RÜZGAR YÜKLERİNİN BİNA CEPHELERİ VE ÇATILAR ÜZERİNDEKİ ETKİLERİ
GİRİŞ
Bir konunun anlatım şekli ve anlatım dili, onu kime anlatacağınıza göre değişir,
Ben de şimdi bu başlıkta ki konuyu mimar veya mühendis meslektaşlarıma göre değil, Dış cephe veya çatı yaptırmak durumunda olan yatırımcı/kullanıcı kişilerin ihtiyaçlarına göre anlatacağım. Çünkü ben bir Cephe mühendisiyim, cephe danışmanıyım ve danışanlarımın dış cepheler hakkında bazı kritik konuları bilmelerini faydalı görüyorum. İşte rüzgar yüklerinin bina cepheleri üzerindeki etkileri de bu kritik konulardan sadece birisidir. Çünkü bu konu cephe maliyetini ve kullanım konforunu yakından ilgilendirmektedir.
Olabildiğince sade ve kısa bir şekilde anlatmaya çalışacağım ancak yine de bazı teknik bilgileri ve teknik terimlerin anlamlarını aktarmak zorundayım.
Rüzgarların yapı gövdelerine yaptıkları itme ve çekme kuvvetleri sanılanın aksine çok ciddiye alınması gereken yüklerdir. Yapı statiği yapan mühendisler bunu iyi bilirler ve yönetmeliklerin standartların belirlediği hesap yöntemlerini dikkate alarak taşıyıcı kiriş ve kolonları hesaplarlar. Buraya kadarı rüzgar yüklerinin yapının mukavemetine etkisidir ve daha pek çok etkiyi de dikkate alarak ( Kar yükleri, yağmur yükleri, deprem yükleri vb….) statik mühendisi tarafından hesaplanmaktadır. Ancak rüzgar ile oluşan kuvvetlerin binaya iletilmesi, dış cepheye yaptığı basınç veya emiş yükü ile olur. İşte tam bu noktada asıl konumuza girmeye başlamış oluyoruz.
Rüzgar yüklerinin cepheye nasıl bir etkisi olduğunu anlayabilmek için, önce rüzgar yükleri hakkında bazı şeyleri bilmemiz gerekiyor. Sonra dış cepheler hakkında bazı bilgilere sahip olmalıyız ve daha sonra rüzgar ile cephe ilişkisi nasıl oluyor da cebimize yansıyor bunu tam olarak anlayabileceğiz.
RÜZGAR YÜKÜ HAKKINDA,
Öncelikle şunu bilmeliyiz rüzgar gücü, hava moleküllerin bir yüzeye çarpması, sürtünmesi veya o yüzeyden uzaklaşmaya çalışması sırasında oluşur. Bu esnada sadece yük değil ses de oluşur. Merak etmeyin, şimdi sizi airodinamik kanunları ile bunaltmayacağım.
Rüzgar yükünü, havadaki moleküllerin yoğunluğu (çokluğu veya azlığı), rüzgarın hızı, atmosfer basıncı basıncı, bu moleküllerin temasa geçtiği yüzey alanı miktarı, rüzgarın cepheye çarpma açısı, rüzgarın etkilediği cephenin formu ( düz mü, eğrisel mi ), rüzgarın etkileşime girdiği yüzeyin dokusu ( pürüzlümü, parlakmı vs.), yapının bulunduğu topografik koşullar, yapının bulunduğu coğrafya, yapının yüksekliği vs. bunun gibi faktörler ile ve mühendislik hesap metodları ile hatta simülasyon yazılımları sayesinde olası rüzgar yükleri hesaplanmaktadır. Son yüz yılda gezegenimizde sıra dışı atmosferik olaylar gelişmektedir. Güneş’ de ki hidrojen patlamaları ve küresel ısınma sebebi ile istatistik dışı olaylar oluşmaktadır. Dünyanın rüzgar haritasında önemli değişiklikler oluşmuştur. Beklenin üzerinde hızlara ulaşan hava akımları ve bu güne kadar hiç olmayan fırtına, kasırga tipleri oluşmuştur. Bu olağan üstü rüzgar yüklerini de göz ardı etmemek gerekir ancak,
Hepimizin bildiği gibi gereksiz tedbirler aldığımızda sarfiyat artar, işçilik, malzeme giderleri artar maliyetlerimizi de boş yere şişirmiş oluruz. Aynı şekilde tedbirsiz davrandığımızda da yetersiz malzeme , yetersiz işçilikler, ucuz seçimler ile hayat boyu başımızı derde sokacak kronik cephe/çatı sorunları ile yaşamak zorunda kalırız ve her yıl avuç dolusu tadilat giderlerimiz olur. Yarattığı stres ve gerilim de cabası olur.
İşte bunun için mühendislik optimizasyon gerekmektedir. Bilgi gerekmektedir bilgi de tek başına işe yaramaz tecrübe ile desteklenmiş olması gerekmektedir, hatta bu da yetmez bu bilgi ve tecrübenin de güncel olması gerekmektedir.
Rüzgar yükleri dış cephelere her yönden gelirler. Nedir bu yükler, kısaca tanıyalım,
Rüzgar çarptığı yüzeyde basınç yani itme kuvveti oluşturur, çoğunlukla yapının diğer tarafında da çekme yani emiş gücü oluşturur. Yanal yüzeylerde ise vakum etkileri ve vorteksler turbilanslar oluşur. Ancak bu kuvvetler düzenli ve mütemadi değildir. Yani masanın üstüne koyduğunuz sürahi, masaya düzenli ve sürekli bir yük oluşturur ama rüzgarlar böyle değildir. Rüzgar yükleri çoğunlukla Vibrasyonlar şeklinde etki eder. Yani rüzgar yükleri, saniyeler içinde emme ve basma şeklinde oluşur. Adeta ardışık vuruntular gibidir. Bu etkiyi daha iyi anlayabilmek için bayrak örneğini verebilirim. Şanlı Türk bayrağımızın göklerde nasıl dalgalandığını gözünüzün önüne getirin, kumaş yüzeyin de oluşan dalgalar bayrak direğinden bağrak ucuna doğru düzensiz bir akış şeklinde oluşur. Her bir dalganın tepe noktasında düşük basınç her bir dalganın çukur noktasında yüksek basınç alanları oluşur ve hızla yer değiştirirler. Şimdide bayrağımızı kumaştan değil de düz bir sac plakadan yapıldığını düşünün. Bu plaka yüzey üzerinde ki itme ve çekme kuvvetlerinin nasıl hızlı yer değiştirdiğini ama bunu gözümüzle göremediğimizi anlamış oluruz. Bu sac plaka kumaş gibi kıvrılamadığı için kendi içinde dalgalanma yapamaz, ama yüzeyinde emme ve basma kuvvetli hiç durmadan bir akış gerçekleştirmeye devam ederler.
Tam bu noktada bu sac levha bizim dış cephe yüzeyimizi simgelemektedir. Rüzgarlar çarptıkları cephe yüzeyinde bir yelkenli gibi etki ederken yan ve arka cephe yüzeylerinde tıpkı bir bayrak gibi cepheyi dalgalandırmak isterler.
Bu aşamada cepheler hakkında da bazı şeyleri bilmeliyiz.
DIŞ CEPHELER HAKKINDA,
Bir yapının dış cephesi aslında bir strüktürdür. Strüktür’ ün yapabildiğim en kısa tanımı ise;
Kendi iç taşıyıcısı olan farklı malzeme ve detayların birleşmesi ile oluşmuş katmanlara sahip kütleler bütüne strüktür diyebiliriz. Örneğin Vücudumuz da bir strüktürdür, dış cephede bir strüktürdür. Farklı dış cephelerinde farklı farklı strüktürleri vardır.
Bir yapının dış cephesine uzaktan bir bütün olarak görünse de aslında çok fazla yüzeyden ve tamamlayıcı parçadan oluşur. Tüm bu yüzeylerin ve tamamlayıcı malzemelerin bir birlerine bağlantı şekilleri, bu bağlantıların konumları ve, yerlerine göre çok ama çok sayıda detay tipi ve tekniği ile yapılmak durumundadır. Bizim bu makalede ki konumuz, Rüzgar yüklerinin dış cephelere etkisi olduğu için hep rüzgar yükünden bahsediyoruz ancak yeri gelmişken kısaca değinip geçelim, aslında pek çok etken vadır ki bu cephe detayları üzerinde belirleyicidir. En basit bir cam giydirme cephe detayında bile küçücük bir alan içinde bir birinden çok farklı malzemeler bir arada çalışmak zorundadır. Cam, Alüminyum, paslanmaz çelik vida, pul, epdm, derlin, mastik vs. hepsi on santimetrekare içinde bir birine bağlı çalışırlar, her bir malzemenin sıcaklıkla uzma ve kısalma katsayıları faklıdır. Her birinin termal stresi, sertlikleri, mukavemetleri, yük altındaki reaksiyonları vs. farklı farklıdır.
Bu cephe detaylarını, cephe bütününü ve maliyet faktörlerini gözden kaçırmadan, montaj koşullarını ve imalat inşaat sürelerini göz ardı etmeden çözmek, çok bilinmeyenli bir denklemin çözümü gibidir. Elbette ki sadece bu çözümlemeler ile harika bir cephe sahip olamazsınız. Teorik olarak elde ettiğiniz sonuçların sahada ki uygulaması da mükemmel olmalıdır. Diğer bir deyişle, çözümlemelerin hem sağlıklı bir şekilde uygulanabilir nitelikte olması gerekmekte hem de ekonomik olması gerekmektedir.
Pek çok cephe malzemesi üreten sistem firması kendi zayıf noktalarını örterek çok havalı kurumsal sözlerle kendilerini övebilirler. Pek çok uygulama firması da, bu güne kadar yapıp bitirdikleri büyük referansları göstererek bu işi de mükemmel bir şekilde yapabileceklerini iddea edebilirler. Bu firmalar gerçekten çok köklü ve güçlü firmalarda olabilir . Ancak bu firmaların köklü ve kurumsal olmaları sizi yaptıracağınız cephe işinde emniyetli tarafta asla tutmaz. Cephe işi otomobil satın almaya hiç benzemez. Her cephe yapımı işinde Amerika`yı yeniden keşfetmek durumundasınızdır. Bu durum malzemeci veya Uygulamacı firma için böyle değildir ama işin sahibi olan yatırımcı için kesinlikle böyledir.
Artık hem rüzgar yükleri hem de cephe strüktürü ve yapımı hakkında yüzeysel de olsa gerekli bilgiye sahip olduğumuza göre, Rüzgar Yüklerinin cepheye yaptığı etkiyi ve sonuçlarını konuşabiliriz.
RÜZGAR YÜKLERİNİN DIŞ CEPHE ÜZERİNDEKİ ETKİLERİ VE SONUÇLARI
Cephe detaylarının sağlıklı bir şekilde kalma ömrü, aynı zamanda sizin cephenizin ömrünü belirler. Bir cephenin ömrü ise çoğu zaman o binanın ömrünü belirler. Cephesi komple sökülüp yeniden yapılan çok az bina örneği vardır. Çalışan bir binanın cephesini söküp yeniden yapmak çok büyük bir maliyettir.
Bir yapının kullanım ömrünü elli ile yüz yıl arasında olduğunu kabul edersek dış cephesinin bir kısım onarımlar ile bu süre boyunca sağlam kalması gerekir. İlk yatırım maliyetini de yükseltmemek adına cephenin hiç tamirat gerektirmeden sağlıklı ömrünün en az 20 yıl olması gerekmektedir. Her yirmi yılda bir yapılacak cephe onarımları makul sayılabilir. Bu kabuller pek çok kritere göre çok değişken de olabilir.
İşte bu kabule göre cephe strüktürü oluşturulurken, bu süreleri bize sağlayacak, malzemeler, detay tipleri, işçilikler ve maliyetler ile çalışılmalıdır. Yukarıda da yazdığım gibi rüzgar yükleri, cephemizi zorlayan etkenlerden sadece bir tanesidir. Rüzgarlar dış cepheleri sürekli olarak hırpalar ve bunu yıllar boyu yaparlar. Biz cephemizin ne seviyede bir hırpalanmaya maruz kalacağını doğru olarak anlarsak cephe malzemelerimizi, detaylarımızı, işçiliklerimizi, cephe sistemimizi de ona göre seçeriz, ona göre detay üretiriz. Çünkü bu detay tiplerinde kullanılan malzeme ve işçilikler direk cephe maliyetini etkiler. Tam da bu noktada tecrübeli ve tarafsız bir cephe uzmanı ile çalışıyor olmanızın önemi ortaya çıkar.
CEPHE DANIŞMANLIĞI HAKKINDA,
Cephe maliyetini, cephe ömrünü, işletme giderlerini ve hatta siz yatırımcıların moral sağlığını yakından ilgilendiren bu sürecin yönetimini, cephe malzeme satıcısına veya cephe uygulamacısına bırakırsanız, çok büyük bir riske girmiş olursunuz. Burada birinci sorun kesinlikle bu firmaların dürüst olup olmadıkları değildir. Bu firmaların elbette ki dürüst olanları ile çalışılacaktır ancak bu firmalar mal veya hizmet satmak üzere, kar amaçlı kurulmuş işletmelerdir. Haklı olarak onların birinci hedefi sizin neye ihtiyacınız olduğu değil kendisinin size ne satabileceğidir. O firmalar sattığı hizmet veya malın ayıplı kusurlu olmaması halinde size karşı bir sahtekarlık yapmış olmazlar ve dürüstçe satışlarını yapmış olurlar ancak siz, size gerekli olanı satın almış olmayabilirsiniz. Onlar da sizi kandırmamış olurlar ama sonuçta siz hatalı malzemelerden, hatalı işçilik ve detaylardan mamul bir cephe ile ömür boyu birlikte yaşamak zorunda kalırsınız. Her yıl işletme giderlerinize, tamir ve bakım giderlerine avuç dolusu para ödemek durumunda kalabilirsiniz. Bunu asla istemezsiniz. Çok tecrübeli uzak yol kaptanları bile bazı sulardan geçerken mutlaka klavuz kaptan alırlar, gemilerini ve yüklerini tehlikeye atmazlar.
Umarım çok fazla teknik ayrıntı ile sizleri bunaltmadan, Rüzgar yüklerinin dış cephe maliyetlerine ne şekilde etki ettiğini biraz olsun açıklayabilmişimdir. Sağlıcakla kalınız.
OZ CONSULTING Co.
Erdal ÖZDEMİR
Dış cephe inspektörü
