Yapı Malzemesi Olarak Metallerin Çatı Kaplamalarında Kullanımının Değerlendirilmesine Örnek: Erciyes Üniversitesi Spor Tesisleri

22 Kasım 2013 | TEKNÄ°K MAKALE 47. Sayı (Kasım-Aralık 2013)

Yrd. Doç. Dr. Z. Özlem PARLAK BİÇER Erciyes Üniversitesi Mimarlık Fakültesi, Mimarlık Bölümü Yapı Bilgisi ABD Başkanı Araş. Gör. Gün IŞIK Erciyes Üniversitesi Mimarlık Fakültesi, Mimarlık Bölümü Yapı Bilgisi ABD


1. ARAŞTIRMANIN AMACI VE KAPSAMI
Bir yapıda çatı, birçok bileşenin birlikte oluşturduğu yapı elemanıdır. Bu elemanı oluşturan parçalardan yapı malzemelerinin çalışma performansı, yapı bütününün performansını vermektedir. Yapım öncesi yapı bileşenleri için öngörülen tahmini performans değerleri bulunmaktadır. Yapı elemanlarının ön görülen performans değerleri, o elemanın uygulama biçimine, işçilik ve montaj kalitesine, uygulanan yapı türüne, iklime, doğal koşullara ve bunun gibi birçok etkene bağlı olarak değişebildiği için yapı elemanının gerçek performansı ancak kullanım aşamasında ortaya çıkmaktadır [1].

Çatı, yapıyı dış atmosfer etkilerinden ayıran, yapıyı sınırlayan ve koruyan, bunun yanında yapı formunu biçimsel olarak tamamlayan örtü elemanıdır. Dolayısıyla çatı örtüsü, yapıyı oluşturan bileşenlerin en önemlilerindendir. Ürün teknolojilerinin gelişimiyle birlikte farklı geometrilerin doğurduğu çatı sorunlarına yeni detaylar geliştirilerek; iklimsel konfor gereksinimlerinin yanı sıra estetik gereksinimlere de cevap veren tasarımlar yapılmaya başlanmıştır. Ancak temel olarak çatının yapıya sağlaması ve tasarım sürecinde dikkate alınması gereken ölçütler dış ortam etkilerinden yapıyı koruması; üzerine gelen suyu yapıdan uzaklaştırabilmesi; yapının iklimsel konfor koşullarını sağlaması için gerekli yalıtımları içermesi; kar, rüzgâr gibi ilave yüklere karşı direnç gösterebilmesi; yangın oluşumuna ve yayılımına karşı direnç gösterebilmesi; yapılacak bakım ve onarımlar sırasında oluşacak insan etkisine karşı yırtılma ve kırılma direnci göstermesi; çatının, bulunduğu bölgenin mimari kimliğiyle uyumlu olması; dış ortam etkilerine karşı özeliklerinin sürdürülebilir olması ve maliyetinin kabul edilebilir seviyede olmasıdır [2].

Çatıdan beklenen bu temel özellikleri sağlayan çeşitli üst örtü malzemeleri bulunmaktadır. Bu malzemelerin maliyet, nakliye ve uygulama kolaylığı, kullanım süresi, ses-ışık-ısı yalıtım değerleri bakımından birbirine göre avantaj ve dezavantajları bulunan birçok türü bulunmaktadır. Özellikle son yıllarda metal malzemelerin üretim ve işlenmesinin gelişimiyle birlikte, türevlerinden daha ince ve dirençli metal malzemeler, çatı elemanının üst örtü malzemesi olarak değerlendirilmeye başlamıştır.

Metal kaplama malzemelerinin üretimi ve işlenmesi aşamasında gelinen teknolojik olanaklar, farklı yapı türlerinde, farklı biçim ve detay kullanımını beraberinde getirmiştir. Bunun yanında teknolojik olanaklardan dolayı artan ürün yelpazesi ve detay çözümleri, iklimsel ve biçimsel koşullara göre doğru ürünün doğru şekilde uygulanması anlamında birtakım problemler ortaya çıkarmaktadır. İmalat öncesinde yapılan yanlış ürün tercihleri ve/veya yanlış detay uygulamaları nedeniyle çatının kullanım süresi kısalmakta, ilave bakım-onarım maliyetleri doğmakta, aranan konfor koşulları sağlanamamaktadır.

Bu çalışmada metal çatı örtülerinin karasal iklim bölgelerinde farklı detay çözümlerinin doğurduğu sorunlar Erciyes Üniversitesi Spor Tesisleri üzerinden karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiştir. Çalışma kapsamında ele alınan yapıların çatılarında, farklı detay uygulamalarının sonucunca çatılarda oluşan problemler tanımlanmıştır. Çatı ile ilgili olumsuzluklara neden olan etkenlerin analizinin yapılabilmesi için bu yüzeyler fotoğraflanarak belgelenmiş, sorunların nedenleri ve çözümleri bu belgeleme üzerinden analiz edilmeye çalışılmıştır.
Metal örtü altında kullanılan yalıtım malzemelerinin etkisi gözlemlenmiş ve ileride bu iklim koşullarında yapılacak uygulamalara örnek oluşturmak amacıyla önerilerde bulunulmuştur.

2. ERCİYES ÜNİVERSİTESİ SPOR TESİSLERİNİN KONUMU VE YAPILARA YÖNELİK TANIMLAMALAR

Fotoğraf 1 Erciyes Üniversitesi'nde Spor 
Tesislerinin Konumu (4)



İç Anadolu’nun merkezinde yer alan Kayseri, karasal iklim etkisi altında bulunmaktadır. Buna göre kentte kışları soğuk ve kar yağışlı, yazları sıcak ve kurak iklim hüküm sürmektedir. Senelik yağış ortalaması 366 milimetredir. İl Meteoroloji Müdürlüğü verilerine göre hava sıcaklığı –32,5°C ile + 40,7°C arasındadır [3]. Bunun yanı sıra güneyinde bulunan Erciyes Dağı’ndan gelen güçlü soğuk güney rüzgârını ve kuzey batı hâkim rüzgârını almaktadır. Erciyes Üniversitesi yerleşke alanı şehrin güney doğusunda yer alan bu hâkim rüzgârların etkisi altında bulunmaktadır. Yerleşkedeki yapıların arasında bulunan mesafeler ve yerleşkenin güneyinden şehre bağlantıyı gerçekleştiren Talas Yolu üzerinde yapılaşma bulunmadığı için rüzgâr ve soğuk hava yerleşke alanında etkisini kent içine göre daha fazla hissettirmektedir (Fotoğraf 1).

Fotoğraf 2 Spor Tesisleri Vaziyet Planı (4)

Kenti şehir merkezine bağlayan ana ulaşım yollarından biri olan 30 Ağustos Caddesi, yerleşkeyi doğu ve batı olarak kampüsü ikiye ayırmaktadır. İncelenen spor tesislerinden Prof. Dr. Ahmet Bilge Kapalı Spor Salonu, yerleşkenin doğu bölümünde atletizm sahaları ve Spor Meslek Yüksekokulu binalarıyla birlikte konumlanmaktadır. İncelenen diğer yapı olan 25. Yıl Kapalı Yüzme Havuzu ise yerleşkenin batı bölümünde Çocuk Hastanesi ve Lojmanların bulunduğu yol üzerinde konumlanmaktadır (Fotoğraf 2).

Prof. Dr. Ahmet Bilge Kapalı Spor Salonu girişi, güneydoğu tarafına yönelecek şekilde güneydoğu-kuzeydoğu yönünde bulunmaktadır. Yapının kuzeydoğusunda Spor Meslek Yüksek okulu, güneydoğu tarafındaki cadde üzerinde İletişim Fakültesi ve Eğitim Bilimleri Binaları yer almaktadır. Yapı zemini, Spor Meslek Yüksek Okulu’nun zemin kat seviyesinde tutulmuştur. Bu yüzden ön tarafta daha yüksek kotta bulunan yoldan binaya ulaşım için giriş basamakları kullanılmaktadır (Foto 2).

25. Yıl Kapalı Yüzme Salonu yapısı, tek katlı olup yaklaşık 4000 m² kapalı alana sahiptir.
Kuzeybatı-güneydoğu yönünde uzanan yapının girişi güneydoğu yönünden sağlanmaktadır (Fotoğraf 2). Kapalı hacmin büyük bölümünü oluşturan havuzun üzeri uzay çatı strüktürünün taşıdığı profillere monte edilmiş kenetli metal kaplama ile kapalı olup, havuz bölümüne bitişik diğer hacimlerin (soyunma odalar, idari birimleri, kondisyon salonu, sauna) üzerinde ısı yalıtım dolgulu trapez sac tercih edilmiştir (Fotoğraf 2, Fotoğraf 3, Fotoğraf 4).



Fotoğraf 3 Prof. Dr. Ahmet Bilge Kapalı 
Spor Salonu Statik projesi


Fotoğraf 4 25. Yıl Kapalı Yüzme Havuzu 
uzay kafes sistem çatısı



Erciyes Üniversitesi Prof. Dr. Ahmet Bilge ve 25. Yıl Kapalı Yüzme Havuzu yapıları, betonarme iskelet sistem olarak tasarlanmıştır. Ahmet Bilge Kapalı Spor Salonu Geniş açıklıklara gerek duyulmayan tesis mekânlarında betonarme iskelet sistem ve plak döşemeler kullanılmıştır (Fotoğraf 3). Kapalı Yüzme havuzu çatısı uzay kafes sisteminde oluşturulan tek katlı çelik çubuklarla taşınmaktadır (Fotoğraf 4, Fotoğraf 5, Fotoğraf 6). Bu yapıya göre daha geniş açıklık olan spor alanı üzerinde ise betonarme kolonlar arası açıklık 45 metreyi bulduğu için çift sıra uzay kafes sistem kullanılmıştır (Fotoğraf 7, Fotoğraf 8, Fotoğraf 9). Bu durum, uzay kafes sistemin yapıda ağırlıklı bir taşıyıcı ve kapatıcı örtü olarak ele alınmasını getirmiştir. Çatı hesapları için m²ye 150 kg kar yükü ön değeri alınmış, bunun üzerine 20 kg/m² kaplama-aşık yükü ve 10 kg/m² servis yükü ilave edilmiştir. Sistemi etkileyen yatay yük değerleri için TS 498’e göre 100 kg/m² rüzgâr yükü ve 3. Bölge deprem yükü göz önünde bulundurulmuştur (Şekil1).


Fotoğraf 5 25. Yıl Kapalı Yüzme Havuzu 
uzay kafes sistem çatısı cephe görünüşü



Fotoğraf 6 25. Yıl Kapalı Yüzme Havuzu 
uzay kafes sistem çatısı kuzeycephe görünüşü




Fotoğraf 7 Prof. Dr. Ahmet Bilge Kapalı Spor 
Salonu çift sıra uzay kafes sistem çatı inşaası




Fotoğraf 8 Prof. Dr. Ahmet Bilge Kapalı Spor 
Salonu çift sıra uzay kafes sistem çatısı




Fotoğraf 9 Prof. Dr. Ahmet Bilge Kapalı Spor 
Salonu çift sıra uzay kafes sistem çatısı cephe görünüşü


3. ERCİYES ÜNİVERSİTESİ SPOR TESİSLERİNDE ÇATI SORUNLARINA İLİŞKİN BULGULAR
Yaz ve kış sıcaklıkları arasında büyük farklar bulunan karasal iklimde (–32,5°C ile + 40,7°C arasında) kullanılan çatı kaplama malzemeleri bu sıcaklık farklarının doğurduğu genleşmeden etkilenmektedir. Bu genleşme metal çatı örtülerinde, özellikle çatı birleşim noktalarında ve detay gerektiren noktalarda, sabit bir strüktür elemanına doğrudan monte edilen durumlarda sorunlar oluşturmaktadır. Bağlı bulunulan sabit elemanın uzama-kısalma miktarı ile çatı örtüsünün uzama kısalma ölçüsünün farkı dolayısıyla çatı örtüsü sabit noktalarda gerilmeyi azaltmak/artırmak için zorlamalar oluşturmaktadır. Bu şekilde tekrarlanan zorlamalar metal malzemede deformasyona ve bağlantı yerlerinde kopmalara neden olmaktadır.

Şekil 1 Prof. Dr. Ahmet Bilge Kapalı Spor Salonu kesiti



İncelenen yapılardan 25. Yıl Kapalı Yüzme Havuzunda üst örtü malzemesi olan metal çatı kaplama sistemlerinde bu sorunu ortadan kaldırmak için bağlantı bölgelerinde yapılan kenet sistemlerinin geniş açıklıklarda yeterli etkinliği gösteremediği görülmüştür (Şekil 2).  Kenet sistemin farklı bir şekli olan çift kenetin uygulandığı Prof. Dr. Ahmet Bilge Kapalı Spor Salonu üst örtüsünde ise bu deformasyon ve kopmaların olmadığı tespit edilmiştir (Şekil 3).

Şekil 2 25. Yıl Yüzme Havuzu metal kenet sistem uygulama detayı



Şekil 3 Prof. Dr. Ahmet Bilge metal kenet sistem uygulama detayı




Şekil 4 Prof. Dr. Ahmet Bilge çatı uygulama detayı



Karasal iklimde örtü elemanlarında rastlanan bir diğer sorun da yoğuşmadır. Dış ortam sıcaklığı ile iç mekân sıcaklığı arasında büyük farkların olduğu dönemlerde gerekli önlemlerin alınmadığı uygulamalarda yoğuşma ve buna bağlı olarak metal korozyonlarına rastlanmıştır. İncelenen yapılardan Kapalı Yüzme Havuzu çatısında bu nedene dayanan korozyonlar tespit edilmiştir. 2005 senesinde inşa edilen yapı, 2008 ve 2010 yıllarında iki kez onarım görmüştür [5]. Yapılan onarımlar sonrasında ise çatı birleşim noktalarında ve örtünün bazı yerlerinde su kaçakları tespit edilmiştir. İlk yatırım maliyeti düşünülerek kaplamanın altında değerlendirilmeyen ısı yalıtım ve buhar kesici katmanların eksikliği daha sonraki yıllarda daha büyük masrafları beraberinde getirmiştir. [5]
Kapalı Spor Salonu uygulamasında ise aynı yağış ve rüzgâr etkisinde kalan metal kaplamanın, ısı yalıtımı ve buhar kesici katmanlarla birlikte kullanılması söz konusudur (Şekil4). Çatı örtüsü incelendiğinde uygulanan sistemin karasal iklimde gereken konfor koşullarını sağladığı görülmüştür.

4. SONUÇ ve ÖNERİLER
Dış ortam ve iç mekân sıcaklıkları arasından önemli farklar bulunan karasal iklim bölgelerinde metal çatı uygulamalarında dikkat edilmesi gereken etkenlerin başında yoğuşma ve genleşme gelmektedir. Metal türevi malzemelerle yapılacak çatı uygulamalarında kaplama altında ısı transferini yavaşlatan ısı yalıtım malzemeleri ile buhar kesici ve dengeleyicilerin kullanılmasının ihmal edilmemesi gerektiği görülmektedir. Çalışılan örnekler üzerinde, metal çatı örtülerinin hızlı ısı transferinin yoğuşmaya ve dolaylı olarak metalin korozyona uğramasına sebep olduğu tespit edilmiştir. Korozyon sonucunda çatı bağlantı noktalarında istenmeyen boşluklar oluşmakta, bu da iç mekândaki konforu olumsuz yönde etkilemektedir.

Metal çatı uygulamalarında ısı yalıtım levhaları ile buhar dengeleme ve kesme tabakalarının kullanılmadığı 25. Yıl Kapalı Yüzme Havuzu çatısının kullanıma başlamasından 4 yıl sonra yenilendiği göz önünde bulundurulacak olursa, ilk yatırım maliyetlerini azaltmak için yapılan çatı yalıtım malzemelerinin uygulanmaması sonucunda tamirat ve bakım için daha büyük maliyetler oluştuğu görülmektedir. Buna göre metal çatı uygulamalarında yalıtım malzemeleri ileriye dönük olarak çatı ömrünü uzatmakta ve kullanım maliyetlerini azaltmaktadır.

İncelenen geniş açıklıklı çatı uygulamalarında metalin genleşmesine bağlı doğabilecek sorunların önüne geçmek için bağlantı bölgelerinde malzemeyi delici çivi, vida gibi tespit elemanları kullanılmamıştır. Bunun yerine metal levhalar kenet sistemle birbirlerine bağlanmışlardır. Bu sistemlerden klasik kenet sistem türünün tercih edildiği 25. Yıl Kapalı Yüzme Havuzunda kenet geçmelerinde bırakılan 1 cm’lik payın genleşmeyi karşılamakta yetersiz olduğu görülmüştür. Prof. Dr. Ahmet Bilge Spor Salonu’nun çatısında ise aynı kalınlıktaki metal levhaların bağlantısı çift sıra kenet sistemle yapılmıştır. Bu sistemde levhaların bini payları daha fazla olduğundan istenilen genleşme miktarının karşılanabildiği tespit edilmiştir. Buna göre karasal iklim koşullarında yapılacak metal çatı uygulamalarında kenet sistem bağlantısında çift sıra kenet sistemin klasik kenet sistemden daha etkin olduğu görülmüştür.

Sonuç olarak ele alınan yapıların çatı örtüleri arasında yapılan karşılaştırmaya göre metal çatı örtüsünün altına yerleştirilecek ısı yalıtım, buhar kesici ve dengeleyici tabakaların uzun vadede kullanım maliyetlerini azalttığı görülmüştür. Bu iklimde yapılacak uygulamalarda buhar kesici ve dengeleyicilerin ısı yalıtım malzemesinin üstüne ve altına yerleştirilmek suretiyle yapılacak uygulamalar çatı performansını ve yapı ömrünü uzatacaktır. Bunun yanında metal levhaların birleşimde tercih edilen kenet sistem türlerinden çift sıra kenet sisteminin, karasal iklimdeki geniş açıklıklı metal çatılar için daha etkin olduğu ve bu bölgelerde yapılacak uygulamalarda bağlantı sistemlerinde öncelikle tercih edilmesi tavsiye edilmektedir.

Bu çalışmanın, ileride yapılacak uygulamalarda doğabilecek sorunların önceden çözülmesine yardımcı olması, kullanımı giderek yaygınlaşan metal çatılarda önemli noktalara dikkat çekerek çatı performası ve yapı ömrünün artmasına katkı sağlaması hedeflenmektedir.

KAYNAKLAR
[1] Gültekin, A. T., “Toplu Konutlarda Yapı Bileşenlerinin Kalite Değerlendirmesi”, Gazi Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, Cilt:17, No:3, 137-157, Ankara, 2002.
[2] Köse, M., “Çatı Tasarımında Malzeme Seçim ve Kullanım Kriterleri”, Aralık 2005, İnşaat Dünyası, Sayı: 272, 2005.
[3] Internet: http://www.kayseri.dmi.gov.tr/bolge.aspx, 2012
[4] Internet: Google Earth, earth.google.com/intl/tr/, http://www.google.com/intl/tr/earth/index.html, 2012
[5] Internet: http://www.metalkenet.com
[6] Erciyes Üniversitesi, Yapı İşleri Daire Başkanlığı, 2012


 

---

R E K L A M