ASMA GERME MEMBRAN SİSTEMLER

Transkript

1 İsmail Sarıay, Y.Mimar ASMA GERME MEMBRAN SİSTEMLER İnsanoğlu, temel gereksinimlerinden olan barınma ve korunma ihtiyaçlarını giderebilmek için önceleri doğanın sunduğu imkanları kullanmıştır. Zamanla doğanın ihtiyaçlarına cevap verememesi sonucu gereksinimlerini karşılamak üzere, doğayı taklit ederek çeşitli barınaklar inşa etmiştir. Yüzyıllar önce Mezopotamya da kerpicin, Sibirya ve Kuzey Almanya da hayvan derileri ve mamut kemiklerinin barınak yapmak amacıyla kullanıldığı bilinmektedir. İnsanlar zamanla doğada bol bulunan taş ve ahşap malzemenin farkına vararak yaşadıkları binaları, fiziksel güvenlik isteklerini tatmin eden bu ağır ve rijit malzemelerden inşa etme yoluna gitmişlerdir. Resim 1 Çadır Yerleşik düzene geçiş ve daha sağlam yapı malzemelerinin bulunuşu çadıra verilen önemi azaltmıştır. Örgü dokuma malzemenin veya hayvan derilerinin kullanıldığı bu tip barınaklar ve örtüler hafif ve kolay kurulup-sökülebilen, iklim değişikliklerine kolay uyum sağlayabilen yapılara ihtiyaç duyan göçebe kavimlerde kullanılmaya devam edilmiştir. Resim 2, Yurt Çadırı; Resim 3, Bedevi Çadırı;

2 Resim 4, Moğol Çadırı Resim 5, Kızılderili Çadırı İngiltere de başlayıp, daha sonra Avrupa ve Kuzey Amerika ya yayılan Endüstri Devrimi, iplik eğirme, pamuk, yün ve keten ürünlerini dokumada, makineleşmeyi getirmiştir. Daha dayanıklı kabloların ve membran malzemelerinin üretilebilmesi, seri üretim sonucu maliyetlerin azalması, sergi, sirk gibi yeni kullanımlara yönelik geniş alanları örtme ihtiyacı gibi nedenler çekmeye çalışan membran malzemeli üst örtülerin yapımında gelişmelere yol açmıştır Resim 6, Sergi Holü; Resim 7, Sergi Holü Endüstri Devrimi ile II. Dünya Savaşı arasındaki süreçte örgü dokuma membran malzemeli örtüler ve yapılar; sirklerde, havacılık alanında; balon, zeplin ve hangarlarda, küçük çaplı hastane ve depo işlevli yapılarda kullanım bulmuştur. Resim 8, Askeri Çadırlar; Resim 9, Zeplin Hangarı

3 Resim 10, Depo Resim 11, Sirk II. Dünya Savaşı ndan sonra asma-germe membran üst örtülerin kullanımı askeri alanda karargahlarda, radar ve haberleşme merkezlerinde, üniversite kampüslerinde, spor tesislerinde, uluslararası bina sergilerinde, turizm tesislerinde, yani kısa süreli-geçici üst örtülerin yada açık sistemlerde gölgeleme amaçlı kullanımın gerektiği alanlarda çok yaygınlaşmıştır. Resim 12, Radar Membran yapıların 1950 li yıllarda kullanılmaya başlanması ile birlikte bazı mimari çevrelerce bu yapıların güçlü ve daimi yapı inşası için uygun olmadığı, yanmaz ve yalıtkan olmadığı için yapı inşasında kullanılamayacağı ve inşa edilen yapıların bina sayılamayacağı iddia edilmiştir. Frei Otto nun 1950 li yıllarda kullanabildiği malzemeler ve teknoloji ile geçebildiği açıklıklar ve oluşturduğu strüktürlerin ömürleri sınırlı idi. Günümüzde ise, kimya ve tekstil sanayi alanındaki teknolojilerin gelişimi sonrası, özellikle sentetik liflerden dokunan membran üst örtülerle elde edilen sonuçlar mimarlık ve mühendislik açısından muhteşemdir. Artık 25 yıldan daha uzun ömürlü ve ateşe dayanıklı örgü dokuma membran malzemeler üretilebilmektedir.

4 Resim 13, Federal Almanya Bahçe Sergisi, 1955 Resim 12, Müzik Sahnesi, Köln, 1957 Ayrıca P.T.F.E. kaplı cam lifi dokuma membran üst örtünün ilk defa 1973 yılında Amerika da La Verne Üniversitesi Öğrenci Merkezi ndeki kullanımı ile membranların sadece açık sistemlerde gölgeleme amaçlı değil, kapalı sistem ve hacimlerde de kullanılabileceği ispatlanmıştır. Resim 15, La Verne Üniversitesi Öğrenci Merkezi

5 Örgü dokuma membran malzemeli üst örtülerin diğer yapı malzemelerinin kullanıldığı taşıyıcı sistem ve formlara tercih edilmelerinin başlıca nedenleri şu şekilde sıralanabilir: Açık sistemlerde gölgeleme amaçlı kullanılabildikleri gibi; kapalı mekan üst örtüsü olarak da görsel estetiği vurgulayıcı biçimde yapılarda kullanılabilmektedir. Resim 16, F.C. Stuttgart Stadyumu Örgü dokuma membranlar, çelik karkas, betonarme karkas, uzay kafes gibi var olan güncel taşıyıcı sistem örneklerinin elvermediği düşsel formlar ve mekanlar tasarlamaya imkan vermektedir. Geometrik formları ve yapıları neredeyse sınırsız şekil özellikleri sağlar. Ankara da yeni yapılan Türkiye Jokey Kulübü ne ait yeni Ankara Hipodromu nun (Resim 17) etkileyici üst örtüsü, Suudi Arabistan daki Kral Fahd Stadyumu (Resim 18), Hong Kong Şehir Stadyumu (Resim 19), 1992 yılında İspanya nın Sevilla Kenti nde düzenlenen Expo92 deki Almanya Pavyonu (Resim 20) ve giriş kapıları (Resim 21-22) gibi çarpıcı yapılar bunun en iyi örnekleridir. Resim 17 T.J.K. Ankara Hipodromu Resim 18 Kral Fahd Stadyumu

6 Resim 19 Hong Kong Stadyumu Resim 21 Expo92 Kuzey Giriş Kapısı Resim 20 Expo92 Almanya Pavyonu Resim 22 Expo92 Doğu Giriş Kapısı Örgü dokuma membranları dış fiziki etkilerden korumak için kullanılan yüzey kaplama malzemeleri ve koruyucu film tabakalarında kullanılan malzemelerin içeriği ile membran üst örtüye yarı şeffaflık özelliği kazandırılabilmektedir. Bu özellikteki membranların kullanıldığı yapılar yarı şeffaflık özelliği ile günün her saatinde atmosferin aydınlığından maksimum derecede yararlanabilmektedir. Amerika nın Denver Kenti ndeki Uluslararası Denver Havaalanı Terminali nde kullanılan membranların yarı şeffaflık özelliği ile yapay aydınlatmanın getirdiği maliyet düşürülerek ekonomi sağlanmıştır (Resim ). Ayrıca dolaylı aydınlatmanın tercih edildiği sergi yapılarında da kullanımı oldukça yaygındır.

7 Resim 23 Denver Havaalanı dış görünüş Resim Denver Havaalanı iç görünüş Örgü dokuma membran örtülerin kullanıldığı yapılar, Anadolu, Orta Doğu, Akdeniz, Asya gibi bölgelerde ve çadır yapı örneklerinin yaygın olduğu Amerika, İngiltere gibi ülkelerde mimariye getirdiği sembolik çağrışım özelliğinden dolayı tercih edilmektedir. İzmir deki yeni otobüs terminalinde İzmir e has palmiyelere çağrışım yapmak amacı ile yeşil renkte membran üst örtü kullanılmıştır (Resim 26). İngiltere nin Londra Kenti ndeki Lord s Kriket Sahası nın yeni ek tribünlerinin üst örtüsü eski büyük İngiliz Otağlarına çağrışım yapmaktadır (Resim 27). Ayrıca Suudi Arabistan da da çöl çadırlarını ve İslami formları çağrıştıran örgü dokuma ve pnömatik membran strüktürlere rastlanmaktadır.

8 Resim 26 İzmir Otobüs Terminali Resim 27 Lord s Kriket Sahası Soğuk iklimli bölgelerde iki katlı membran uygulaması (iç membran tabaka+hava boşluğu+dış membran tabaka) ile % 50 lere varan bir yakıt ekonomisi ve uygun iklimlendirme sağlanmaktadır. Bu özelliği sayesinde Amerika daki büyük spor domlarında çok yaygın bir kullanım görmektedir. Örneğin Georgia Arenası GeorgiaAmerika (Resim 28-29), İzuma Dom-Japonya (Resim 30). Resim 28 Georgia Arena dış Resim 29 Georgia Arena diç Resim 30 İzuma Dom

9 Örgü dokuma membranların kullanıldığı strüktürler geometrileri gereği minimum yüzeyli, ters eğrilikli, eğri yüzeysel, yüksek dayanımlı formlardır. Örgü dokuma membranların sağlamlıkları geometrilerinin sahip olduğu zıt yönlü çift eğriliklerden (antisinklastik) ileri gelmektedir Resim 31 Antisinklastik Membran Formlar Dokuma membran malzemenin kullanıldığı üst örtüler malzemeleri gereği hafif yapılardır. Hafifliklerinden dolayı üst örtünün oturduğu kolon gibi alt taşıyıcılar hafiflemekte ve en kesitleri daralmaktadır. Bu sayede temel yapıları da küçülmektedir. Buda genel yapı maliyetini düşüren bir unsur olmaktadır. Bu tür yapılar mimar ve mühendislerin ideali olan strüktürel etkinliği (geçilen alanın üst örtünün ağırlığına oranı) en iyi sağlayan strüktürlerdir. Resim 32 Millenium Dom

10 Membran strüktürlerin ana elemanları olan ve yüksek yüklere dayanıklı kablolar, dokuma membranlar ve taşıyıcı elemanlar yüksek teknolojileri gereği düşük maliyetli değildirler. Ancak demir, çelik, beton ve betonarme gibi malzemeler kullanılarak geliştirilmiş konvansiyonel ve endüstrileşmiş yapım sistemleri ile yapılan yapılara göre; kolay kurulup-sökülebilme, katlanıp depolanabilme ve taşınabilme, çok kısa sürede uygulanabilme gibi avantajlara sahiptirler. Bunun en iyi örneği yeni İzmir Otobüs Terminali yapısında yaşanmıştır. İlk önce betonarme kabuk sistem olarak tasarlanan üst örtü; şantiyede yapılabilirlik, uygulanabilirlik ve montaj sürecinin kısalığı gibi avantajlar getirmesi nedeni ile çelik elemanların ve örgü dokuma membranların birleşimi olan çekme gerilmesine çalışan bir üst örtü ile değiştirilmiştir. Yapılan irdeleme sonucu, üst örtünün inşa edilen son halinin (9.5t.) tasarlanan ilk halinden (304t.) 32 kat daha hafif olduğu; betonarme kabuk üst örtü modülünün toplam malzeme ve işçilik giderinin 1996 yılı verilerine göre TL. lik maliyeti ile membran üst örtü modülünün TL. lik toplam malzeme ve işçilik giderinden fazla olduğu; betonarme kabuk üst örtünün yapımı için 26 veya 13 aylık zaman dilimleri gerekirken, membran üst örtünün yapımı için 1.5 aylık bir zaman diliminin gerektiği görülmektedir. Bu veriler geniş alanların örtülmesinde çekmeye çalışan asma-germe membran taşıyıcı sistemlerin strüktürel etkinlik ve süreç açısından geliştirilmiş konvansiyonel yapım sistemi ile yapılmış betonarme karkas taşıyıcı üst örtülerden daha avantajlı olduğunu göstermektedir. Mimarların tasarımlarında geniş alanların örtülmesinde daha gerçekçi ve ekonomik çözümlere ulaşmaları için bu kriterleri dikkate almaları gerekmektedir. Resim 33Prefabrik Betonarme Palmiye Resim 34 Uzay Kafes Palmiye

11 Resim 35 Çelik ve Membran Palmiye Son kırk yılda yeni malzemelerin gelişimi ve yapı sektöründe yeni teknolojilerin yer alması ile, üst örtüler ve taşıyıcı sistemlerde yeni biçimsel formlarla ve hafif malzeme ile daha fazla mesafe geçilmesi alanında gözle görülür bir başarı sağlanmıştır. Membran malzemelerin gelişmesinin yeni olduğu 1950 ve 1960 lı yıllara kıyasla günümüzde daha uzun ömürlü, dış fiziki etkilere ve yangına dayanıklı, yüksek performanslı membran malzemeler üretilmektedir. Daha dayanıklı ve daha etkin performanslı malzemelerin bulunması da çok olasıdır. Bugün membran malzemelerin strüktürel performansları, geometrileri ve statik özellikleri çok daha iyi anlaşılmıştır. Malzemeleri esnek ve bükülebilir olan ve eğilme rijitliği göstermeyen, hem taşıma hem de örtme görevi gören, çekmeye çalışan yüzeysel taşıyıcılık özelliğine sahip membran malzemeli üst örtüler tek başlarına veya diğer malzemeler ve yapım sistemleri ile beraber kullanımları sonucu büyük ve geniş faaliyet alanlarına sahiptir. Tasarımcıların kendine olan güven ve bilgileri arttıkça asma-germe membran sistemlerin mimarideki kullanımları ile ilgili potansiyelleri de kesinlikle artacak ve çok geniş alanlara yayılacaktır.

12 KAYNAKLAR Berger, H. (1996), Light Structures, Structures of Light, Berlin: Birkhauser Verlag Demirci, C. (1999, Mayıs 24). (Kişisel görüşme), İzmir Drew, P. (1976), Frei Otto-Form und Konstruktion, Stuttgart: Verlag Gerd Hatje Jenkins, D. (1987), Architecture in Detail - Mound Stand Lord s Cricket Ground, London : Kronenburg, R. (1995), Houses in Motion -the genesis, history and development of the portable building-, London: Academy Editions Özgümüş, M. (1999, Temmuz 21). (Kişisel görüşme), İzmir Rasch, B., Otto F. (1995), Finding Form, Münich: Edition Axel Menges Robbins, T. (1996), Engineering a New Architecture, New Haven and London: Yale University Press Sarıay, İsmail (1999), Membranların Malzeme ve Konstrüksiyon Özellikleri Açısından Mimari Formun Oluşumundaki Yeri ve Konvansiyonel Yapım Sistemiyle Yapılmış Kagir Malzemeli Yapı Örneği ile Karşılaştırılması, Dokuz Eylül Üniversitesi Fen Bilimleri Fakültesi Basılmamış Yüksek Lisans Tezi, İzmir