Posts

YAPI TEKNOLOJİSİ VE MALZEME

Çapraz Lamine Ahşap (CLT) Malzeme ile Çok Katlı Ahşap Yapılar

20. yüzyılın başlarında ahşabın büyük oranda terkedilerek beton ve çelik sistemlerin kullanılması, dayanıklı yapılar elde etmek ve yangına karşı önlem olarak getirilmiş bir çözümdü. Ancak sürdürülebilirlik, yenilenebilir enerji kaynakları, sera gazları, küresel ısınma gibi çevresel kavramların yapı üretimindeki etkileri nedeniyle günümüze kadar kullanılagelen yapı malzemeleri üzerine yeniden düşünülmeye başlandı. Yazarlar, çapraz lamine ahşabın bu anlamda önemli bir yenilik olduğunu belirtirken, çok katlı yapılardaki kullanımlarını örnekliyorlar.

AHŞAP VE SÜRDÜRÜLEBİLİRLİK

Günümüzde, bütün dünyada çevre ve çevreyle ilgili sorunlar gündemdeki yerlerini devamlı olarak korumakta, ekoloji, sürdürülebilirlik, küresel ısınma, sera gazları gibi kavramlar günlük yaşantımızda en çok kullanılan terimler arasında yer almaktadır. Sürdürülebilirlik kavramına ilişkin ekolojik anlamdaki tartışmalar ve çözüm arayışları, çevre ve özellikle yapısal çevrenin oluşturulmasında temel faktör olan malzeme kavramları üzerinde yoğunlaşmaktadır. Sağlıklı ekolojik bir çevre, sürdürülebilir bir yaşam elde edebilmek ve sera gazlarındaki artışa bağlı olarak gelişen küresel ısınma gibi olumsuz gelişmeleri engellemek için alınabilecek önlemlerin en başında, yapımda teknolojinin sağladığı olanaklar doğrultusunda yapı malzemelerinin seçimi ve geliştirilmesi gelmektedir. Çünkü yapım endüstrisi dünyanın toplam enerjisinin kabaca % 40’ını kullanmaktadır.

Karbondioksit üretimi küresel ısınma potansiyelinin baskın bileşenidir. Ağaç büyürken karbonu emer ve kereste haline geldiğinde de bu durum devam eder ve sera gazlarını atmosfere salmaz. Dolayısıyla ahşap yapılar giderek artan değerde karbonu bünyelerinde depolayarak, diğer inşaat malzemeleri ve inşaat faaliyetlerinin saldığı sera gazlarını dengelerler. Ahşap, çevre ve insanlık üzerinde hiçbir yan etkiye sahip olmayan doğal ve sıcak bir malzemedir. Ahşap hammadde olarak verimli kullanılabilmesi koşulu ile yenilenebilir bir kaynaktır. Bu verimlilik günümüzde olduğu gibi özel orman alanlarının teşkili ve teknoloji kullanımı ile ahşabın her bir parçasının etkin bir şekilde değerlendirilmesi ile sağlanmaktadır.

ENDÜSTRİYEL AHŞAP ÜRÜNÜ ÇAPRAZ LAMİNE AHŞAP (CROSS LAMINATED TIMBER/ CLT)

Genel olarak kereste, levha, yonga, lif, talaş gibi ahşap malzemenin yapıştırıcı, bağlayıcı maddeler ile çeşitli şekillerde fabrika ortamında biraraya gelmesiyle oluşan, homojen ve izotrop malzemeye endüstriyel ahşap denir. Endüstriyel ahşap malzeme, masif ahşap malzemeden daha yüksek değerde mekanik ve teknolojik özelliklere sahip olmakla birlikte, masif ahşap malzemenin sakıncalarını taşımayan, üstün nitelikli bir malzemedir. Endüstriyel ahşap teknolojisi, dünyada azalmakta olan orman kaynaklarının ahşap endüstrisinde daha akılcı bir şekilde kullanılmasını sağlamanın yanı sıra, tüketiciyi memnun edecek ve ihtiyaçlarını karşılayacak nitelikte ürünler elde edilmesine imkân vermektedir. İşlenmiş ahşap ürünler, kullanım ve işlenebilme kolaylıkları, ucuz oluşları, atık ahşapların değerlendirilebilmesi ve geri dönüştürülebilir özellikleri bakımından çevreye olan olumlu katkıları nedeniyle giderek artan bir öneme sahiptirler.

Endüstriyel ahşap ürünlerini, kaplamalık levhalar, kontrplak, kontrtabla, yonga levhalar, lif levhalar, talaş levhalar, lamine ahşap kaplama (laminated veneer lumber / LVL), tabakalı yonga ahşap (laminated strand lumber / LSL), yönlendirilmiş yonga ahşap (oriented strand lumber / OSL), paralel yonga ahşap (parallel strand lumber / PSL), tutkallı tabakalı ahşap ya da tutkallı lamine ahşap (glued laminated timber / Glulam), çapraz lamine ahşap (cross laminated timber / CLT) olarak sıralayabiliriz. Dünyada CLT, KLH, BSP, X-LAM ve benzeri çeşitli kısaltmalarla tanımlanan çapraz lamine ahşabın ilk kullanımı 1990’ların başlarında İsviçre’de başlamıştır. 1996 yılında Avusturya’da endüstri ve akademik araştırmaların gayretiyle geliştirilen çapraz lamine ahşap teknolojisinin kullanımı 2000’li yılların başında yaygınlaşmaya başlamıştır. Bu gelişme yeşil bina yaklaşımlarının etkisiyle Avrupa’da ahşap bina yapım yönetmeliklerinin yeniden düzenlenmesine neden olmuştur. Avrupa’da Eurocode 5 standardı ile ahşap yapılar inşa edilmektedir.

Endüstriyel ahşap malzemesi olan CLT paneller genellikle 3, 5, 7 veya daha fazla tabakalı, masif ahşap elemanların lif yönleri birbirine zıt olacak biçimde (genellikle 90°) birbirlerine geniş yüzeylerinden ve bazı durumlarda dar yüzeylerinden de tutkal ile en az 0,6 N / mm2 basınçla yapıştırılmış, mukavemetli, boyutsal kararlılığa sahip ve rijit elemanlardır. Çapraz lamine ahşabın tutkallı lamine ahşaptan farkı, tabakaların yönleri birbirine zıt olacak şekilde yerleştirilmesidir. Tutkallı lamine ahşapta keresteler lifleri birbirlerine paralel olacak şekilde biraraya getirilerek yapıştırılır. Fabrikada, panel elemanlar üzerindeki boşlukların açılması, boyutlandırma ve şekillendirme işlemleri yapılır. Panellerin kesilmesinde ve / veya birleştirilmesinde projelendirilen kesim planlarına tümüyle bağlı kalınarak CNC (computer numerical control) teknolojisi kullanılır. Projesine göre boyutları belirlenerek hazırlanmış panel elemanlar şantiye programına göre ihtiyaç duyulan zamandan hemen önce teslim edilir. Şantiyede kısa bir yapım süreci içinde uzman ahşap inşaat firmaları tarafından vinç yardımıyla montajları yapılır.

CLT malzemeden taşıyıcı ve taşıyıcı olmayan yapı elemanları üretilebilir. Bu panel elemanlar ile geniş açıklıklar geçilebilir. Ayrıca çelik, betonarme ve ahşap çerçeve sistemlerle rahatlıkla bütünleştirilebilir. Panellerde pencere, kapı boşlukları olsa bile taşıyıcı olarak kullanılabilirler. CLT duvar panelleri dinamik yüklere de dayanıklıdırlar. İtalya’nın Ağaç ve Ahşap Araştırma Enstitüsü (Trees and Timber Research Institute / CNR-IVALSA) 2009 yılında dünyanın en büyük titreşim tablasına sahip Japonya’da CLT panellerle üretilmiş iki yapı örneği üzerinde testler yapmıştır. Bu testler sonucunda CLT strüktürlerin deprem kuvvetlerine karşı oldukça iyi karşılık verdiği saptanmıştır. Ayrıca Kanada’nın FBInnovation kurumunun yaptığı CLT panellerinin ortak duvarlar ve montaj testlerinde, duvar panellerinin köşebent ve kısa vidalarla döşemelere montajlarında oldukça iyi deprem performanslarına sahip olduğu sonucu ortaya çıkmıştır. CLT panellerin yüzey özellikleri kaplamalı veya kaplamasız olabilir. Prensip olarak, CLT paneller piyasada bulunan tüm yapı malzemeleri ile de birleştirilebilir. Birçok farklı yalıtım malzemelerinin kullanımının yanı sıra farklı cephe kaplama malzemeleri ya da sıva uygulaması yapılabilir. Binanın ses yalıtımı, ısı yalıtımı, hava sızdırmazlık ya da yangın korunumu gibi fiziksel ve strüktürel özellikleri ilgili proje bazında değerlendirilir. Yangına karşı çelik ve betonarmeden daha fazla dayanımlı olduğu görülmüştür. Duvar, döşeme ve çatı elemanı olarak kullanılan panellerin tabaka sayısı, tabaka kalınlıklarını artırmak ve yüzeylerini alçı panellerle kaplamak yangına karşı dirençlerini artırmaktadır. CLT panellerinin kalınlıkları ve tabaka sayılarına bağlı olarak ses yalıtım özellikleri de değişmektedir.

Günümüzde çapraz lamine ahşap, Avrupa ve Kanada’da sürdürülebilir ormancılık sertifikalı kaynakları kullanan üreticilerden alınabilir.

ÇAPRAZ LAMİNE AHŞAP İLE ÇOK KATLI AHŞAP YAPILAR

Bu bölümde incelenen örnekler, son yıllarda, CLT ahşap panel elemanlar ile çok katlı, orta yükseklikte (5-10 kat) uygulanmış konut yapılarıdır.

Stadthaus, Telford Homes ve Metropolitan Housing Association ortaklığıyla Londra’da 2009 yılında inşa edilmiştir. Yapının mimarı Andrew Waugh (Waugh Thistleton Architects) ve ahşap firması KLH Massivholz GmbH’dir. Bu binada 19 satılık özel daire, 10 sosyal konut birimi ve bir yönetici ofisi bulunmaktadır. Birinci kattan itibaren çapraz lamine ahşap panellerle üretilen Stadthaus’un zemin katı yerinde yapım betonarmedir. Temel yapımında kısa kazık temeller kullanılmıştır. Dokuz katlı binanın taşıyıcı, bölücü duvarları ve döşemelerinin yanı sıra merdiven ve asansör çekirdeği de çapraz lamine ahşap paneller ile yapılmıştır. CLT paneller Avusturya’daki fabrikada 3 günde hazırlanmıştır. 4 uzman işçi haftada 3 gün çalışarak 27 iş gününde tüm yapının kurulumunu tamamlamışlardır. Yapıda CLT panel kalınlıkları dış duvarlarda 128 milimetre ve döşemelerde 146 milimetredir. Yangına karşı panellerin dayanımını artırmak amacıyla iç duvarlarda ve tavanda alçı paneller kullanılmıştır. Mevcut panel kalınlığı ile kombine edilmiş alçı paneller sayesinde ateşe karşı dayanım 60 dakikadan 90 dakikaya çıkmıştır. Asansör boşluğu ve merdiven bölümünde yangın ve ses yalıtımı sağlamak amacıyla arası yalıtımlı çift duvar yapılmıştır. Burada kullanılan duvar panellerinin kalınlıkları 128 milimetre ve 117 milimetredir. İngiltere’nin gürültü kontrolü ve ses yalıtım yönetmeliklerine uyabilmek amacıyla inşaat başlamadan önce bir laboratuarda testler yapılarak, çözümler aranmıştır. Dış cepheyi kaplamak amacıyla ahşap lifleri ve çimento ile 5000 bağımsız panel üretilmiştir.

Limnologen, İsveç’in en büyük ahşaptan yapılmış konut yerleşimidir. 2005 yılında Vaxjö yerel yönetimi ve Midroc Property Development işbirliğiyle bir mimari proje yarışması düzenlenmiştir. Yarışmanın teması Vaxjö, Trummen gölü kıyısında ahşap malzeme ile bir konut yerleşimi tasarlamaktır. Bu yarışmanın sonucunda mimar Ola Malm’ın (Arkitekt Bolaget) tasarımı seçilip, geliştirilmiştir. 2009 yılında yapımı tamamlanan bu yerleşim 8 katlı 4 bloktan oluşmaktadır. Toplam 134 konut birimi bulunan bu yapılardaki daire büyüklükleri 37 m2 ile 114 m2 arasında değişmektedir. Yapıların zemin katı betonarme ve üstteki 7 katı Martinsons şirketinin Byggstem adını verdiği çapraz lamine ahşap paneller ile yapılmıştır. Ek olarak dairelerin arasındaki bölücü duvarların yapımında geleneksel ahşap çerçeve sistemi kullanılmıştır. Esas taşıyıcı sistemi panel sistemdir. Binanın bütün yükleri dış duvarlar tarafından karşılanır. İç mekânda yer alan duvarların bazıları da stabiliteye yardımcı olmaları nedeniyle taşıyıcı yapılmıştır. Binanın bazı yerlerinde deformasyonu önlemek için tutkallı lamine ahşap ile üretilmiş kolon ve kirişler kullanılmıştır. Dış duvarların iç yüzeyleri ve bölücü duvarlar alçı panellerle kaplanmıştır. Cephede ahşap kaplama yapılmıştır. İsveç yangın yönetmeliğine uygun bir şekilde yapının taşıyıcı duvarları ve daireler arasındaki ortak duvarları yangına karşı yalıtılmıştır.

Holz8 (H8), mimar Arthur Schankula (Schankula Architekten) tarafından geleceğin sıfır enerji harcayan ahşap kasabasının temel parçası olacağı düşüncesiyle tasarlanmıştır. 2011 yılında Bad Aibling, Almanya’da yapılan bina 8 katlı ve 25 metre yüksekliğindedir. Çapraz lamine ahşap elemanlar Binderholz firması (Huber Huber & Sohn GmbH & Co. KG, Bachmehrin) tarafından sağlanmıştır. Yapım zamanı yüksek derecede prefabrikasyon teknolojisinin kullanımı ile oldukça kısa sürmüştür. Duvar, döşeme ve çatı bileşenleri prefabrik olarak inşaat alanına getirilip, montajları yapılmıştır. Her iki günde bir 1 kat tamamlanmış ve yapımında 6 işçi çalışmıştır. Yapının merdiven çekirdeği yerinde yapım betonarmedir. Bunun dışında yapının tüm duvarları, döşemeleri ve çatı strüktürü prefabrik çapraz lamine ahşap panellerle yapılmıştır. Dış duvarlarda ahşap kaplama ve stukko kullanılmıştır. Holz8 binası, önceleri Almanya’da daha sonra diğer Avrupa ülkelerinin yönetmeliklerince yapı üretiminde zorunluluk olarak getirilmiş “pasif ev” kavramını taşıyan özelliklere sahiptir. Pasif ev kavramı minimum enerji tüketimi ile en yüksek konfora ulaşmak olarak kısaca açıklanabilir.

Bridport konutu, zemin kattan itibaren tümüyle çapraz lamine ahşap paneller ile uygulanmış çok katlı ahşap yapılara bir örnektir. 2011 yılında Londra’da tamamlanan yapının tasarımı mimar Karakusevic Carson’a (Karakusevic Carson Architects) aittir. Bu yapı 41 uygun fiyatta kiralık, sosyal konuttan oluşmaktadır. Yapının zemin ve birinci katında bulunan 8 daire 4 odalı ve ikinci kattan itibaren geri kalan 33 daire 1, 2, 3 odalı olarak farklı seçeneklerde tasarlanmıştır. Çapraz lamine ahşap paneller Stora Enso firması tarafından hazırlanmıştır. Strüktür sisteminde diğer örneklerden farklı olarak taşıyıcı duvar panelleri bina yüksekliğinde süreklidir. Döşeme panelleri duvarlara yandan köşebentlerle takılmıştır. Bu yöntemle, çok katlı yapılarda duvar panellerinin döşeme panelleri üzerine oturtulduğu çözümlerle karşılaştırıldığında ahşap yapının toplamda büzülme değeri % 40 oranında azaltılmıştır. Bridport binasında ahşap malzeme, yapının çeşitli detaylarında kullanılan tuğla, alüminyum ve bakır malzemeleri ile başarılı bir şekilde birleştirilmiştir. 

Forte, dünyanın çapraz lamine ahşap panellerle yapılmış en yüksek binasıdır. 10 katlı binanın yüksekliği 32,17 metredir. Her katında 3 daire olmak üzere toplamda 23 daire bulunmaktadır. Lend Lease Design tarafından tasarlanan yapı 2012 yılında Melbourne, Avustralya’da inşa edilmiştir. Yapının zemin katı betonarme, üst 9 kat prefabrik panel sistemdir. Çapraz lamine ahşap paneller Avusturya’daki KLH Massivholz Gmbh firmasından getirtilmiştir. Yapıda banyo gibi ıslak hacim çözümleri hafif çelik hücre sistem ile önceden hazırlanıp, yerine monte edilmiştir. Zemin katta, beton bileşeni olarak karbon ayak izini azaltan yeni bir çimento türü olan geopolimer’li çimento kullanılmıştır. Yangın dayanımını artırmak amacıyla döşeme ve duvarlarda kaplama olarak alçı panellerin kullanımıyla birlikte, CLT panellerin tabaka sayısı 3’ten 5’e çıkarılmıştır. Duvar panellerinin kalınlığı 128-158 milimetre ve döşeme panellerinin kalınlığı 146 milimetredir. Cephede metal ve geri dönüşümlü sert ağaçtan ahşap kaplamalar kullanılmıştır. Forte binasında ses yalıtımı için tavanlarda kullanılan alçı paneller asma tavan çözümü ile monte edilmişlerdir. Akıllı bina yaklaşımı ile tasarlanan yapıda cephede gölgelendirme elemanlarının kullanılması, pencere ve kapılarda kullanılan etkin doğrama elemanları ile ısı kaçışının önlenmesi, çatıdaki yağmur suyunun depolanması, elektrik enerjisini ve suyu az harcayan ev donanımlarının kullanılması gibi çözümler bulunmaktadır.

Whitmore Road binası Londra’da Regent kanalının yanında yer almaktadır. 2012 yılında yapımı tamamlanan yapının projesi Waugh Thistleton Architects gurubuna aittir. Yapının ahşap panelleri KLH Massivholz GmbH firmasından sağlanmıştır. 7 katlı yapının ilk iki katı ofis, üçüncü katı 2 kat yüksekliğinde fotoğraf stüdyosu ve beşinci kattan sonrası 3 adet tripleks daire olarak kullanılmaktadır. Binanın zemin katı betonarme ve diğer katları prefabrike ahşap panellerle yapılmıştır. Binanın ortasında yer alan 5 metre yüksekliğinde olan stüdyoda kolonsuz bir mekân yaratmak için geçilen açıklıklar 9 metre ile 23 metredir. Çapraz lamine ahşap elemanların montajı 4 işçi ile 5 haftada tamamlanmıştır. Binada ahşap teknolojisi ile 1,5 metrelik bir konsol uygulaması vardır. Yapının kabuğunda sert, güçlü nispeten hafif olan kestane ağacından geleneksel İngiliz ahşap kaplama biçimi kullanılmıştır.  Duvarlar ve döşemelerde çeşitli yalıtım malzemelerinin yanı sıra iç mekânda alçı panellerle kaplama yapılmıştır.

Cenni di Cambiamento, İtalya’nın Milano şehrinin dışında etrafı parklar ve tarım alanları ile çevrili bir yeni yerleşim projesidir. Mimar Fabrizio Rossi Prodi (RPA- Rossi Prodi Associati) tarafından tasarlanan yapı 2013 tarihinde tamamlanmıştır. Dört bloktan oluşan Cenni di Cambiamento’nun her yapı bloğunun ilk iki katı sıra ev düzeninde yapılmıştır. Bu yapıların üzerinde 3. kattan 9. kata yükselen birer kule şeklinde konut blokları bulunur. Her bir yapı bodrum kat ile birlikte toplam 10 katlıdır. Yapıların yüksekliği 28,16 metredir. Taşıyıcı sisteminde binaların bodrum katı betonarmedir. Üzerinde yer alan iki katlı ve kule blokların yatay ve düşey yükleri zemin kattan itibaren çapraz lamine ahşap panellerle karşılanmaktadır. Bu blokların merkezinde yer alan merdiven ve asansör çekirdeği çapraz lamine ahşap panellerden oluşturulmuştur. Taşıyıcı duvar panellerin kalınlıkları birinci kattan onuncu kata doğru azalarak, 12-20 santimetre arasında değişmektedir. Duvar ve döşeme panellerin maksimum uzunluğu 6,70 metredir. Açık veya kapalı balkon oluşturmak için yine CLT ahşap panellerle konsol bölümler yapılmıştır. Bu paneller 1,80 metre uzunluğundadır. Ahşap paneller Stora Enso firması tarafından hazırlanmıştır. Binaların kaplama gibi diğer yapımlarında da kuru sistem ile montaj gerçekleşmiştir. Cephelerde ısı yalıtım malzemesi (EPS) takviye edilmiş alüminyum mikro paneller kullanılmıştır. İç bölücü duvarlarda ve tavanlarda ise tek tabaka alçı paneller uygulanmıştır. Cenni di Cambiamento konutlarının en göze çarpan özelliği, İtalya’da yeni bir malzeme olan çapraz lamine ahşap malzeme ile 10 katlı bir yapının ilk kez bir deprem bölgesinde inşa edilmesidir.

DEĞERLENDİRME VE SONUÇ

Ahşap hafif olmasına karşın mekanik özellikleri yüksek bir malzemedir. Endüstriyel ahşap ile oluşturulan taşıyıcı sistemler, betonarme veya çelik malzemeli yapımlarla karşılaştırıldığında eşdeğer strüktürel dayanım ve yangın direnci, düşük enerji ile üretilebilme, daha hafif bir temel strüktürü gerektirmesi gibi nedenlerle üstünlük sağlarlar. CLT ahşap panel sistemi, CAD-CAM teknolojisi ile kolayca tasarlanabilmekte ve prefabrikasyon teknolojisi ile hızlı bir şekilde uygulanabilmektedir.

İncelenen tüm yapıların tasarım aşamalarında hazır elemanlarla üretim temel ilke olarak alınmıştır. Bununla birlikte bu yapıların prefabrikasyon dereceleri birbirlerinden farklıdır. Taşıyıcı sistemlerinde CLT panellerin kullanımıyla yapım süreçleri oldukça kısa sürmüştür. Tüm yapıların temelleri yerinde yapım betonarmedir. İncelenen çok katlı ahşap binalarda betonarme yapımlar iki şekilde yer almıştır. Holz8 örneğinde yapının çekirdeği betonarme olarak çözümlenirken, Stadthaus, Limnologen, Forte, Whitmore Road konutlarının ise zemin katları betonarme olarak yapılmıştır. Cenni di Cambiamento ve Bridport konutlarının taşıyıcı sistemleri zemin kattan itibaren çapraz lamine ahşap panellerle kurgulanmıştır. 

Çapraz lamine ahşap elemanlarla yapılan panel sistemin taşıyıcı sistem özellikleri ve statik gereksinimleri büyük boyutlu prefabrik betonarme panellerden farklı değildir. Bu sistem, strüktürel özellikleri ve boyutsal kararlılığı nedeniyle orta yükseklikteki (5-10 kat) ve yüksek yapımlar için çok uygun olmaktadır. Ahşap malzeme ile yapı üretimine ilginin giderek artmasının nedenlerinin en başında, betonarme ve çelik malzemelerle yapı üretiminin oldukça yoğun enerji gerektirmesi ve üretimleri sırasında atmosfere tonlarca karbondioksit salınmasıdır. Yenilenebilir bir kaynak olan ahşap malzeme daha az karbon ayak izine sahip olması, üretiminde daha az enerji gerektirmesi ve daha az su kirliliğine neden olması gibi nedenlerle tercih edilmektedir. İncelenen çok katlı yapılarda betonarmeyi kısmen kullanan örneklerinde bile karbon ayak izi etkili bir şekilde azaldığı görülmektedir. Gelecekte üretilecek yapıların ve hatta bu yapıların oluşturduğu kentlerin yenilenebilir bir kaynak olan ahşap malzeme ile yapılma düşüncesi yaygınlaşmaktadır. Avrupa ülkeleri ve Avustralya’da CLT ahşap panellerin konut, ofis, sinema, otel, eğitim yapıları gibi farklı yapımlarda kullanımı giderek artmaktadır. Ahşap endüstrisinin önde gelen liderlerinden biri olan Kuzey Amerika’da ise bu malzeme daha çok geleneksel ahşap çerçeve sistemlerinde (balloon frame, platform) kullanılmaktadır. Bununla birlikte Kuzey Amerika’da da CLT panel elemanlarla çok katlı ahşap yapı üretme yolunda gelişmeler vardır. British Colombia’da, Michael Green’in tasarladığı 27,5 metre yüksekliğinde Wood Innovation and Design Centre 2014 yılının Haziran ayı sonunda tamamlanmıştır. Yapının merdiven çekirdeği ve döşeme elemanları CLT ahşap panellerden yapılmıştır. İsveç’te 2013 yılında düzenlenen HSB Stockholm mimari yarışmasında, C. F. Møller mimarlık gurubu güneş enerjili 34 katlı bir konut projesi ile birinci olmuştur. Bu binanın çekirdeği betonarme ve diğer bölümlerinde yer alan kiriş, kolon ve döşeme elemanları ahşap malzemedir. Projenin yapımının 2023 yılında tamamlanması hedeflenmektedir. 

Son yıllarda dünyada, 30-40 katlı ahşap malzemeli taşıyıcı sisteme sahip yapı araştırmaları gündemdedir. Kanada’lı Mimar Michael Green ve ekibi 12, 20, 30 katlı ahşap yapı yapabilmenin strüktürel olanaklarını araştıran FFTT yaklaşımı adını verdikleri bir çalışma hazırlamıştır. Bunun yanında, 2013 yılında Skidmore, Owings & Merrill, LLP (SOM) tarafından Ahşap Kule Araştırma Projesi (Timber Tower Research Project) hazırlanmıştır. Bu projenin amacı, yüksek yapıların taşıyıcı sistemlerinde endüstriyel ahşabın temel malzeme olarak kullanımı ile bir binanın karbon ayak izini azaltmaktır. SOM’un önerdiği sistem betonarmeye bağlanmış ahşap çerçevedir. Bu sistemde yüksek gerilmelerin olduğu noktalarda betonarme kullanılmıştır. Betonarme çekirdeğe endüstriyel ahşaptan yapılmış ana taşıyıcı elemanlar çelik birleşim elemanları ile bağlanmıştır. Önerilen bu strüktür sistemi ile binanın karbon ayak izinin betonarme ve yapısal çelik çözümleri ile karşılaştırıldığında % 60-% 75 oranlarında düşürülebileceği hesaplanmıştır. 

kaynak: Neslihan Güzel, Yrd. Doç. Dr., DEÜ, Mimarlık Bölümü 
S. Cengiz Yesügey, Doç. Dr., DEÜ, Mimarlık Bölümü

Ağaç Malzemeler ve Orman Varlığına Etkileri

Ülkemiz Orman Endüstrisinde Mühendislik Ürünü Ağaç Malzemeleri ve Orman Varlığına Etkileri

Hızla gelişen dünyada artan nüfus sayısına bağlı olarak, tüketimde de hızlı bir artış yaşanmıştır. Bu tüketimden ormanlar da olumsuz bir şekilde etkilenmiştir. Ayrıca yangın, kuraklık ve odun zararlıları gibi faktörlerin de ormanlara verdiği zararı düşünüldüğünde, konunun önemi daha da artmaktadır. Mevcut orman varlığının sürdürülmesi ve arttırılması için gelişen teknolojilerden de yararlanılarak orman ürünlerinin etkin kullanması gerekmektedir. Bu amaçla, orman endüstri alanında yapılacak etkin çalışmalar, orman varlığının sürdürülmesine ve arttırılmasına katkı sağlayacaktır. Örneğin, kavak gibi hızlı gelişen ağaç türlerinin düşük olan fiziksel ve mekanik özellikleri, çeşitli destek materyalleri ile güçlendirilerek, bu ağaç türlerine etkin kullanım alanları sağlanabilir. Laminasyon teknolojisinin ilerlemesiyle beraber, birçok büyük ve küçük çaplı ahşap materyal değendirilerek LVL (Laminated Veneer Lumber), Glulam, CLT (Cross Laminated Timber) gibi büyük ürünler elde edilebilmektedir. Bu ürünler kereste endüstrisine alternatif oluşturmakta ve kereste ile aynı veya daha üstün nitelikler göstermektedir. Ancak ülkemizde bu materyallerin üretimi ve kullanımı sınırlı kalmıştır. Levha sektöründe ise, tamamen odun hammaddesi yerine farklı oranlarda plastik materyaller ve tutkallar da kullanılarak odun plastik kompozitleri (OPK) üretilebilmektedir. Bu çalıFşmada, ülkemizde odun hammaddesinin orman endüstrisinde etkin olarak kullanılması ile ilgili mevcut durum ve yeni öneriler sunulmaktadır.

Orman ürünleri doğrudan veya dolaylı olarak birçok sektör ile ilgilidir. Özellikle inşaat ve mobilya sektörlerinde ana eleman veya yardımcı eleman olarak çok sık kullanılmaktadır. Ülkemiz aktif deprem kuşağı olan Alp-Himalaya deprem kuşağı üzerinde yer almakta ve yüzölçümünün %42’si birinci derece deprem kuşağı üzerindedir (URL-1). Bu nedenle betonarme yapıların yerine ahşap yapıların tercih edilmesi önerilmektedir. Ancak uygun yapıda ağaç bulunmaması, zamanla deformasyona uğraması ve maliyeti gibi nedenlerle ülkemizde ahşap yapıların sayısı sınırlı kalmıştır.

Dünya üzerinde en fazla fiyat artışına uğrayan malzemelerden biri olan kerestelerin orman kesiminde uygulanan kısıtlamalar, çevre kuruluşlarının oluşturduğu baskılar, orman alanlarındaki azalmalar dolayısıyla tedarik edilmesi her geçen gün daha da güçleşmektedir. Fiyatlardaki bu artış ve aynı zamanda ağaç kontsrüksiyon malzemesi olarak kullanılacak boyutlarda kerestelerin bulunabilme güçlükleri bu malzemelerin değişik yollarla üretimini zorunlu kılmıştır. Bunun sonucunda daha küçük çaplı ve ekonomik anlamda pek fazla değeri olmayan ağaçların orman endüstrisine “mühendislik ürünü ağaç malzemeler” olarak kazandırılması sağlanmıştır.

Büyük boyutlu kereste ve ahşap yapı malzemelerinin ormanlardan doğal olarak elde edilmesi oldukça zordur. Bu nedenle mühendislik ürünü yeni malzememelere olan eğilim artmıştır. Laminasyon teknolojisinin gelişmesine bağlı olarak eğmeçli yüzeylerin de elde edilebildiği bu malzemeler başta Amerika ve Avrupa ülkeleri olmak üzere birçok ülkede kullanılmaktadır. Ülkemizde ise bu ürünlerin üretimi ve kullanımı sınırlı sayıda kalmıştır. Bunun nedeni ise ahşabın yerine betonarme yapıların tercih edilmesidir. Ülkemizin %27,6’sı (21.678.134 ha) ormanlık alanlarla kaplıdır. Ancak bu alanın %46,7’si (10.119.466 ha) bozuk formludur. Bu nedenle verimli orman varlığımızın etkin kullanılması zorunluluğu ortaya çıkmaktadır. Ülkemizdeki mevcut arazilerin kullanımına ait bilgiler Tablo 1’de gösterilmiştir.

Arazi Kullanımı Alan (ha) Yüzde (%)
Orman 21.678.134 27,6
Mera 14.617.000 18,6
Su alanları 1.050.854 1,4
Tarım 24.437.000 31,1
Diğer 16.751.482 21,3
Genel Alan 78.534.470 100

Tablo 1. Türkiye’de arazi kullanım sınıflarının ülke yüzölçümüne dağılımı (OGM 2012)

Mühendislik ürünü malzemelerin ortaya çıkması ve gelişimi bu ürünleri geleneksel olarak üretilen ağaç malzemeye göre daha avantajlı hale getirmiştir. Berglund ve Rowell (2005) bu ürünlerin sağladıkları bazı avantajları aşağıdaki şekilde özetlemiştir.

1. Daha küçük boyutlardaki ağaçların kullanılması

2. Diğer üretim süreçlerinden atık olarak çıkan odun parçacıklarının kullanılması

3. Odunun bünyesinde bulunan ve istenmeyen kusurların arındırılması veya dağıtılması

4. Daha az şekil değiştiren biçimlerde bileşenlerin üretilmesi

5. Kompozitleri daha da geliştirerek keresteden daha iyi özellikler taşıyan ürünler üretilmesi

6. Değişik şekillerde kompozitler elde edilmesi

Mühendislik ürünü ağaç malzeme (MAM) kullanılan hammaddeye ve yönteme göre farklılık göstermektedir. Yapısal kompozit kereste ürünleri tutkallanmış kaplama, kaplama şeritleri veya şerit yongaların son ürününün boyuna paralel olacak şekilde sıcaklık ve basınç altında preslenerek kereste formu verilmesi ile üretilmektedir. Yapısal kompozit kereste ürünlerinin ticari alanda çeşitli türleri mevcuttur. Bu ürünler genel olarak üretim sürecine göre isimlendirilir. Piyasada bu ürünlerin çeşitli emprenye maddeleri ile işlem görmüş çeşitleri de mevcuttur (Enam, 2008). Yapısal kompozit kereste ürünleri ortalama 0,5 ile 0,8 gr/cm3 arasında özgül ağırlığa sahiptir (Arias, 2008).

Odunda doğal olarak var olan ve direnç azaltan kusurlar MAM üretim süreci içinde dağıtıldığından veya uzaklaştırıldığından (Azambujaa ve Diasb, 2006) homojen bir yapıda ve direnç özellikleri yüksek malzeme üretilmektedir (Geoffrey, 2003). MAM, üretimi ile istenilen şekil ve boyutlarda, ürünler elde edilebilir. Kerestelerde eğilme, çukurlaşma, burulma ve çarpılma meydana gelirken bu durum MAM’da daha azdır (Nelson, 1997). Taşıma kurallarının elverdiği boyuta kadar üretilebilirler. MAM‘ların dezavantajları ise üretilmeleri depolanmaları için daha fazla yatırım gerekli olması ve aynı boyutlardaki bir keresteye göre daha ağır olmaları olarak özetlenebilir (Çavuş, 2008)

Glulam (TAM)

Glulam, tabakalanmış ağaç malzeme (TAM) olarak bilinmektedir. ASTM D3737 TAM’ı uygun şekilde seçilmiş ve hazırlanmış kerestelerin düz ya da eğri şekilde, dört ya da daha fazla tabakanın son ürünün boyuna paralel olarak yerleştirilmesiyle elde edilen bir ürün olarak tanımlamaktadır (Azambujaa ve Diasb, 2006). Şekil 1’de dört tabakalı glulam örneği gösterilmiştir.

GLULAM

Parallel Strand Lumber (PŞK)

Parallel Strand Lumber (Paralel Şerit Kereste) Parallam® ticari adıyla bilinmektedir. Paralel Şerit Kereste 1970’lerde MacMillan Bloedel Ltd’de, gövde çapı küçük olan veya düşük kaliteli keresteyi güçlü keresteye dönüştürebilme girişiminin sonucunda geliştirilmiştir. PŞK, ilk olarak 1984 yılında pazara sunulmuş ve değişik endüstrilerde kullanılmaya başlanmıştır. ASTM (American Society for Testing and Material), PŞK’yi, “kaplama şeritlerin son ürününün boyuna paralel olarak yerleştirilerek sıcaklık ve basınç altında preslenmesiyle kereste formu verilmiş bir oluşum” olarak tanımlamaktadır (Liu,2003)

Paralel Şerit Kereste

Laminated Strand Lumber (TŞK)

Tabakalanmış şerit kereste (TŞK), ağaç malzemeden elde edilen tutkallanan şerit yongaların son ürünün boyuna paralel yönlendirilerek basınç altında sıkıştırılmasıyla elde edilen yapısal kompozit bir malzemedir. TŞK masif keresteden daha güçlü özellikleri nedeniyle masif keresteye göre daha cazip bir üründür (Moses vd., 2003).

Tabaklanmış Şerit Kereste

Laminated Veneer Lumber (TAK)

Tabakalanmış kaplama kereste (TAK), soyma yöntemi ile elde edilen yaklaşık 2,5–3,2 mm kalınlığında ve çeşitli boy ve genişlikte olan kaplamalardan üretilmektedir (Russell, 2003). Tabakalanmış kaplama kereste ile kontrplak arasında en önemli fark, kontrplaklarda kaplamaların lif yönleri bir birine dik olarak yerleştirilmesidir. TAK’larda ise bu kaplamaların lif yönleri birbirine paralel olacak şekilde yerleştirilir.

Tabaklanmış Kaplama Kereste

Cross Laminated Timber (ÇLK)

Cross laminated timber, (CLT) ülkemizde çapraz lamine ahşap malzeme veya çapraz lamine kereste (ÇLK) olarak bilinmektedir. Geniş boyutlarda üretilebilmesi, direnç özelliklerinin yüksek olması nedeniyle Avrupa’da çevre dostu ev ve ticari işletmelerin inşasında kullanılmaktadır.

CLT elemanları genellikle yük taşıma bileşenleri olarak kullanılır. Yük taşıma miktarları, bu ürünü oluşturan ahşap materyallerin direnç özelliklerine ve 80mm ile 240mm arasında değişen kalınlıklarına bağlı olarak farklılık göstermektedir. Bireysel tabakalar 3-5-7 tabakadan oluşur ve yük taşımaya önemli katkı sağlayan yoğun bir tutkal tabakası kullanılır. Tabakalar bir birine 90º’lik açıyla yapıştırılır. Üreticilerin üretim alanlarına ve taşıma şartlarına bağlı olarak boyutlar değişiklik göstermektedir. Ticari firmalar, 2.40m ve 3.00m genişlikte 12m den 20m’ye kadar uzunluklarda standart ölçüler sunmaktadır (Teibinger 2013).

CLT yapılar alanında yapılan çalışmalar, çoğunlukla ahşap yapıların düşük karbon özellikleri, yapısal performansları, yanma performansları, mühendislik ürünü ahşap malzemelerdeki son gelişmeleri ve çok katlı binaların yapımında daha geniş çapta kullanımı üzerine yoğunlaşmıştır. Ahşap yapıların çevresel etkileri ile çelik, beton ve taş yapıların karşılaştırılması üzerine birçok araştırma yapılmıştır. Çok katlı yapılarda ahşap kullanarak sera gazı yayımında beton ve çeliğe göre %55 azalma sağlanabilmektedir (Head 2008).

CLT

Orman kaynaklarının sınırlı ve maliyetlerinin yüksek olması nedeniyle orman kaynaklarının kullanımı levha ve mobilya sektörleri arasında sıkışmıştır. Oysa farklı yöntemlerle ahşap malzemeye kazandırılacak fiziksel, mekanik ve görsel özellikler ile bu kullanım alanları genişletilebilmektedir. Mevcut verimli orman alanlarımızın az olması nedeniyle orman ürünlerini daha verimli kullanma zorunluluğu ortaya çıkmıştır. Gelişen teknolojiyle beraber geliştirilen farklı yöntemler sayesinde orman ürünlerinde de verim arttırıcı çalışmalar yapılmaktadır. Mühendislik ürünü bu yeni malzemeler ile orman varlıklarımızın daha etkin kullanımı hedeflenmektedir. Hammaddenin verimli kullanımı açısından bu malzemeler ile biçilmiş kereste karşılaştırıldığında mühendislik ürünü malzeme üretiminde verimin daha yüksek olduğu görülmektedir.

Kavak gibi hızlı gelişen ağaç türlerinin endüstride daha etkin kullanımı ile arz-talep sirkülasyonu sağlanmalıdır. Ancak kavak ağacının mevcut fiziksel ve mekanik özellikleri, kendisinden talep edilen özellikleri karşılayamadığı durumlarda kullanım yerine bağlı olarak metal destekleyiciler, çeşitli karbon ve cam lifleri gibi materyaller ile desteklenerek özellikleri geliştirilebilmektedir.

Mühendislik ürünü malzemelerin ülkemizde yaygınlaştırılması için özel sektör ve kamuya düşen görevler vardır. Bu amaçla, hızlı gelişen ağaç türlerinin yetiştirilmesi için gerekli alanlar sağlanmalı ve teşvik edilmelidir. Mühendislik ürünün malzemelerin üretilebilmesi teknolojik ve ekonomik destek sağlanmalı, özel sektör ve üniversite işbirliği dahilinde ağaç malzemenin negatif özelliklerini azaltıcı çalışmalara ağırlık verilmelidir.

TABLO

kaynak: Nurgül TANKUT, Eser SÖZEN