SERA TASARIMI (Seraların Yapı Elemanları)

Transkript

1 Akdeniz Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarımsal Yapılar ve Sulama Bölümü SERA TASARIMI (Seraların Yapı Elemanları) Yrd. Doç. Dr. N. Yasemin TEZCAN

2 SERA YAPI MALZEMELERİ Bir sera yapısını oluşturan elemanlar, temel zemini, temel ve temel duvarı, kolonlar, örtü malzemesi (cam, plastik, vs.) ve çatı şeklinde sıralanabilir. Seralarda temel ve iskelet, seranın taşıyıcı elemanlarıdır. Örtü malzemesi ise serayı kaplayan, dış koşullarla sera arasındaki bağlantıyı kesen ve sera klimasının oluşmasını sağlayan kısımlarıdır. Seralarda kullanılan konstrüksiyon malzemesi ; a) Sağlam ve ucuz olmalıdır, b) Seri üretime uygun olmalıdır, c) Kuruluşta kolaylık sağlamalıdır, d) Gölgeleme az olmalıdır, e) Hafif olmalıdır, f) Isı kaybı fazla olmamalıdır.

3 Temel Zemini Sera temel zemini, serayı oluşturan tüm yapı elemanlarının ağırlığı (Sabit yükler) ve seraya gelen öteki kuvvetlerinin (Hareketli yükler) temeller aracılığıyla iletildiği ortamlardır. Temel zemini, kolon sömellerine veya temel duvarlarına iletilen yükü taşıyan yapı elemanıdır. Zeminin bütün temel boyunca homojen bir yapıda olması önemlidir. Zeminin yük taşıma gücü zemin toprağının cinsine bağlıdır. Kaba çakılın emniyeti 8 kg/cm 2 Kumun emniyeti 2 kg/cm 2 Sert kilin emniyeti 3-4 kg/cm 2

4 Temeller ve Duvarlar Temeller sera iskeletini zemine bağlayan ve seraların üzerine gelen yükleri taşıyan ve zemine ileten taşıyıcı elemanlardır. Bu nedenle killi, tınlı zeminlerden kaçınılmalıdır. Temel oluşturulmasında uyulması gereken kurallar; a) Temel üzerine gelen sera yükünü emniyetle taşıyacak ve zemine iletecek şekilde sağlam olmalıdır. b) Temel tabanı seranın yapıldığı yörede oluşabilecek don derinliği altında bir zemine oturtulmalıdır. c) Temel tabanı iletilen yüklerin doğrultusuna dik olmalı ve etki eden diğer kuvvetlerin bileşkesi temelin ağırlık merkezine gelmelidir.

5 Temel ve Duvarlar Temel duvarı cam ve sert plastik örtülü geniş açıklıklı blok seralarda önemlidir. (sürekli temel) Polietilen örtülü seralarda bireysel (tekil) temeller yeterlidir. Cam seralarda temel duvarı taş yada betondan yapılabilir. Cam seralarda temel yapmak için, 60-70cm genişlikte cm derinlikte sera çevresi boyunca temel çukuru kazılır. Temelde taş kullanılmayacaksa, cm genişlikte ve cm yükseklikte betonarme perde temel duvarı olarak kullanılır.

6 Temeller Eğer zeminin taşıma gücü yeterli değilse alt kısmına 20 cm yükseklikte beton sömel yapılır yada tesviye betonu dökülür. Sömelin üzerine zemini en az 10cm geçecek şekilde 50*50*60 cm kare kesitli yada 50 cm çaplı 60 cm yüksekliğinde en az 300 dozlu beton temel yapılır. Temelin üstüne 20-30cm kalınlığında ve cm yüksekliğinde beton hatıl atılır. Hatıl hem temelin üst kısmını düzeltir, hem de üst yapı elemanlarının bağlanmasını sağlar.

7 Seralarda Kullanılan Temel Tipleri a) Çakma (nokta) temel b) Prizmatik temel c) Silindirik temel d) Sömel temel

8 Temelin Görevleri; a) Serayı zemine bağlayarak üzerine gelen tüm yükleri zemine iletir. b) Dışarıdan gelebilecek olumsuz etmenlere karşı sera iç ortamını korur. Projelemede temel derinliği, temel tabanı ve boyutları aşağıdaki eşitlik ile belirlenir. A= Temel taban alanı (cm 2 ) F= Kolona gelen yük (kg, t) = Emniyet gerilmesi (kg/cm 2,t/cm 2 )

9 Örnek: Bir serada kolondan (kolon ağırlığı dahil) beton temele 5 t yük aktarılmaktadır. Temel genişliği 50 cm olacak şekilde yapılacağına göre beton temelin yükü emniyetle taşıması için bu genişlik yeterlimidir? (zemin emniyet gerilmesi 1.20 kg/cm 2 ) 1 kg/cm 2 < 1,20 kg/cm 2 olduğundan emniyetle taşır. (Kesit yeterlidir.)

10 Örnek: Bir serada; Kolonun taşıdığı eksenel yük : kg Betonarme hatılın ağırlığı : 720 kg Taş duvarın ağırlığı : 2520 kg Temel taban alanı cm 2 olduğuna göre temel zemini üzerine gelen yükü emniyetle taşırmı? (zemin emniyet gerilmesi 1.50 kg/cm 2 ) Zemine iletilen toplam yük: = kg

11 Temel ve Duvarlar Serada temel derinliğinin en az 60 cm olması önerilmektedir. Subasman duvarı, temel ile üst yapı elemanlarını birbirine bağlar. Subasman duvarı yüksekliği sera içinde bitkilerin yetiştirildiği düzeye göre değişir. Subasman duvarları genelde, 15-30cm yükseklikte, cm genişlikte planlanmalıdır. Genişlikleri temel duvarının genişliğine (yapıldığı malzemeye) bağlıdır.

12 Nivo ile araziye kot verilmesi

13 Tesviye işleri

14 Kolon temeli çukurunun açılması

15 Ankrajların düzenlenmesi

16 Temel çukuruna beton dökümü

17

18

19

20 Kolonlar (Dikmeler)

21

22

23 Sera İskeleti Sera iskeleti sera üzerine gelen sabit ve hareketli yükleri sera temeline ileten yapı elemanlarıdır. İskelet kısmını; kolonlar, aşıklar, çatı makasları, kirişler ve oluklar ile örtü materyali oluşturur. İskeleti oluşturan elemanların şu özellikleri olmalıdır: a) Sağlam, ucuz ve hafif olmalı, Kolay kurulabilir olmalı, b) Gölgeleme az olmalı, c) Isı geçirgenliği az olmalıdır.

24 Sera İskeleti

25 Sera İskeleti Seraların iskeletinde ahşap ve metal malzemeler kullanılır. a) Ahşap Yapı Malzemeleri Ağaç malzemelerin hafif ve dayanıklı olması, kolay işlemesi, çivilenmesi ve vidalanması gibi iyi özellikleri vardır. Ayrıca hem çekmeye, hem de basınca çalışması gibi üstünlükleri vardır. Buna karşılık bünyesine su alarak şişmesi, kuruyunca büzülüp çatlaması, mantari hastalıklara dayanıksızlığı gibi sakıncalı yönleri vardır.

26 b) Metal Yapı Malzemeleri Sera İskeleti Seralarda yaygın olarak kullanılan metal malzemeler, demir, çelik ve Alüminyum profillerdir. Seralarda çelik malzeme yaygın bir biçimde kullanılır. Çelik malzeme: Seralarda kullanılan çelikler normal yapı çelikleridir. ST 1 veya ST 37 simgesi ile tanınan bu çeliklerin kopma mukavemetleri 3700 kg/cm 2 dir. Piyasada saç levha, profil çelik ve betonarme çeliği şeklinde bulunur. Betonarme çelikler, sera temel duvarlarında ve su basman hatıllarında betonarme donatısı olarak kullanılır. Seraların konstrüksiyon elemanlarının yapımında ise profil çelikler kullanılır.

27 b) Metal Yapı Malzemeleri Sera İskeleti Bu profil çeliklerden en fazla kullanılanı şunlardır. I Profilleri (Putrel Çelikler): Seralarda çok kullanılan bu çeliklerin, dar ve geniş başlıklı profilleri vardır. Dar başlıklı I profiller seralarda, aşıklarda ve kolonlarda geniş başlıklı olanlarda daha çok kolonlarda kullanılmaktadır. I profiller I 80,I 100 gibi rakamlar çeliği iki başlığı arasındaki yüksekliği mm olarak vermektedir. Diğer değerleri ise standart olarak üretilmektedir.

28 Sera İskeleti T-Profiller: T-profiller seralarda cam örtü malzemesinin taşınmasında kullanılmaktadır. T profiller T 50,T 60 gibi tanımlanırlar ve daha çok cam seralarda merteklerde kullanılırlar. Buradaki 50,60 gibi rakamlar mm olarak T nin bir uzunluğunu gösterir. Profilin diğer değerleri ise standart olarak üretilmektedir. L- Profiller: Bu profillere köşebent de denilmektedir. L- profilleri kolları aynı uzunlukta ya da birbirinden farklı olmaktadır. L- profiller L 50*40*4, L 40*40*5 gibi tanımlanırlar. Buradaki ilk iki rakam, profilin iki ayak uzunluğunu, üçüncü rakam ise profilin et kalınlığını mm olarak verir.

29 Sera İskeleti Kutu Profiller:, iki adet L çeliğinin birleştirilmesi ile ya da çelik levhaların kıvrılmasıyla yapılabilir. Bunlar kare ya da dikdörtgen kesitli olabilir. Kesitleri 40*40*2-5 ile 100*100*2-5 mm kare kesitli kutu profiller veya 40*50*2-5mm ile 80*100*2-5 mm dikdörtgen kesitli kutu profiller seralarda U Profiller: kolon Bu ve tip aşıklarda profillerde yaygın seralarda olarak kullanılan genelde aşıklarda profillerdir. ve kolonlarda kullanılır. U profiller C 30*15*3 gibi tanımlanır. Burada ilk rakam profilin genişliğini ikincisi ayakların uzunluğunu ve üçüncüsü de et kalınlığını gösterir.

30 Sera İskeleti Boru Profiller: Yuvarlak kesitli içi boş profillerdir. Sıvı iletme amacıyla üretilen ve çapı fazla olan borular özellikle, plastik yüksek tünellere ve seraları yapı elemanı olarak kullanılır. Boru profiller dış çaplarına göre ya mm ya da parmak (inç=2.54cm) olarak tanımlanırlar. Oksidasyona karşı seralarda kullanılacak tüm çelik elemanların sıcak daldırma yoluyla galvanizlenmesi (demir ve çelik parçalar üstüne ince bir çinko tabakası kaplama işlemi) gerekir.

31 Seralarda kullanılan profil çelik çeşitleri

32 Kolonlar (Dikmeler) Sera yan duvarları, çatı ağırlığını ve sera yan yüzeylerine etki eden rüzgar yükünü karşılayan yapı elemanlarıdır. Sera yan duvarları kolonlar, aşıklar ve merteklerden meydana gelmişlerdir. Yan duvarların esas iskeletini oluşturan kolonlar, çatı makaslarının yüklerini temele iletirler ve çatı makaslarıyla bir çerçeve oluştururlar. Kolonlar çelik iskeletli beşik çatılı ve cam örtülü seralarda 3-5 m arasında, yay çatılı ve plastik kaplı seralarda ise 2-3 m aralıklarla planlanır. Plastik seralarda yan duvarı boyunca dış kolanlar genelde 2.5m de bir yerleştirilirken iç kolanlar 5m de bir yerleştirilir.

33

34 Kolonlar (Dikmeler) Sera yan duvar yüksekliği, damlalık aşığı ile kolon ayağı ve temel duvarı üst kotu arasında kalan yüksekliktir. Seralarda bu yükseklik iklim koşullarına ve yetiştirilecek bitkilerin boyuna bağlıdır. Kolonlar, alüminyum alaşımı yada çelik olabilir.kesit yüzeyleri L,T, I profilleri ile içi boş daire, kare veya dikdörtgen olabilir.

35

36 Alın Dikmeleri sera kolon ebatlarından daha büyük boyutludur.

37

38 Çatı Elemanları Mertek, camların ya da diğer örtü malzemelerinin yerleştirildiği elemanlar. Aşıklar, merteklerin yükünü taşıyan ve çatı makaslarının düğüm noktalarına ileten, çatı makaslarını birbirine bağlayan elemanlar. Çatı makası, tüm çatı yükünü mesnet noktalarından kolonlara aktaran elemanlar. Sera çatısı, çatıyı oluşturan elemanların kendi ağırlıklarını, örtü malzemesini, kar ve rüzgar yükünü, tamir ve bakım için çatıya çıkan işçilerin ağırlığını ve çatıya asılan çeşitli bitki ağırlıklarını taşıyabilecek dayanımda olmalıdır.

39 Çatı Elemanları

40 Çatı Elemanları Çelik konstrüksiyonlu cam örtülü seralarda merteklerin yapımında mutlaka T profilleri kullanılmalıdır. Çatı elemanları projelenirken üzerine gelen ve gelebilecek yüklere karşı eğilme, burkulma ve sarkı yönünden kontrol edilmelidir. Çelik çatı elemanları birbirine kaynak yada bulonlarla, alüminyum alaşımlı malzemeler ise sadece bulonlarla bağlanır. Çatı açıklığı 3m den az olan beşik çatılı seralarda çatı makasına gerek yoktur.

41 Kapı ve havalandırma açıklıkları Kapı, seraya giriş ve çıkışı sağlamak amacıyla seranın ön ve arka veya yan duvarlarında bulunan yapılardır. Her bir serada bir veya iki adet genişliği cm yüksekliği 2 m olan kapıların bulunması gerekir. Mekanik araçların girmesi durumunda kapı genişlikleri 2m den az olmamalıdır. Kapılar menteşeli ya da sürgülü olabilir.menteşeli kapılar alan kaybı yaratmaması için içten dışa doğru açılmalıdır.

42 Kapı ve havalandırma açıklıkları Havalandırma açıklıkları, serada ısı ve nem birikimini optimum bir dengede tutmak amacıyla kullanılan doğal havalandırma elemanlarıdır. Doğal havalandırma sistemlerinde pencereler çatı mahyasının her iki yanında mahya uzunluğunca, ve sera yan duvarlarında saçak altı uzunluğunca yerleştirilir. Doğal havalandırmada çatı pencerelerinin toplam alanı sera taban alanının 1/6-1/4 ü kadar olmalıdır. Diğer bir ifade ile sera taban alanının %16-20 i olmalıdır. Doğal havalandırmada çatı ve yan duvar pencerelerinin birlikte uygulanması zorunludur. Çatı pencerelerinin çatı yüzeyi ile yaptığı en büyük açılma açısı, 60 den küçük olmalıdır.

43

44

45 Rüzgârlıklar Rüzgârlıklar, serada rüzgâr gücüne karşı dayanıklılık sağlamak amacı ile çatı ve yan duvarlarda, dikme ve çatı makaslarına yuvarlak veya L demirleri ile belli noktalardan çapraz olarak birbirine bağlanır. Büyük seralarda kullanılır. Rüzgârlıkların sayısı, seranın boyuna göre değişmektedir. Damlalık ve Oluklar Sera içinde yoğunlaşarak biriken su damlalarını toplamak amacı ile yapılan oluklara, damlalık denir. Damlalıklar, çatı ile yan duvarların birleştiği kısma yapılır. Cam seralarda oluklar alüminyum levha veya galvenize sacdan U veya V şeklinde yapılır. Oluğun büyük ve geniş olması gölgelemeyi arttırır. Uzunluğu 30 m den az olan serada eğim bir uçtan diğer uca 30 m den yukarı olanlara ortadan iki uca doğru eğimli ve eğimi % arasındadır. Genişliği en az 20 cm, derinliği 9 cm olan yapı elemanlarıdır.

46 Örtü Malzemesi Serayı yağmur, kar ve rüzgâr gibi dış etkenlerden koruyarak sera içinden ısı kaybını azaltan ve ışığı olanaklar ölçüsünde sera içine fazla geçiren saydam bir malzeme ile sera çatısı kaplanır. Sera kaplama malzemesi cam veya plastiktir. Seranın yan duvarı da bu malzemeyle kaplanır.

47 Sera Örtü Malzemelerinde Aranan Özellikler a) Toplam ışınım geçirgenliği (güneş spektrumu, PAR ve uzun dalga bandı) b) Uzun dalgalı ışınları geçirgenlik yüzdesi c) UV ışınlarını geçirgenliği d) Zamana bağlı ışınım geçirgenliği (Yaşlanma özellikleri, yaşlanmaya hassaslığı) e) Oransal nemin malzeme iç yüzeyinde yoğunlaşma durumu f) Fırtına, dolu ve kar yağışına dayanım g) Mekanik özellikleri (Çekme dayanımı, Darbe dayanımı, Elastiklik modülü, Yoğunluğu vb.) h) Toplam ısı transferi katsayısı i) Kimyasalların etkisi j) Ekonomik, hafif olmalı ve kolay taşınabilmelidir. İyi bir örtü malzemesinin PAR spektrumunda maksimum geçirgenliğe uzun dalga bandında minimum geçirgenliğe sahip olması gerektiği yaygın olarak kabul edilmektedir.

48 Işınım geçirgenliği (%) Piranometre PAR UV+IR+EVA UV+IR+EVA+AF Şekil. Farklı sera örtü malzemelerinin zamana bağlı toplam ışınım geçirgenliği (%) Aylar

49

50 Şekil 2. Yumuşak plastik malzemenin gerilme-şekil değiştirme diyagramı

51 Şekil 3. Sera örtü malzemesi olarak kullanılan LDPE filmin bazı mekanik özellikleri

52 Plastik sera örtü malzemelerinin çekme dayanımları çekme test cihazı ile laboratuar koşullarında TS EN ISO Plastikler-Çekme Özelliklerinin Tayini- Bölüm 1: Genel Prensipler başlıklı standarda göre belirlenir.

53 (a) (b) (c) Örnek bir çekme deney testi (a) çekme test cihazına yerleştirilmiş test numunesi (b) artan yük karşısında malzemede meydana gelen uzama (c) kopmuş bir test numunesi

54 Malzeme Isı iletim katsayısı (W/m2 K) Cam 6.0 Plastik 6.8 Çift kat plastik 3.8 PC 2.5 Çift kat plastik + PE (ısı perdesi) 3.0 Tek kat plastik + Isı perdesi 4.6 Tek kat cam + Isı perdesi 3.5

55 Seralarda kullanılan örtü malzemelerinin sınıflandırılması a) Cam b) Filmler (Yumuşak plastikler) Polyetilen (PE) Yumuşak Polyvinilclorid (PVC) Polyvinilflorid (PVF veya Tedlar) Polyester (Mylar) Etilvinilasetat (EVA) c) Rijit (Sert) plastikler Cam elyaflı polyester (GRP) Polyvinilclorid (PVC) Polyınetilmetaakrilat (PMTMA) Polycarbonat (PC)

56 Cam örtü malzemesinin avantajları a) Uzun süre kullanılabilirler (25 yıl). Tarımda kullanılan kimyasal maddeler ile dış çevre koşullarından az etkilenir b) Işık geçirgenliği yüksek olup içerden dışarıya olan ısı geçirgenliği düşüktür. c) Kolay temizlenir ve bakım masrafı yoktur. d) Cam seralarda verim, plastik örtülü seralara göre daha yüksektir. e) Mor ötesi (Ultraviyole) ışıklarından etkilenmez. f) Kolay kirlenmedikleri için ışık geçirgenlikleri azalmaz. g) Camlarda buğulanma ve nemlenme olmadığından, bitkilerin üzerine su damlaları gelerek bitkilerin hastalanması önlenir.

57

58 Cam örtü malzemesinin kaplanması genellikle yapıştırıcı olarak cam macunu kullanılarak yapılır. Metal çerçeve içine de macun sürüldükten sonra cam bunun üzerine oturtulur ve bağlantı sağlanır.

59

60

61

62

63

64

65 PE örtü malzemesinin üretim teknolojisi (CO-EX (Çok katlı örtü)) Günümüz piyasasındaki LDPE filmlerin çoğunu CO-EXTRUDE çok katmanlı % 4-10 oranında EVA katkı maddesi içeren filmler oluşturmaktadır. Çok katmanlı yapı içerisinde üç katmanlı yapı standartlaşmış olup beş-yedi katmanlı yapı spesifik uygulamalara girmektedir (Dilara ve Briassoulis 2000). (a) (b) (c) (d) (e) CO-EX teknolojisi ile sera örtüsü üretim aşamalarından bir örnek (a) hammadde (b) besleme üniteleri ve ekstrüderler (c) Kalıptan çıkan ve soğuk hava ile şişirilen ile plastik (d) avare merdaneleri (e) sarım ve ambalajlama

66 PE örtü malzemesinin üretim teknolojisi (CO-EX (Çok katlı örtü))

67 Günümüz teknolojisi ile PE malzeme üretimi; -Infrared (IR) katkısı ile ısı korunumu, -Ultraviole (UV) katkısı ile ömür, -Etil vinil asetat (EVA) katkısı ile esneklik ve rüzgara karşı dayanım, -Anti-virüs (AV) katkısı ile virütik böceklere yönelik optik özellikler verme, -Anti-Fog (AF) katkısı ile damlama, -Anti-toz (AT) katkısı ile elektrostatik özellikler verme, -Mineral katkıları ile ışığı yayma ve - Fluor ışıl özellik konularında oldukça ileri düzeydedir.

68 Ülkemizde örtü malzemesi olarak kullanılan plastikler ve özellikleri aşağıda verilmiştir (Baytorun ve Başçetinçelik 1993): Normal PE Plastik: Güneş ışınlarına karşı dayanımı 1 yıldır. Aynı zamanda ülkemizde şiddetli güneş ışınımı nedeniyle bir üretim sezonundan sonra bu plastikler değiştirilmelidir. UV Katkılı PE Plastik: İçine UV katkı maddesi katıldığından dayanım ömrü 2 yıldır. UV katkı maddesinden dolayı sarı bir renge sahiptir. Plastiğin kuru olduğu koşullarda IR ışınlarını geçirirler. IR Katkılı PE Plastik: İçerisine üretim esnasında IR katkı maddesi katıldığından uzun dalgalı ışınları belli oranda geçirir. Antifog PE Plastik: Antifog katkı maddesi plastiğin iç yüzeyinde yoğunlaşan su buharının damlacıklar halinde değil, camda olduğu gibi ince bir film şeklinde yayılmasını sağlar. Bu da ışık geçirgenliğini olumlu yönde etkilediğinden diğer plastiklere göre daha fazla ışınımın sera içine ulaşmasını sağlar.

69

70

71

72

73 Rijit (sert) plastikler düz veya dalgalı olarak tabakalı levhalar şeklinde veya kıvrılarak top şeklinde piyasaya çıkarılan örtü malzemeleridir. Polycarbonat (PC), Çift katlı veya çok katlı olarak imal edilen, Arasında hava boşluğu bulunan saydam tabakalar halindeki bir sera örtü malzemesidir. Kalınlıkları çift katlı olanlarda 4-16 mm, üç katlı olanlarda mm arasında değişmektedir. Solar radyasyon geçirgenliği camdan az olmak üzere, boyutlarına bağlı olarak % arasında değişmektedir. Çift katlı PC camdan on kat daha hafiftir dolayısıyla daha az yoğunlukta destek yapısı kullanılır. PC örtü malzemesinin ışık geçirgenliği, nem yoğunlaşması ve toz birikmesi gibi faktörlere bağlı olarak yılda % 1 oranında azalır.