Düz çatılarda yağmur suyu ana ve acil drenaj sistemi

Transkript

1 Düz çatılarda yağmur suyu ana ve acil drenaj sistemi - Temel bilgiler -, D Telefon 02522/ Fax 02522/ Güncelleme Tarihi: Kasım

2 Düz çatılarda Yağmur suyu ana ve acil drenaj 3 sistemi Prensipler 3 Acil drenaj 4 Düz çatılarda yağmur drenajı onarımı 5 Yağmur olayları 5 Hat sistemi ile ilgili talimatlar 7 İniş hattı 8 İniş hattı borusu 8 Çatı süzçleri akış performansı 9 Akış katsayısı C 10 Konvansiyonel sistem hesaplaması 11 Konvansiyonel sistem hesap örneği 12 Ana drenaj sistemindeki akış miktarı 12 Acil drenaj sistimindenki miktarı 12 Çatı drenajı için süzgeç miktarı 12 Acil drenaj sistemi 14 Acil drenaj sistemi akış performansı 14 A varyantı 14 B varyantı 15 C varyantı 16 2

3 Düz çatılarda yağmur suyu ana ve acil drenaj sistemi DIN bölümü olan " Yapılarda ve arazilerde tahliye sistemleri " Temmuz 2001 den itibaren geçerli değildir. Bunun yerine DIN EN normu ile " Yapı sınırları içerisinde yer çekimi tahliye sistemi " getirilmiştir. Mart 2002 den itibaren DIN EN ve DIN EN 752 normlara Almanya için ulusal DIN normu ek olarak ilave edilmiştir. DIN normu düzenlenerek 2008 den itibaren yapılardaki tahliye sistemlerinin planlama ve uygulaması bu norma uygun yapılmalıdır. Tahliye sistemin sorumluluk bölgesi yapı dan başlayarak arazi sınırına kadardır. DIN EN 752 yapı dışında kalan arazi tahliyesi için geçerli bir normdur. Yapı sınırları içerisinde DIN EN Arazi sınırı DIN EN 752 DIN Resim 1: Normların geçerlilik şeması Prensipler Yağmur tahliyesi, çatı süzgecinden başlayıp boru hattı üzerinden kanalizasyon geçiş noktasına kadar, tek bir drenaj sistemi olarak öngörülmektedir. Bölgesel şartlara bağlı olarak ana drenaj için alınan yağmur değerleri yanı sıra yüzyıl yağmurların verilerine uygun acil durum drenajın tasarım ve uygulanması mecburdur. DIN EN ve DIN e göre planlamadaki hedef ölçü dahil olan yüzyıl yağmur değerine r(5,100) kadar olan yağışın güvenli bir şekilde çatıdan uzaklaştırılmasıdır. Bu sebepten dolayı yukarda bahsedilen kurallara bağlı olarak, yağmur tahliye sistemleri, yoğun yağmurların yağmasında dahi yapının insan hayatına ve sağlığına ve binaya zarar oluşturmayacak şeklide dizayn edilmelidir. Ayrıca DIN normun eklerine göre, dahil olan yüzyıl yağmuruna kadar r (5,100) olan yağışlar yapının taşıyıcı konstrüksiyonun statikteki emniyet rezervlerini zorlamaması gereklidir. 3

4 Acil durum drenajı Mayıs 2008 baskısından itibaren DIN EN ve DIN normun paragrafında "Çatı konstrüksiyonlarında öngörülen her çatıda veya her dip/eğim noktasında acil durum drenajı bulunmalıdır." kuralı geçerlidir. Acil durum drenajı herhangi bir yere zarar vermeyecek şekilde arazi sınırı içi serbest alana tahliye edilmelidir. ( Yorum: DIN , paragraf (6)). Acil drenaj sistemi ana hattın bağlı olduğu sisteme bağlanmamalıdır. Aksi taktirde 5 yıllık yağmur değeriyle r(5,5) tasarlanan hatta aşırı yükleme yapılmış olur. Bunun devamında suyun çatıya kadar geri tepmesi ve çatı üzerinde yasak olan su yığını oluşması meydana gelebilir. DIN un paragrafına göre yağmur birikimin sadece bina tasarımında öngörülen çatılarda acil drenaj sistemi uygulaması yapılmayabilir. Çatı ve çatının taşıyıcı konstrüksiyonu 100 yıllık yağış yükünü taşıyabilir olmalı ve yeterli yükseklikte bir yalıtımla şiddetli yağmurlarda yağmur suyu sızmamalıdır. DIN ün ek açıklamalarına göre çatı konstrüksiyonun parapet yüksekliğine kadar birikebilen suyu taşıyabilir olmalıdır. Kontrol için maksimum yağmur suyu yükleme hesaplaması yapılmalıdır. Ancak bina tasarımında yoğun yeşillendirilmiş çatılarda planlı şekilde su birikimi mümkün olabilir. Acil durum drenajı sadece beton veya yüksek mukavemete sahip yapılardaki çatılarda uygulanmayabilir. Bahsi geçen normun paragrafında açık olarak hafif yapılı çatılarda acil durum drenajı uygulanmalıdır." ifade edilmektedir. Özet olarak acil durum drenajında dikkate alınması gereken noktalar: o o o o Her bir dip noktaya en az 1 adet süzgeç ve 1 adet acil durum drenajı kullanılmalı. Acil durum drenajı zararsız bir şeklide binaya ait arazinin serbest alana tahliye edilmelidir. Beton veya mukavemetli yapıların çatılarında acil drenaj sistemi uygulanmayabilir. Resim 2: Ana ve acil durum drenajı Hafif çatılarda ve/veya gizli oluklu derelerde mutlaka acil durum drenajı uygulanmalıdır. 4

5 Çatıda yağmur sisteminin onarımı İlk defa tahliye normu onarım konusunu ele alıyor. Bir çatıda onarım yapılacak ise DIN , paragraf e göre yağmursuyu sistemi de kontrol edilmeli ve gerektiğinde norma uygun modernize edilmeli. Dikkat edilmesi gereken noktalar şöyledir: Kontrol o Mevcut sistemin tahliye kapasitesi o Mevcut boruhattının, fitinglerin ve bağlantı sisteminin durumu o Acil durum drenajı ( yeniden boyutlandırma ) o Mevcut süzgeçlerin kot durumu ( düşük kot ) o Mevcut süzgeçlerin sızdırmazlık vb. durumu Yağmur Yağışları Ölçü olarak bölgesel yağmur değerleri yağmursuyu sisteminin hesaplamasında önemli rol oynamaktadır. Ana drenajın hesaplanması için alınan yağmur değeri r(5,5) 5 dakikada yağan ve istatik olarak bu son 5 yılda gerçekleşen yağış değeridir. Yüzyıl yağmurları r(5,100) da 5 dakikada yağan ve istatik olarak son yüzyılda bir kez yağan yağış değeridir. Önceden çatı drenajın hesaplanması için ölçü olarak ortalama en az 300 lt/(sn.*ha) değerin alınması yanlıştır. Takip eden iki resimlerden soldaki 5 yıllık yağış değerlerini, sağdaki ise yüzyıllık yağış değerlerini (örnek olarak Almanya için) sembolize etmektedir. Yağış tablosu meteorolog Dr. J. Guttenberger tarafından düzenlenmiştir. 5

6 Resim 3: Almanya 5 yıllık r(5,5) yağış tablosu Resim 4: Almanya 100 yıllık r(5,100) yağış tablosu Tablodan da anlaşıldığı gibi her bölge farklı yağış almaktadır. Bu sebepten dolayı yağmursuyu hesaplamalarında mevcut bölgenin değerleri alınması gerekmektedir. Bu iki yağmursuyu verilerin bilgileri Türkiye'de de Meteoroloji Genel Müdürlüğü'nden talep edilme suretiyle mevcuttur. DIN EN ve DIN e göre değerler meteoroloji müdürlüğünden direkt alınmalıdır. Örnek olarak Almanya'nın Aschffenburg ve Bremen bölgelerinin yağış verileri: Bölge 5 yıllık yağış değeri r (5,5) l/(s * ha) Yüz yıllık yağış değeri r (5,100) l/(s * ha) Aschaffenburg Bremen Tablo 1: Yağmur verileri 6

7 Tesisat ile ilgili talimatlar DIN EN ve DIN , paragraf 6.1.3'e göre 0,50 bar dan büyük basınçlarda boru hattı ve bağlantıların mukavemetli olması gerekmektedir. Boru hattı bu durumda ayrılmalara karşı güvenlik altına alınmalıdır. İniş hattından ana hatta geçişlerde geri tepmelere ve sızdırmaya dayanıklı bağlantılar kullanılmalıdır. Yağmursuyu drenaj sistemde olası geri tepmede, aşırı yüklemede veya tıkanıklıklarda iç basıncın oluşması ve artmasına sebep olur. Özellikle boru hattın yön değişiklikleri de emniyet altına alınmalıdır. Örnek: Yandaki resimde gösterilmiş yağmursuyu drenaj sisteminde geri tepmeden veya tıkanmadan dolayı su çatı alanına kadar taşma yapmaktadır. İniş hattı ile ana/toplama hat geçiş bölgesinde yaklaşık 1,2 barlık bir iç basınç oluşmaktadır. Boru hatta 0,5 bar'a dayanımlı boru bağlantılarının kullanımı suyun bina içine taşma/sızma tehlikesi oluşturmaktadır. 12 Metre Resim 5: Konvansiyonel sistem Çatı süzgeci bölümünde yüksek basınçların oluşmayacağı için, bunlar sorunsuz bir şekilde geçme muflu/soketli borulara bağlanabilir. 7

8 İniş hattı İniş hatları aşırı yüklü olabilir. Örneğin DN 100 'lük bir iniş hattı önceleri maksimum 4,7 lt/sn olarak boyutlandırılırdı. DIN EN e göre artık bu iniş hattı 0,33 doluluk oranı f ile yani 10,7 lt/sn olarak çalıştırılabilir. İniş hattın açılı hali Kısmi dolu bir iniş hattı borusu açılı olarak geçtiğinde açılı borunun yatay kısma olan açısı 10 ye eşit veya büyük ise hattı iniş borusu olarak hesap değerlendirilmeli. Şayet 10 den küçük ise bu durumda DIN EN 12056, tablo 8'e göre toplama hattı veya ana hat gibi maksimum h/d=0,7 doluluk oranı ile hesaplanmalıdır. Resim 6: Akış durumu iniş boru hattı gibi Resim 7: Akış durumu toplama veya ana hat gibi 8

9 Çatı Süzgeçlerin akış performansları Yağmursuyu sistemlerinin akış değerlerinin hesaplanması ağırlıkla süzgeçlerin akış performanslarına bağlı olarak tespit edilmektedir. Hesaplama için süzgecin üretici firma tarafından verilen akış performansları veya DIN 1253'e göre en az akış değerleri kullanılmalıdır. Bir süzgecin anma çapı akış performansına en büyük etkendir. Akış performansı süzgeç üzerine yerleştirilmiş yaprak tutucusu ile birlikte belirlenir. Alttaki tabloda süzgeçlerin DIN EN 1253'er göre tespit edilmiş en az akış performansları ve bu değerlere karşılık olan Sita Bauelemente GmbH'nın dikey çıkışlı konvansiyonel süzgeçlerinin akış performansları yeralmaktadır. Anma Çapı [DN] Taşma seviyesi [mm] DIN 1253' e göre akış performansı [lt/sn] Sita süzgeçleri [lt/sn] akış performansları SitaTrendy SitaStandard ,9 yok yok ,7 5,5 7, ,5 6,1 7, ,0 8,7 9, ,1 yok 9, tanımlanmamış yok 9,2 Tablo 2: DIN EN 1253'ün ve SITA Bauelemente GmbH'nın bilgilerine dayalı çatı süzgeçlerin akış performansları Aşağıdaki grafikten anlaşıldığı gibi, bir süzgecin akış performansı taşma seviyesine bağlı olarak değişmektedir. Taşma seviyesi ne kadar yüksek ise süzgecin akış performansı da artmaktadır. Örnek veriler SitaStandart DN 100 çaplı süzgecindir. SitaStandard DN 100, dikey 70 Su seviyesi farkları [mm] Akış performansı [lt/sn] Resim 8: Taşma seviyesi ile süzgeç Grafik 1: Taşma seviyesine bağlı akış performansı 9

10 Akış katsayısı C DIN EN ve DIN 'e göre akış katsayıları yağmursuyunun tahliye sistemindeki akış hızının gerçek davranışını ifade etmek için belirlenmiştir. No Alan türü Akış katsayısı C 1 - Çatı alanları - Beton alanlar - Rampalar - Yalıtım derzleri ile uygulanan alanlar - Siyah örtüler ( asfalt ) - Derzli Taş döşemeler - Çakıl örtülü alanlar - Yeşillendirilmiş çatı alanları - Yoğun yeşillendirilmiş alanlar - 10 cm'den yüksek yeşillendirilmiş alan - 10 cm'den az yeşillendirilmiş alan 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 0,5 0,3 0,3 0,5 Tablo 3: DIN EN ve DIN 'e göre akış katsayıları 10

11 Konvansiyonel yağmursuyu tahliye hesabı Toplam tahliye sistemi ana drenaj ve acil drenaj olarak ikiye ayrılır. Ana drenaj mevcut bölgeye düşen 5 yıllık yağış verisine r(5,5) göre hesaplanmaktadır. Acil drenaj sistemi ise en az yüzyıllık yağış verisi r(5,100 ) ile 5 yıllık yağış verisinin r(5,5) farkını emniyetli şekilde tahliye etmelidir. Özel korunması öngörülen yapılarda acil drenaj sistemi yüzyıl yağış verisinin r(100,5) tamamını tahliye edecek şekilde hesaplanmalıdır. Tasarlayıcı mühendis veya mimar bina sahibinin veya bina işletmecisinin doğru karar vermesine uzmanlık sorumluluğu ile etkili olmalıdır. r(5,5) r(5,100) Resim 9: Ana ve acil drenaj sistemi prensip şeması Resim 9'da sol tarafta 5 yıllık yağış verisine göre r(5,5) yerleştirilmiş süzgeç yeralmaktadır. Sağ tarafta ise en az yüzyıl yağış verisi r(5,100) ile 5 yıllık yağış verisinin farkı kadar tahliye etmesi hesaplanan yükseklikte yerleştirilmiş acil drenaj süzgeci yeralmaktadır. Ana drenaj süzgecinde su seviyesi en fazla h1 kadar yükselebilir. Yüzyıl yağmurları yağdığında h2 yüksekliği kadar bir yağış yükselmesi oluşmaktadır. h1 ve h2 seviyelerinin toplamı çatıdaki suyun maksimum taşma yani en fazla yükselme seviyesini oluşturmaktadır. Bu toplam yükseklik değeri için statikçi ile görüşülüp onay alınmalıdır. Şayet statikçi tarafından tespit edilmiş bir bilginin olmadığı durumlarda, maksimum kar yükü değeri müsade edilen ilave yük olarak dikkate alınabilir. Kar yükü değeri mm su yüksekliğine çevrildikten sonra çatıdaki maksimum su seviyesi olarak kabul edilebilir. Resimden de anlaşıldığı gibi yüzyıl yağmurun yağdığında ana drenajın yeterli olmadığını h1 seviyesinin aşılmasıyla belirtilimiştir. Bu şekilde süzgecin akış performansı yükseltilmiş olur. Acil drenaj süzgecin yüksekliği süzgeç girişinden başlayan h2 maksimum taşma yüksekliğin önceden tespit edilmesiyle sınırlıdır ve suyun daha fazla yükselmemesi ve hatta azalması mecburdur. Kontrol için maksimum yağmur suyu yükleme hesaplaması yapılmalıdır. 11

12 Konvansiyonel sistem hesaplama örneği verilen: Çatı alanı: 30 m x 50 m = 1500 m² Hafif yapı Bölge: Dortmund 5 yıllık yağış değeri r (5/5) DIN EN ve DIN 'e göre r (5,5) = 302 l/s x ha) Yüzyıl yağış değeri r (5/100) DIN EN ve DIN 'e göre Akış katsayısı DIN EN ve DIN 'e göre r (5,100) C = 526 l/(s x ha) = 1,0 Maksimum taşma seviyesi (Statik planlayıcının bilgilerine göre ) hmax = 75 mm Ana drenaj süzgeci taşma seviyesi (Planlayıcı ile tespit edilen) h1 = 35 mm Acil drenaj su seviyesi h2 = 40 mm Ana drenaj yağış miktarı Acil drenaj sistemi yağış miktarı Q = r (5,5) * C * A Q acil = [r (5,100) - r (5,5) * C] * A Q = 302 l/(s * ha) * 1,0 * 1500 m² Q = 45,3 l/s Ana drenaj sitemi 45,3 lt/sn' lik yağmur suyunu tahliye etmelidir. Q acil = ( * 1,0) * 1500 Q acil = 33,6 l/s Acil drenaj sitemi en az 33,6 lt/sn' lik yağmur suyunu ana drenaja ilaveten tahliye etmelidir. Çatı tahliyesi için gereken süzgeç adedi Yukarda da belirtildiği gibi çatı süzgecin sayısı en az akış performansı değeri DIN EN 1253 'e göre veya üretici bilgilerine göre belirlenebilir. Süzgeç miktarı en az akış performansına göre tespit edilir. Bu hesaplama için örnek olarak anma çapı DN 100 lük süzgeçler seçilmiştir. Süzgeç miktarı: nsüzgeç adedi nsüzgeç adedi nsüzgeç adedi nsüzgeç adedi = Q/Q Süzgeç akış performası = 45,3/4,5 = 10,07 = 10 adet DN 100 lük süzgeç 12

13 Üretici bilgilerine göre çatı süzgeci hesap karşılaştırması. Seçilen süzgeç Sita Bauelemente GmbH SitaStandart DN 100' lük süzgeci. Bu süzgeç 35 mm su seviyesinde 7,5 lt/sn lik akış performansına sahiptir. SitaStandard DN 100, dikey su seviyesi [mm] Akış performansı [lt/sn] Grafik (2): Su seviyesine bağlı olarak SitaStandart DN 100'lük süzgeç akış performansı Süzgeç adedi n n n = 45,3/7,4 = 6,1 = 7 adet SitaStandart DN 100'lük süzgeç Çatının her bir bölümün güvenli bir şekilde tahliye edilmesi öngörülmelidir. Ve bütün çatının toplam yağmursuyu hatları bölgesel verilerin yağmursuyu miktarını tahliye edebilmelidir. DN 100'lük iniş borusu ile maksimum 10,7 lt/sn suyu tahliye edebilmektedir. Fakat DN 100 'lük en az eğimli toplama hattı sadece 4,2 lt/sn 'lik suyu taşıya bilmektedir. Burada hattın toplama borusu daha büyük çaplarda boyutlandırılmalıdır ve/veya borunun iniş eğimi yükseltilmelidir. 13

14 Acil durum drenaj sistemi Acil drenaj sistemi için genel olarak uygulamaya 3 farklı sistem mevcuttur. Varyant A: Çörten olarak bilinen dörtgen şekilli emniyet akışları Varyant B: Parapet süzgeçleri Varyant C: Taşma elemanlı süzgeçler ( borulu acil durum tahliye sistemleri ) Üç sitemde de dikkat edilmesi gereken husus, sistemin serbest alana tahliye edilmesidir. Acil durumla tahliye edilen yağmursuyu kesinlikle ana drenaj hattına, rögarına ve kanalizasyonuna bağlanmamalıdır. Acil drenaj durum sistemi akış performansı Alttaki örnekte statikçi tarafından maksimum su seviyesi 75 mm olarak belirlenmiştir. Bundan dolayı acil durum drenaj sistemi için suyun ana drenajdan sonra maksimum 40 mm yükselmesine/taşmasına müsade edilmektedir. Varyant A Hesaplama DIN EN ve DIN , 'ye göre şu alttaki formülle yapılmaktadır: Q acil b = 1,5 h ile: b = Emniyetli akış=çörten genişliği [mm] Q acil = Acil drenaj tahliye miktarı [lt/sn] h = mevcut yükseklik [mm] 33, b = 1, 5 40 Bild (8): Sicherheitsüberlauf Resim 10: Çörten b = 3187,6 mm Güvenli bir acil durum drenaj oluşturmak için örnek alınan çatı alanın parapetine toplam 3,19 m genişliğinde çörtene ihtiyaç vardır. 14

15 Varyant B: Bu varyantta acil durum tahliye sistemi için parapet süzgeçleri cepheden serbest olarak alana akması tercih edilmektedir. Maksimum su seviyesi statikçiden alınan bilgiye göre 75 mm olarak verilmiştir. Bu şekilde acil durum drenaj sistemde parapet süzgeçlerlede suyun ana drenajdan sonra maksimum 40 mm yükselmesine/taşmasına müsade edilmektedir. Resim 11: SitaTurbo ile acil durum drenajı Grafik (3) 'ün yardımı ile parapet süzgeçlerinin akış performansı belirlenmektedir. Akış performansı Akış performansı [lt/sn] Taşma su seviyesi Grafik (3): Taşma su seviyesine bağlı SitaParapet süzgeçleri akış performansları SitaTurbo DN 100' lük bir geçiş ve 4,00 m 'lik iniş borusu ile 40 mm su seviyesi için 9,6 lt/ sn' lik yağmur suyunu tahliye edebilmektedir. Bu örnek iş için gereken en az n n = 33,6 / 9,6 = 3,5 = 4 adet süzgeçtir. 15

16 Varyant C: Acil drenaj sistemi için üçüncü yöntem ise taşma elemanın kullanımı. Bu varyantta normal süzgeç kullanılmaktadır. Acil durum drenaj görevini taşma elemanı gerçekleştirmektedir. Resim 12: Taşma elemanlı SitaStandard süzgeç ile acil durum drenaj Akış performansı [lt/sn] Taşma su seviyesi [mm] Grafik 4: Taşma elemanlı SitaStandard süzgeç ile akış performansı Grafik (4) de 40 mm lik taşma su seviyesine tekabül eden akış performansı mevcuttur. n n n = 33,6 / 12,3 = 2,7 = 3 adet taşma elemanlı SitaStandard DN 100 'lük süzgeç 16