Sorularla "Cephe Mühendisliği"

. Giydirme Cephe nedir ?

Ülkemizde inşaat ve yapı sektöründe taşıyıcı sistemi oluşturmayan her türlü dış yüzey alanını giydirme cephe olarak nitelendirmek mümkündür.

Giydirme cepheler hem kendini oluşturan elemanlara ait yüklerini hem de üzerlerinde montajı sağlayan bağlantı elemanlarının yüklerini tespit elemanları vesilesi ile binaların taşıyıcı sistemine aktarmaktadır. (Şenkal 2002)

Türkçede giydirme cephe olarak yer alan genel tanım İngilizce literatürde cladding wall olarak yer almaktadır. Bu söylem ağır giydirme cepheler için yani ağırlığı 100 kg/m²’den fazla olan ve beton esaslı prekast panellerden oluşan duvarlardır. Hafif asma giydirme cepheler ise İngilizce literatürde curtain wall olarak geçmektedir. Hafif giydirme cepheleri oluşturan elemanların ağırlıkları 100 kg/m²’yi geçmemektedir.

2. Ağır ve hafif giydirme cepheler arasındaki farklılıklar nelerdir ?

Türkçede giydirme cephe olarak yer alan genel tanımı iki ayrı alt başlığa ayırmak mümkündür. Birincisi ağır giydirme cepheler için yani ağırlığı 100 kg/m²’den fazla olan ve beton esaslı prekast panellerden oluşan duvarlardır. İkinci ise hafif giydirme cepheleri oluşturan elemanların ağırlıkları 100 kg/m²’yi geçmemektedir (Gür 2001 )

Ağır asma giydirme cephelerden genellikle beton esaslı prekast (ön üretimi gerçekleşmiş) duvar panelleri ile oluşturulmuştur. Beton malzeme dışında cam elyaf katkılı donatılı beton, poliüretan, plastik ya da metal yapı malzemelerinden üretilmiş panellerde

tercih edilebilmektedir (Uzak 1998). Mevcut üretim teknolojileri, şantiye ve montaj olanakları ile panel boyutları belirlenmektedir. 

Derz yerlerinin az olması gibi avantaj sağlasa da kullanılan malzeme cinsinden dolayı bina ağırlığını arttırmakta, ısıl konfor koşullarını sağlayacak şekilde iyi izolasyon gerektirmekte ve montaj zorluğu gibi dezavantajlı durumlar yaşatmaktadır (Güvenli2006) Dezavantaj durumlarının fazla olması ülkemizde ve dünyada uygulanabilirliğinin sınırlı sayıda kalmasına sebep olmuştur.

İstenilen yüzey dokusuna kalıplama yöntemi ile sahip olunan paneller metal bağlantı elemanları ile binanın strüktürel yüzeylerine monte edilmektedir. Ağır asma giydirme cepheyi oluşturan elemanların rüzgâr gibi dinamik bir yük karşısında rijit davranıştan bulunabilmesi için duvar kalınlığının en az 6 cm değerinde olması gerekmektedir. Panel elemanın içinde yer alan donatı elemanları arası mesafe de 10 cm’den az olmamalıdır(Göçer 1997 )

Hafif asma giydirme cepheler ise yapıya 100 kg/m²’den daha az yük veren yapının çalışmasını tolere edebilen, parçalı oluşu ve şantiye montajının kolay olması ile giydirme cepheye sahip yüksek katlı yapılarda prestijli bir görünüm sağladığı için daha çok tercih edilmektedir. Ağır asma giydirme cepheler ile kıyaslandığı zaman daha fazla derze sahip olması tasarım kriteri açısından olumsuzluk yaratabilmektedir.

3. Hafif giydirme cephe özellikleri nelerdir ?

Hafif giydirme cephe sistemlerinde kullanılan elemanlar 100 kg/m²’yi aşmayan ağırlıktadır. Perde duvarlar, sandviç giydirme cepheler ve metal giydirme cepheler bu başlıkta değerlendirilebilir.

Hafif asma giydirme cephelerin oluşturulmasında kullanılan bileşenleri dört ana grupta toplamak mümkündür. Ana taşıyıcı özellikteki yatay ve düşey profilleri oluşturan alüminyum profiller, dolgu paneli olarak kullanılan vizyon kısım camları ve spandrel kısım mimari malzemeleri, sızdırmazlık sağlaması amacıyla kullanılan fitil ve silikon bileşenleri ile ankraj detayları için kullanılan tespit bileşenleridir.

a) Taşıyıcı Alüminyum Profil

b) Dolgu Bileşeni – Cam

c) İç ve Dış Contalar

d) Isı bariyeri

e) EPDM fitiller

f) Strüktürel Silikon

g) Baskı profili ve ankrajlar

4. Taşıyıcı ızgaraya göre giydirme cepheler !

a) Çubuk Sistem

Bina strüktürüne bağlı olarak aks aralarına asılmış dikey kayıtlar arasına, yatay kayıtların montajı ile oluşturulmuş sisteme denir. Cephe ait panellerin dıştan veya içten takılması mümkündür. Ülkemizde diğer sistemlere göre maliyeti en düşük olduğu için en çok tercih edilen sistemdir. Binanın çalışması sırasında oluşabilecek yatay ve düşey hareketlere karşı zayıf bir uyumu vardır. Hareket toleransı 1-2 mm kadar sınırlı bir sistemdir (Şenkal 2002). Sisteme ait montaj detaylarının iyi çalışması gerekmektedir ve işi iyi bilen bir ekip tarafından montajı yapılmalıdır. Büyük yüzeylerde ve 20’den fazla kat sayısı olan yapılarda tercih edilmesi önerilmez. Bazı projeler için bir veya iki aks üretim alanlarında çatılarak şantiye alanına sevk edilebilmektedir (Atalay 2006).

b) Yarı Panel Sistem

Bu sistemi oluşturan elemanlar kat boyunda ve kat bazında düşey şeritleri olan paneller gibidir. Sistemde her kat kendi içinde bağımsız olsa da cepheyi kaplayan elemanlar bütünlük arz etmektedir. Sisteme ait elemanlar parçalı olarak şantiyeye gelir ve yerine monte edilir. Dikey profillerin kat hizalarında yatay profiller ile bağlanması ile süreklilik sağlanmaktadır. Kaplama da kullanılan cam gibi malzemelerin dıştan veya içten olacak şekilde iki ayrı uygulaması vardır (Oktuğ 1991).

Yarı panel sistemin panel sisteme göre daha ekonomik oluşu ve yapısal hareketlere karşı esneklik göstermesi ile avantajları vardır. (İlhan 2004).

c) Panel Sistem

Panel sistemi oluşturan iskelet yapısında yatay ve düşey elemanlar fabrikalarda üretilip ilgili şantiyeye sevk edilir. Projeye göre bir veya iki aks genişliğinde ve bir kat yüksekliğindedir. Şantiyeye sevk edilmiş olan panellerde camlar ve hatta tüm aksesuarları tamamlanmıştır. Bedeni güç ile taşınamayacak bir ağırlığa sahip oldukları için montaj elemanı olarak sayabileceğimiz vinç, platform vb. makinalar aracılığı ile monte edilir.

Panel sistemlerde montaj öncesi her türlü imalat kontrolü yapılabildiği için yalıtım açısından daha verimli olup hataların en aza indirgenmesi mümkündür. Sistemin pahalı olması bir dezavantaj yaratsa da hızlı montaj süresi ile şantiyelerde süre ile ilgili kısıtlamalarda yarar sağlamaktadır.Yapımı devam eden inşaatlarda alt katlardan başlayarak hızla imalat devam edebilmektedir. Sistemde detayların çözümü gereği yatay ve dikey derzler artış göstermekte bu da fazla profil kullanılmasına sebep olmaktadır. Şantiye imalat süresi,sağladığı olumlu yapısal konfor koşulları ve performans değerleri ile avantajlı sistemdir (Oktuğ 1991). Sistem tamamı ile panellerden oluştuğu için düşey ve yatay bina

hareketlerini sönümleyebilir. Panel sistemde eleman ölçeğinde yapılan imalatlar ve sürekli kontrol edilmesi hata oranlarını düşürmektedir.

5. Derzlerde sızdırmazlığa göre giydirme cepheler !

a)Kapaklı sistem (baskı profilli sistem )

Baskı profilli yani kapaklı sistemlerde baskı profilleri dolgu birimi ya da cam biriminin dış yüzeyinde yer almaktadır. Arasına dış conta yerleştirilir. Dıştan yerleştirilen contayla profil ısı kesici ile ızgaraya vidalanır ve basınç kazanılır. İçten yapılacak uygulamalardaysa ısı kesiciler yoluyla bağlı olduğu ara profillere vida takılır (Erbaş2000). Baskı profilli panel cephelerde ise bu bileşenli panel çerçevesi ile bütünleşiktir (İlhan 2004).

Kapaklı giydirme cephe sistemlerinin avantajlarını sıralayacak olursak taşıyıcı profilleri farklı ebatlarda kullanmaya olanak sağlar. Rüzgâr yüklerine karşılık gelen dayanıklılığı sağlamaya yardımcıdır. Dik açı hariç ara açılarda cephe formunu kazandıracak profillerin olması ile düşey ve yatay da basamaklandırma yapılması ile bina cephesindeki sızıntı sularının kolaylıkla akmasını sağlar. Yüksek yapı yüksekliği ve fazla kat adedi bulunan farklı fonksiyonlu bina cephelerinde rahatlıkla kullanılan bu sistem üretimde kolaylık ve yatırım maliyeti olarak ekonomiktir (Sezer 2003).

Bu sistem tasarımında cam yapı elemanlarını baskıyla tutan alüminyum kapak profilleri mevcuttur. Cam bölgede kapak altında ısı bariyeri olarak anılan sert plastikler yer almakta ve gövde profili ile olan teması keserek ısı köprüsü oluşmasına engelol maktadır. İçten düşey profilin ve alttan kapak profili yuvasında EPDM fitil ile cam ve alüminyum profiller ayrılır ses ve su izolasyonu sağlanmaya çalışılır (Atalay 2006).Cam kenarları boyunca dıştan içeriye doğru sıkıştıran baskı profili vardır. Baskı profiliile taşıyıcı ızgara arasındaysa alüminyum malzemenin ısı iletkenlik katsayısının yüksek olması sebebi ile ısı kesiciler kullanılır. Bu sistemde düşey ve yatay akslarda alüminyum profiller görülmektedir. Estetik kaygılar sebebi ile firmalarda farklı alternatifli profiller üretilmektedir. Yatay ve düşey profillerin oluşturduğu giydirme cephelerin gövdelerine fabrika da üretimi hazırlanmış olan cam paneller klipsler ile takılır. Her elemanın köşesinde kaynak ile çerçeve fitilleri ve ana taşıyıcı bağlanır. Fabrika ortamında hazırlanan cam panellerde ise ekstrüze alüminyum profil çerçevelere cam özel silikonlarla yapıştırılır. Önemli detay alüminyumun profil mastiği tutacak dokuda olmalıdır (Atalay 2006).

Bu sistemde macun olarak silikonun tercih edilmesinde nedenleri;

Ultraviyole, ozon ve atmosfer etkilere karşı dayanıklı olması,

Silikon macunları ile kaynaşabilir olması,

Çekme gücünün fazla ve taşıyıcı fitil kullanımına uygun olması,

Dolgu paneli ve camın ısıl genleşmesini tolere edebilmesi,

Yanmaya karşı dirençli olması,

Cam yüzeyinde oluşan ısı farkı gerilmelerini önlemesi

Renk çeşitliliği fazla olması

Ortalama 60-80 yıl gibi bir kullanım süresine sahip olması olumlu özelliklerindendir (Konuralp 1991).

5.1. Derzlerde sızdırmazlığa göre giydirme cepheler !

b) Kapaksız sistem (Strüktürel silikon sistem)

Bu cephelerde bina için yapılmış olan tasarıma göre istenilen özelliklerde ve ebatlarda hazırlanan cam yapı elemanları, özel silikonlarla taşıyıcı sisteme bağlanır. Dış ortamdan cepheye bakıldığı zaman alüminyum profiller görünmeyen bu sitemde iki kenarı yada dört kenarı silikonlu cepheler için inşaat piyasasında cam cama sistem tanımı da kullanılmaktadır. Cepheye ait yükler taşıyıcı sistem strüktürüne silikonlar ile aktarılır(Güvenli 2006).

Cam cama sistemde profillerin görünmeyişini süreklilik gösteren cam alanları yaratır. Yatay ve düşey profillerin oluşturduğu giydirme cephelerin gövdelerine fabrika da üretimi hazırlanmış olan cam paneller klipsler ile takılır. Her elemanın köşesinde kaynak ile çerçeve fitilleri ve ana taşıyıcı bağlanır ve su sızdırmazlığı için önlem alınmış olur.Fabrika ortamında hazırlanan cam panellerde ise ekstrüze alüminyum profil çerçevelere cam özel silikonlarla yapıştırılır. Önemli detay alüminyumun profil mastiği tutacak dokuda olmalıdır (Atalay 2006).

Bu sistemde macun olarak silikonun tercih edilmesinde nedenleri;

Ultraviyole, ozon ve atmosfer etkilere karşı dayanıklı olması,

Silikon macunları ile kaynaşabilir olması,

Çekme gücünün fazla ve taşıyıcı fitil kullanımına uygun olması,

Dolgu paneli ve camın ısıl genleşmesini tolere edebilmesi,

Yanmaya karşı dirençli olması,

Cam yüzeyinde oluşan ısı farkı gerilmelerini önlemesi

Renk çeşitliliği fazla olması

Ortalama 60-80 yıl gibi bir kullanım süresine sahip olması olumlu özelliklerindendir (Konuralp 1991).

Strüktürel silikon uygulamasında ki hata ve başarısızlık suyun cepheden içeriye girmesine sebep olur ve maddi hasarlara yol açar. Bu hasarın onarımı zor ve pahalı olabilir. Silikon kullanımı kritik değerde önemlidir. Nitelik ve boyut belirlenmesinde cam ebadı, rüzgâr yükü ve malzeme dayanımı ile hesaplama yapılır (Direk 2003

5.2. Derzlerde sızdırmazlığa göre giydirme cepheler !

c) Karma Sistem

Adından da anlaşılacağı gibi her iki sistemin bir arada kullanılması ile elde edilmiş giydirme cephelerdeki derz sızdırmazlığı sistemidir. Ülkemizde 1980’li yıllardan sonra uygulanmaya başlanmış giydirme cephelerde ilk uygulama klasik kapaklı sistem iken devam eden süreç ve gelişen yapı malzemeleri ile silikon malzemenin cepheye uygunluğu artması ile silikonlu cepheler revaçta olmaya başlamıştır (Özgül 2001).Yatay aksların kapaklı, düşey aksların cam cama ya da tam tersi detayda uygulanabilinir. Sistem tasarlanırken dikkat edilmesi gereken konu dolgu silikonlarının ultraviyole ışınlarına dayanımlı olmasıdır. Yanlış yapılan tercih ve uygulama ile derz dolguları bozulabilir ve sızdırmazlık işlevini yerine getirmeyebilir.

İLK FIRSATTA CEPHE STATİĞİ VE CEPHE TEST YÖNTEMLERİNDEN DE BAHSETMEYE ÇALIŞACAĞIM. 

Kaynak olarak genelde aşağıdaki tezden yararlanılmıştır.

DÜNYA'DA VE TÜRKİYE'DE GİYDİRME CEPHE SİSTEMLERİNDE KULLANILAN STANDARTLAR VE DENEYSEL KONTROL YÖNTEMLERİ

Gülşah YAVUZ KOCAMAN

2019, Yüksek Lisans Tezi_MSc Thesis

6. Giydirme Cephelerden Beklenen Performans Kriterleri nelerdir ?

İşlevi ne olursa olsun binaların cepheleri bir diğer deyiş ile bina kabukları yapım maliyeti yönünden ekonomik, mimari kaygılara cevap verebilecek şekilde estetik, dış ortam iklim şartlarına göre yalıtımlı, güvenli ve sağlam olmalıdır.

6.1. Taşıyıcı sistem statiği

Cephede meydana gelebilecek hareketi sönümleyebilecek ve yatay yüklere karşı dayanımlı olmalıdır. Cepheye ait taşıyıcı sistemde deprem gibi cepheye etki edebilecek hareketler sebebi ile cephe bağlantı noktalarında ve profillerinde kırılmalar yada kopmalar görülebilir. Bu cephe bozulması yanı sıra camlarda kırılmalarda ciddi tehditlere sebepolur. Bunlar gibi riskli durumların yaşanmaması yaşansa bile bina kullanıcılarına az zarar vermesi için detay çözümlerine önem verilmelidir.

Giydirme cephe sistemleri kullanılan taşıyıcı strüktürlerine göre çubuk, yarı panel ve panel sistem olarak ayrılmaktadır. Deprem yükü altında düşey ve yatay hareketlere en uygun sistem seçilmelidir. Giydirme cephe taşıyıcı seçimine ve detaylandırılmasında önem arz eden bir diğer temel yük ise rüzgâr yüküdür.

Cephe tasarımında bina yüksekliği, binanın yeri ve konumu, tasarım geometrisine göre hesaplamaya alınacak yükler belirtilmiştir. Bunun yanı sıra meteoroloji güncel verilerinden ve geçmiş dönem kayıtlarından bölgeye ait hakim rüzgâr yönü ve buna bağlı olarak rüzgâr yükü değeri alınmalıdır. Rüzgâr yükü hesapları ile profil kesitleri büyür ve açılır pencere kanatlarının yapılamaması mekânik havalandırma sistemlerinin yapılmasını gerektirir (Oktuğ 1991).

Alüminyum cephe profillerinde düşey taşıyıcılar bina da kat yüksekliğine mesnet sayısına ve hesaplarda alınan yüklere göre oluşan sehimlere göre ebatlandırılmaktadır.Yatay taşıyıcılarda ise rüzgâr ve cam yükü etkilidir. Cephe profili hesabı yapılırken maksimum L/200-L/300 ya da 8 mm sehim kabul edilir (Uzak 1998)