Erdal ÖZDEMİR

PATLAMAYA DAYANIKLI CEPHE TASARIMI

Aslında konu başlığımız, anlamı itibarıyla son derece izafi bir yapıya sahip. “Patlamaya karşı dayanıklı cepheler” deyince aklıma ilk gelen soru şudur.

Hangi patlamaya karşı dayanıklı bir cephe istiyoruz?

Cevap;

Bomba ya karşı dayanıklı bir cephe, şeklinde olamamalı zira hemen ardından

Hangi bombaya karşı dirençten bahsediyoruz, ne kadar ağırlıkta bomba, hangi mesafede olabilecek bir patlama, gibi onlarca soruya cevap vermek gerekmektedir.

Aslında tüm bu soruları, cephenin patlama anında ne gibi fiziksel etkilere maruz kalacağını anlayabilmek maksadıyla tespit etmek gerekir. Cephenin ne tür fiziksel etkilere maruz kalacağını bilirsek o etkilere karşı gerekli tüm mühendislik, mimari çözümleri üretebiliriz.

Şimdi sıradan bir dış cephenin tip ve sistem detaylarını oluşturmak için çalışırken nelere dikkat ettiğimize bir göz atalım, böylece Bombaya dayanıklı bir cephenin tasarımında ki kriterlerimizi ve sorgulamalarımızı çok daha kolay tespit edebiliriz.

Normal bir dış cephenin çözümleri dizayn edilirken, bu cepheden beklentimiz olan belli başlı performans değerleri söz konusudur. Zira farklı yapıların farklı dış cephelerinden farklı performans beklentilerimiz vardır. Aksi halde tüm yapıların dış cephelerinin aynı performans değerine sahip olması gerekirdi ki böyle bir şey söz konusu olamazdı. İşte bu performas değerlerini tespit edebilmemiz için öncelikle aşağıda dört madde halinde özetlediğim “etkenler” dikkate alınır. Bu etkenlere göre dış cephe performans değerlerini tespit etmek mümkündür.

• Öncelikle ne amaçla yapılmış bir binaya cephe tasarımı yapıyoruz? Konut, hastane, iş merkezi, otel, villa, tapınak, kamu binaları vs. Zira her yapı grubuna göre farklı hesap kriterleri olduğundan yapı kullanım amacı net bir şekilde tespit edilmiş olmalıdır.
• Daha sonra cephe çözümlemeleri yapılacak olan binanın fiziksel özelliklerini dikkate almak gerekir. Diğer bir deyişle, yapı fiziği kriterlerini dikkate almak gerekir. Yapının karkası, proporsiyonu, boyutları, cephelerin coğrafi yönleri, cephe alanlarının mimari görünümleri ve mimari cephe tasarımının beklentileri gibi konular da net sonuçlara ulaşılmalıdır.
• Bu arada yapının bulunduğu coğrafi koşullar ve tüm çevre etkileri dikkate alınacaktır. Hakim rüzgar yönleri, mevsimsel ısı lar ve ısı farkları, güneşin yapı üzerindeki etkileri, denize olan uzaklık, rakım, bölgesel nem oranı, bölgesel toz, ses, mikrobiyolojik moleküller ve belki de en önemlisi hangi deprem bölgesinde yer aldığı gibi pek çok çevre kriteri dikkate alınacaktır.
• Elbette ki tüm bunların belli bir bütçe çerçevesi içinde, cephe performans değerlerinin optimize edilmesi gereklidir. Gereksiz düzeyde yüksek performans beklentisi maliyetlerin şişmesine sebep olur. Tam tersi durumda ise yapı beklenen performanslara sahip olmaz ve kalitesiz bir sonuç elde edilir. Bu durumda ciddi prestij ve ekonomik kayıplar yaşanabilir. Sözün özü, cephe performans değerlerinin optimizasyonu çok önemlidir.

Yapının imalat amacının ve kullanım konforunun sağlanması için tespit edilmesi gereken “Dış cephe performans değerleri” yukarıdaki dört etken husus dikkate alınarak, aşağıdaki performans değerleri belirlenir ve normlar ile ilişkilendirilir. Aşağıda teker teker performans gruplarına göz atalım,

• Rüzgar performansı: Olabilecek Maksimum Rüzgar yükü tespit edilir ve cephenin bu rüzgar yükü karşısında göstermesi gereken maksimum sehimleri ve hava sızdırmazlıklarının normları teknik şartnameye koşul olarak konulur. Cephede yer alan tüm aksesuar ve tamamlayıcı malzemeler, öngörülmüş olan bu rüzgar yükü altında göstermesi gereken performansa göre teknik şartnamede açıkça tanımlanırlar,
• Sızdırmazlık performansları: Sızdırmazlık performansları deyince akla sadece su gelmemelidir, toz, gaz, su, mikro organizma vs tümü dikkate alınmalıdır. Yine rüzgar yüküne bağlı olarak belirlenen rüzgar basıncı altında sızdırmazlığın sağlanması için ilişkilendirilmiş normlar ile tespit edilir. Tek etken rüzgar basıncı değildir, nem ve atmosfer sıcaklıkları da, bu konuda etkendir. Aynı şekilde teknik şartnamede koşul olarak bu normlar belirtilir.
• Akustik performans: Keza ses izolasyonu ve cephenin kendi yaratacağı seslerinde şiddeti, ve önlemleri ses geçirimsizliği anlamında cephe performansını ortaya koyar ve bu konuda da ilgili normlar ile ilişkilendirmeler yapılarak teknik şartnameye işlenir.
• Sıcaklık performansı: Isı performans değerleri de bir başka konudur. Yapının bulunduğu iklim bölgesine göre, mekanik projecinin ısı hesaplamalarında baz aldığı katsayılara göre, cephe malzemelerinin tip detay çözümlerine göre ve Mimari dış cephe tasarımının fiziksel niteliğine göre, dış cepheyi oluşturan yüzey elemanlarının ısı iletkenlik katsayıları belirlenir. Böylece beklentimiz olan ısı konforu yakalanmış olur.
• Statik Performans: Deprem yükleri bakımından da, statik performans değerleri söz konusudur. Hangi statik hesap normunda veya hangi yönetmeliğe göre statik hesaplamalar yapılacağının tespit edilmesi ile cephenin statik performans çıtasının yerini de belirlemiş oluruz.
• Dış cephenin Çevreye uyumlu ve doğa dostu olması da bir performans değeridir ve yukarıdaki performans değerleri ile yakından ilişkilidir, bu konuda da yine teknik şartnamede ilgili uluslar arası normlar ile ilişkilendirmeler yapılır.

 

Performans beklentisi içinde olacağımız koşullar, klasik bir dış cephe için başlıca yukarıda sıralanan konulardadır. Arzu edilirse ihtiyaç duyulacak diğer bir performans grubu da buraya eklenebilir. Tekrar asıl konumuza dönecek olursak “Bombaya dayanıklı Cepheler” o zaman bu performans kriterlerinin içine birde bombaya dayanıklılık performans değeri eklenecektir.

Yukarıda rüzgar performansının ne olması gerektiğini, nasıl belirlemiştik hatırlayalım.

Öncelikle dört ana etken dikkate alınarak rüzgar etkisi değerlerini tespit etmiştik. Yani cepheye rüzgarın nasıl bir etki yapacağını ne kadar yük getireceğini vs anlamaya çalışıp bu etkilere karşı gerekli mühendislik ve fiziksel koşulların ne olması gerektiğini hesaplamış veya yazmıştık bu sonuçlara göre de ulusal veya uluslararası normlarda neye tekabül ettiğini eşleştirerek, ilgili normu teknik şartnameye koşul olarak yazmıştık.

Aynı şeyi bomba içinde yapmak gerekmektedir ancak iş bir patlayıcının cepheye etkisinin ne olacağı konusuna gelince, rüzgar yüklerinin tespitindeki faydalanabileceğimiz önceden belirlenmiş bir takım kabullere ulaşmak mümkün değildir. Dolayısıyla dış cephe de gerçek anlamda fiziksel tedbirler alabilmek için bazı “senaryolar” üzerinde bazı testlerin yapılması gerekmektedir.

 

PATLAMA TESTLERİ

 

Bu testler ilk aşamada bilgisayar ortamında yapılacak simülasyonlar şeklinde olacaktır.

Yukarıda “bazı senaryolar üzerinde” ifadesini kullandım zira cepheye gelecek yük ve etkiler bu senaryolara göre değişken olacaktır. Bu senaryo ancak bir terör uzmanı tarafından oluşturulabilir. Zira şu soruların cevaplarını bu uzman biliyor olacaktır.

• Hangi terör örgütünün bombalı eylemine karşı tedbir alıyoruz,
• Bu örgütlerin bombalı saldırılarda kullandıkları patlayıcı tipleri veya miktarları ekseri ne olmaktadır,
• Genellikle hedeflerine hangi mesafede patlama organize edebiliyorlar,
• Bombaya dayanıklı cephe yapılmak istenen binanın cephelerine ne rahatlıkla yaklaşılabiliyor veya ne gibi fiziksel mimari düzenlemeler yapılmalıdır.
• Terörist grubun kullandığı patlayıcıların içeriği ve çevreye olan genel etkileri nelerdir? Yani yangın etkisi varmı ne çapta ne düzeyde? parça tesiri etkisi varmı? ne çapta ne düzeyde? Blast etkisi ne çapda ne düzeyde? Ses etkisi ne çapta ne düzeyde? Vs tüm bunların şiddet birimleri ile biliniyor olması gerekmektedir. Bilgisyar simülasyonu bu değerler baz alınarak hazırlanacaktır.

Tüm bu etkilerin, metre, metrekare ve metreküp cinsinden kendi şiddet birimleri ile biliniyor olması gerekmektedir. Tabi ki terör uzmanı bunları bilemeyebilir ancak bu mühedislik değerlerin tespitinin terör uzmanı nezaretinde yapılıp Cephe Mühendisliği ve danışmanlığına verilmesi gerekmektedir. Bu tespitlerin bir kısmı üretici normlarından kimi laboratuvar testlerinden kimi de birebir tatbikat sonucu ölçmeler ile elde edilir.

Terör uzmanının yukarıdaki tespitleri doğrultusunda elde edilmeye çalışılan mühendislik hesap değerleri cephe performans değerlerinin hesabında “kabul değerleri” olarak kullanılacaktır. Bu kabul değerleri tıpkı sıradan bir rüzgar yükü tespitinde apaklardan alınan katsayı gibi ama bu kez bomba etkisine karşı cephe performans hesabında kullanılacaktır.

Bombaya dayanıklı cephe tasarımında en büyük maliyet bu kabul değerlerinin tespitinde oluşmaktadır. Zira bu değerlerin hazır bir apak tablosu olamaz. Terör uzmanı tarafından belirtilen Patlamanın etkilerinin bilgisayar simülasyonu mutlaka yapılmak durumundadır. Bu simülasyon her saldırı senaryosu için ayrı ayrı yapılmalı ve yapıya gelecek yükler / etkiler mühendislik hesabi değerleri ile ifade edilmelidir ki cephe statiği hesapları bu etkiye karşı yapılabilsin.

Keza patlama etkilerinin doğru tespit edilebilmesi için uygun bir arazi koşulunda bir çok patlama testi yapılması icap edebilir edecektir. Zira bu testleri de yine bazı ulusal ve uluslar arası normlarda yapmak gerekmektedir, bu testlerde akriditasyonlu kurumlardan gözlemcilerin bulunması şarttır aksi halde elde edilecek raporların bir anlamı olmayacaktır. İşte tüm bunlarında, ayrıca bir maliyeti vardır.

Terör uzmanı maliyeti, simülasyon maliyeti, test maliyeti, mühendislik hesaplama maliyeti, gözlemci ve danışman maliyeti ödenerek, dış cephe performans değerlendirmesi hesabının yapılabilmesi için gerekli çarpanlar tespit edilmiş olmaktadır. Yani bu çarpanlar doğru olarak elde edildikten sonra “cephe mühendisliği hesaplamaları” doğru olarak yapılabilecektir.

Elde edilen bu değerlere göre cephenin patlama anında kaç saat, kaç santigrat dereceye dayanması gerektiği ortaya çıkacaktır,

Aynı şekilde kaç kilo nivton basınca ne kadar süre maruz kalacağı belirlenmiş olacaktır, aynı anda hangi şiddette kaç adet parçanı bir metrekare yüzeye çarpacağı bilinecektir,

Cephe mühendisliği hesaplamaları ile istenen cephe performanslarını yakalayacak cephe dizaynını yapmak bu gibi gerçek bilgiler ışığında mümkün olacaktır.

Tüm bu bomba etkileri belirlendikten sonra cephede kullanılacak malzemelerin cinsi, özellikleri kalınlıkları hatta renkleri bu etkiye göre belirlenecektir. Özel alüminyum doğrama serileri çektirmek gerekebilecektir, belkide çelik cephe elemanları kullanılacaktır elde edilen verileri karşılayacak kalınlıkta cidarlar ve hatta ek plakalar konulması gerekebilecektir. Bu tedbirlerin, plakaların, bu tasarımın dayandığı statik hesaplamalar da beyan edilmelidir. Dahası bu hesaplamalar teorik düzeyde olacağından kesinlikle “performans mokap” lar yapılarak söz konusu patlama senaryoları bire bir gerçekleştirilip “performans test” leri de mutlaka yapılmalıdır.

Tüm bunlar yapılırken yapının mimari görünümünü oluşturan dış cephe tasarımına da sadık kalınmalıdır. Ancak mimari çevre tasarımının yapısı, bombaya dayanıklı cephenin maliyetini yakından etkiler. Zira cephe çevresindeki tasarım patlama noktasının cepheye olan yaklaşma mesafesinde önemli bir etkendir. Bunun anlamı şudur. Patlamaya karşı dirençli dış cephe konfigürasyonu hazırlanırken alınacak tedbirlerin bir kısmı da cepheye yaklaşma mesafesinde çevresel düzenlemeler ile yapılmalıdır.

Patlamaya karşı dayanıklı cephe tasarımı konusunda daha ayrıntılı bilgi almak için ÖZDEMİR CONSULTING CO. İle iletişime geçiniz.

Yazan: Erdal ÖZDEMİR