasında yapısal ve yapısal olmayan hasarların oluşmasına neden olduğunu ortaya çıkarmaktadır. Yapım aşamasında dikkate alınmayan detaylar, kalifiye olmayan işçilik ve bilgi yoksunluğuna bağlı, zamanla ortaya çıkan çatı sistemlerindeki hasarların giderilmesi için yapılacak iyileştirme çalışmalarının gerek ekonomik, gerekse estetik ve fonksiyonellik açısından isteneni veremediği de bir gerçektir. Bundan dolayı, yapının başlangıcında önemsiz bir yapı elemanı olarak düşünülen ve özen gösterilmeyen çatı sistemlerin yapımında, gerekli önlemlerin alınması ve standartlarda ve yönetmeliklerde yer alan tekniklerin uygulanması, sonradan oluşması muhtemel hasarların önlenmesi ve yapının uzun ömürlü olması açısından önemlidir.

Kaynaklar

[1] Köse, M.,"Çatı Tasarımında Malzeme Seçim ve Kullanım Kriterleri", Aralık 2005, İnşaat Dünyası, Sayı: 272.

[2]  Oymael, S., "Yapı Bilgisi II", 2003, MEB, Ä°stanbul.

[3]  Türkçü, Ç., "Yapım", 2000, Birsen Yayınevi, Ä°stanbul.

[4]  Binan, M., "AhÅŸap Çatılar", 1990, Birsen Yayınevi, Ä°stanbul.

[5]  Sobutay, T., "Çatı Kaplama Sektör AraÅŸtırması", Mart 2005, Ä°TO, Ä°stanbul.

[6]  Özer, M., "Yapılarda Isı-Su Yalıtımı", Ocak 2006, Maya Basın Yayın.

[7]  "Çatı", Raf Ãœrün Dergisi Sayı 13, Mart 2008, ISSN: 1306-1348

[8]  TS 498, "Yapı Elemanlarının Boyutlandırılmasında Alınacak Yüklerin Hesap DeÄŸerleri", Kasım 1997, Ankara.

[9] DBYBHY 08 "Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik" TC Bayındırlık ve İskan Bakanlığı, 2007, Ankara.