Giriş
Ahşap, insanın var olduğu günden beri kullandığı en önemli malzeme olmuştur. Barınmak, avlanmak ve ısınmak için ağaçlardan faydalanmıştır. Kendi elleriyle yaptığı ilk kulübelerde ağaç dalları kullanmıştır. Afrika kıtasında hâlâ birçok kabile ağaç dallarından yapılmış kulübelerde yaşamaktadır. Somali'deki Baidoa Şehri kırsalında 250 bin insan ağaç dallarından yapılan taşıyıcıların üstünü muhtelif atık malzemelerle kaplayarak oluşturdukları çadırlarda yaşamaktadır! Alttaki "resim 1 ve resim 2" bu çadırlardan 2018 yılında çekilmiş fotoğraflardır.
"Resim 3 ve resim 4" aynı bölgede 2018 yılında çekilen fotoğraflardır. Burası bir okul yapısıdır! İnsanlar, okulu ağaç dalları ile çevirerek yabani hayvanlardan korunmak, disiplini sağlamak ve ortadaki ağacın gölgesinden faydalanmak istemişlerdir!
Uygarlıkların binlerce yıl süren yolculuğunda insan, el aletlerinin gelişmesine paralel farklı malzeme türlerini de kullanmayı öğrenmiş, ağacın bulunduğu bölgelerde ahşap yapılar, ağacın olmadığı toprağın olduğu bölgelerde kerpiç yapılar, ağaç ve toprağın olmadığı bölgelerde ise taş yapılar yapmıştır.
"Resim 5, Resim 6 ve Resim 7" ağacın ve taşın olmadığı Sahra çölünde 2019 yılında çekilen fotoğraflarıdır. Sadece kum ve toprağın olduğu bölgede köylerin tamamı kerpiçtir.
"Resim 8" M.Ö. 800, ağaç ve toprağın olmadığı, sadece taş ve kumun olduğu Sahra Çölü'nün bir bölgesi, Kuş Krallığı piramitleri "Meroe / Sudan".
"Resim 9" Taş, toprak, ağaç yok! Kar ve buzdan İGLO…
"Resim 10" Bugüne kadar bulunan en eski taş ev kalıntıları: M.Ö. 7000, Durankulak Gölü / Bulgaristan.
Taş devrinden bugüne durmaksızın gelişen uygarlığın her topluma eşit davranmadığı görülüyor; 21. yüzyılda "Resim 4" ve "Resim 11" iki ayrı okulu gösteriyor, ikisi de ahşap! Bir tarafta ağaç dalları ve kerpiçlerle yapılan kulübeler, biraz ötede, bilimin, teknolojinin ve gezegenin bütün nimetleriyle yapılan kentler "Resim 12"! Aynı gezegende ve aynı gök kubbe altında adil olmayan bir uygarlık, bir yudum su ve lokma ekmek bulamayanlar! "Resim 13"
Ağaç
Ağaç, doğada en çok bulunan malzemedir. 4500'den fazla türü bulunur ama 2 ana başlık altında toplanırlar:
- İğne yapraklılar (gymnospermae – açık tohumlular)
- Çam – karaçam, kızılçam, sarıçam, fıstık çamı
- Ladin, Göknar, Sedir, Servi vb.
- Geniş yapraklılar (angiospermae – kapalı tohumlular)
- Meşe, Kayın, Çınar, Kavak, Akçaağaç, Ihlamur vb.
Bir ağaç 2 bölümden oluşur; toplam kütlenin ortalama %20'lik bölümü KÖK (toprak altında), %80'lik bölümü GÖVDE (toprak üstünde).
Gövdenin yüksekliği; türü, iklim koşulları, yaşı, toprak yapısı vb. faktörlere bağlı değişiklik gösterir. Örneğin 120 yaşındaki bir ağacın yüksekliği 17-38 metre arasında değişir.
Gövdenin çapı; türüne ve yaşına göre değişir. Örneğin 120 yaşındaki bir ağacın gövde çapı 21-49 cm arasında değişir.
Kimyasal Yapısı
Ağaç 3 ana elementten oluşur: Karbon (%50), Oksijen (%42), Hidrojen (%6), az miktarda Azot. Bu 3 element 3 ana bileşiği oluşturur: Selüloz (%40-50), Hemiselüloz (%20-35), Lignin (%20). Ayrıca su, nişasta, şeker, tanin, kauçuk vb. bulunur.
En Kesiti
Ağacın en kesiti 4 bölümden oluşur:
- Merkez (birkaç mm çapındadır)
- Kış halkası veya halis ağaç (yaş halkalarıdır, koyu renktir, kışın oluşur), serttir.
- Bahar halkası veya obiye – diri odun (yaş halkalarıdır, açık renktir, baharda oluşur), yumuşaktır.
- Kabuk (gövdenin dış kısmını oluşturur, yarı ölü mantarsı dokudur, besine ihtiyacı yoktur)
- Kış halkası ve bahar halkası birlikte bir yıllık yaşı gösterir!
- Yeni halkalar kabuk ve kış halkası arasında ürer.
Kusurlar
- Budak (açık renk budaklar zararsız, koyu renk budaklar çürük)
- Çatlaklar (dıştan içe zararlı)
- Enkesit düzensizliği (oluklu gövde oluşumu, gövde merkezinin kenara kayması, girintili halkalar)
Su İçeriği
İçinde 2 çeşit su bulundurur; öz su ve serbest su.
Nemi serbest su oluşturur. Ağaç sonbahar ve kış aylarında kesilir, yaklaşık %50 nem bulundurur. İçeriğindeki nem, kesim yapılan sahada veya şantiye alanlarında bekletilerek %5-18 aralığına düşürülür. Diğer bir yöntem de kullanım amacına göre 100-105 °C ısıda fırınlayarak kuru hale getirilir.
Gövdede bulunan Kambiyum tabakası yeni halkaların oluşmasını sağlar.
Teknik Ahşap
19. yy başına kadar ahşap; taşa göre daha hafif, dayanıklı, kolay bulunur ve kolay işlenir olması nedeniyle en çok kullanılan malzeme olmuştur. El aletlerinin gelişmesine paralel farklı sistemler kullanılarak 50 metreye kadar açıklıklar geçilebilmiştir. Şantiye sahasında el emeği ile uygulama yapılır. Ahşap; bina yapımında, kağıt ve ambalaj yapımında, yakıt olarak vb. birçok alanda kullanılmıştır. Kömür, petrol ve gazın bulunması ile yakıt olarak kullanımı azalır. Teknik ahşap adıyla anılarak inşaat ve mobilya yapımında kullanılır. 19. yy ortalarında mukavemet biliminin gelişmesi ile inşaat sektöründe ahşabın yerini çelik ve beton alır. Çok farklı mimari çözümler üretilebilen bu malzemeler, günümüze kadar sektörün en çok tercih ettiği malzemeler olmuştur.
Ahşap heterojen bir malzemedir, içinde birçok hata barındırabilir. Yetiştiği yere, iklime, türüne, neme ve içindeki hatalara bağlı mukavemet değerleri değişiklik gösterir! O nedenle emniyet gerilmeleri hesaplanırken yüksek emniyet katsayıları alınır. Hatalar arttıkça emniyet gerilmeleri azalır.
Mukavemeti Etkileyen Faktörler
- Lif yapısı – kuvvetin liflere paralel doğrultuda olması: yüksek basınç mukavemeti; kuvvetin liflere dikey doğrultuda olması: düşük basınç mukavemeti.
- Nem – yüksek nem düşük mukavemet demektir.
- Özgül ağırlık – ağırlık arttıkça mukavemet değerleri artar.
- Yaş halkalarının genişliği – eğilme mukavemetini etkiler.
- Barındırdığı hatalar – hatalar çoğaldıkça mukavemet düşer.
İnşaat sektöründe; uzun gövde, düşük ağırlık, yüksek mukavemet ve kolay işlenmesi gibi nedenlerle iğne yapraklı ağaç türleri tercih edilir.
Teknik ahşaplar, mukavemet değerleri ve içlerinde barındırdıkları hatalara göre 3 sınıfa ayrılırlar:
- I. Sınıf – en az hata
- II. Sınıf – orta seviye hata
- III. Sınıf – çok hata
Ağırlık
Ahşabın ağırlığı; türüne, yetiştiği iklime, yaşına (yaşlı ağaçlar daha ağırdır) ve içinde barındırdıkları neme bağlı değişiklikler gösterir. Ağırlığın artması ile mukavemet değerleri de artar! Statik hesaplarda baz alınan ortalama ağırlık tablosu aşağıdaki gibidir:
| Yüksek nem (%30 nem) | Açık havada kurutulan (%12-18 nem) | Fırınlanan (≤%12 nem) | |
|---|---|---|---|
| İğne yapraklılar | 900 kg/m³ | 600 kg/m³ | 500 kg/m³ |
| Geniş yapraklılar | 1000 kg/m³ | 800 kg/m³ | 700 kg/m³ |
İletkenlik
Ahşap elektrik akımına karşı iyi bir izolatördür, ancak nemin artması ile iletkenlikte artar. Isı yalıtımı değerleri oldukça yüksektir. Ahşap taşıyıcı ve bölücü olarak kullanıldığında (kütük vb.) ilave yalıtıma gerek yoktur, ancak taşıyıcılar üstüne kaplama (lambri vb.) yapıldığında ilave yalıtım yapılmalıdır! Türüne ve neme bağlı olarak λ değeri 0,11–0,20 W/mK aralığında değişir!
Kullanım Ömrü
Ahşap uzun ömürlü bir malzemedir. Beton, ideal nem ve ısının olduğu laboratuvar şartlarında maksimum 100 yıl dayanır. Çelik, paslanmaya karşı bütün önlemlerin alınması, bakımının düzenli yapılması ve metal yorgunluğuna karşı doğru statik çözümlerle ortalama 150 yıl yaşar.
Ahşabın ömrü birçok faktöre bağlıdır; türü, yaşı, nemi, kullanıldığı alanların iklim şartları vb. Nemli, ağır havanın olduğu bodrum kat gibi alanlarda veya toprakla, suyla temas eden yüzeylerin olduğu istinat perdeleri gibi yapılarda ahşabın ömrü çok kısadır. Önce rengi değişir, koku değişir sonra haşere saldırısına uğrar ve çürür! Sürekli kuru ortamda veya tatlı suyun altında duran ahşapların ömrü çok uzundur!
Türlere ve şartlara göre ortalama ömür tablosu aşağıdadır:
| Ağacın türü | Toprakla temas | Topraktan uzak açıkta | Topraktan uzak çatı altında | Nemsiz ortamda | Sürekli tatlı suda |
|---|---|---|---|---|---|
| Meşe | 9-12 yıl | 60-120 yıl | 200 yılın üstü | 500 yıla kadar | 500 yılın üstü |
| Kayın | 4 yılın altı | 30 yılın altı | 50 yılın üstü | 500 yıla kadar | 50 yılın altı |
| Çam | 8-12 yıl | 40-100 yıl | 150 yılın üstü | 500 yıla kadar | 500 yılın üstü |
| Göknar | 4 yılın altı | 30-50 yıl | 50 yılın üstü | 500 yıla kadar | 50 yılın altı |
Çeşitli uygulamalarla ahşabın ömrü uzatılabiliyor. Özellikle toprakla temas eden veya toprağın içinde kalan ahşapların yüzeyleri yakılarak ömrü uzatılabiliyor. Çeşitli kimyasallar yüzeylere sürülerek, örneğin bitüm, katran, özel boyalar, haşerelere karşı emprenye vb. Yangına karşı yüzeylere sürülen ateşe dayanıklı boya veya vernik ile süre uzatılabiliyor ama doğru yangın önlemi çelik filelerle yapılacak kireçli sıva, alçı sıva, alçıpan kaplama vb. uygulamalarla sağlanabiliyor!
Teknik ahşabı inşaat malzemesi olarak kullanımında olumlu ve olumsuz yönler:
Ahşap Malzemenin Olumlu Yönleri
- Çok hafiftir buna rağmen mukavemet değerleri çok yüksektir, kolaylıkla büyük açıklıklar geçilebilir!
- Her yerde bulunabilir, sürdürülebilir, işlemesi ve uygulaması kolaydır, çelik ve çimento gibi ağır teknolojilere ihtiyaç yoktur!
- Her mevsimde uygulama yapılabilir, peşi sıra kullanılabilir, beton gibi priz süresi gerekmez!
- Bakım maliyetleri düşüktür, çevrecidir, üretiminde sera gazı salınımı olmaz!
- Her türlü montaj sistemler için uygundur! Isı iletimi çok düşük olduğu için dilatasyon derzlerine ihtiyaç duyulmaz!
Olumsuz Yönleri
- Ahşap heterojen bir malzeme olduğu için mukavemet değerleri her yönde farklıdır.
- En önemli sorunlardan birisi çürümedir. Gerekli önlemler alınmazsa birkaç ay ile birkaç yıl arası çürüme başlar ve sistem kısa ömürlü olur!
- Ahşap malzeme çabuk yanar, bu nedenle tasarım ve uygulama sürecinde bütün detaylar özenle çözülmeli, gerekli tüm önlemler alınmalıdır! Günümüzde yanmayı geciktiren ve zaman kazandıran birçok kimyasallar ve kaplamalar üretilmektedir!
Söz konusu olumsuzluklar için gerekli önlemler alınmazsa ahşap yapılar kısa ömürlü olacaktır!
Lamine Ahşap Sistemler
Ahşap yapılarda en kritik konu düğüm noktaları ve bağlantı elemanlarıdır! Sarmaşık dalları ile başlayan yolculuk çiviler, kamalar, vidalar, bulonlar ve nihayet günümüze sentetik tutkallar ve çelik bağlantılarla devam etmiştir.
Ahşap, diğer inşaat malzemelerine göre daha hafif, mukavemet değerleri yüksek, depreme dayanıklı, ekonomik, kolay işlenir ve her yerde bulunabilir, uzun ömürlü bir malzemedir. Son 50 yılda teknolojiler kullanarak geliştirilen farklı uygulama yöntemleri ile kullanım alanları genişlemiştir. Lamine edilerek üretilen kirişlerle çok büyük açıklıklar 100 metreye kadar kolonsuz geçilebilmektedir! Son yıllarda birçok ülke lamine ahşap ile çok katlı konut yapıları üretmeye başlamıştır.
Lamine Ahşap Yapıların Yangın Performansı
İnşaat malzemelerinin yangın dayanımı; tutuşma derecesi ve ısı iletkenliğine bağlıdır. Olağanüstü ısıya maruz kalan her sistem ağır hasar alır ve kullanılamaz hale gelir. Ancak hasar süresi her malzemeye göre değişir.
İnsanoğlu ahşabı binlerce yıl yakıt olarak kullanmış. Genel kanı "ahşap ateşe dayanmaz, yanar". Özellikle 19. yy'a kadar İstanbul'da konut yapılarında ahşap kullanılmış ve farklı zamanlarda çok büyük yangınlar yaşanmıştır! Bu felaketlerin belleğimizde bıraktığı izler yüzünden ülkemizde ahşap kullanımı kısıtlı ve yönetmelikler yetersizdir! Oysa, ahşap yapılar çağdaş teknolojiler ve kimyasallarla üretildiğinde yangına karşı birçok güncel malzemeden daha iyi sonuçlar vermektedir!
Ahşabın λ değeri 0,11–0,20 W/mK arasındadır. Isı iletkenlik katsayısı düşük olduğu için ateşe maruz kaldığında yanma dış yüzeyde görülür, mukavemet değerlerini sadece kömürleşen dış yüzeylerde kaybeder. Almanya'da yapılan deneylerde lamine ahşap bir kirişe 1 saat boyunca 1000 °C ısı uygulanır ve sonuçta dış yüzeyde 2,5-3 cm'lik bir bölümün kömürleştiği, içerde kalan kısmın taşımaya devam ettiği görülmüştür. Son dönemlerde yangına karşı geliştirilen boyalar ve vernikler ahşap yüzeylere sürülerek süre uzatılabilir, bu malzemeler ısıya maruz kaldığında genleşir ve ısı bariyeri oluşturarak 700 °C'ye kadar yalıtım sağlar.
Diğer malzemeler ile kıyaslandığında:
Betonun λ değeri 1,2 W/mK'dir. Isı iletkenlik katsayısı daha yüksek olduğu için iyi bir yalıtım malzemesi değildir ancak ateşe mukavemeti çok yüksektir. 2000 °C ısıya 6 saat dayanır, sonra kabuklaşarak parçalanmaya başlar.
Çeliğin λ değeri 45 W/mK'dir. Çelik bir taşıyıcıda deformasyon 300 °C ısıda 15 dakika sonra başlar. İletkenliği yüksek olduğu için hızla yükselen ve yayılan ısı sonucu deformasyon artar ve sistem çöker. Yangına dayanıklı boyalar sürülerek önlem alınır ve bu süre 1,5 saate kadar çıkar.
Alüminyumun λ değeri 175 W/mK'dir. 600-700 °C ısıya maruz kaldığında erir.
Yukarıdaki değerlerde de görüldüğü gibi çelik ve alüminyumdaki çökme, bütüncül yıkım lamine ahşapta görülmez, birçok küçük heterojen parçanın lamine edilmesiyle oluşturulan taşıyıcı eleman, tutkal ile birlikte rijit ve homojen davranış gösterir. Bu da onu yangına daha dayanıklı hale getirir! Yapılan birçok deney sonuçları da lamine ahşap seçiminin doğruluğunu kanıtlamaktadır!
Yangından kaynaklanan yıkımı önlemek için gerekli önlemler alınmalıdır, ayrıca deney sonuçlarına göre elemanların en kesitleri, özellikle basınç çubuklarının (kolonlar) en kesiti en az b=12 ve h=18 cm olmalıdır. Eğer yangına karşı daha çok önlem istenirse yangına dayanıklı sıva, alçıpan gibi malzemelerle ahşap kaplanır. Bunlara benzer çözümlerle yayılma önlenerek süre uzatılabilir!
Ahşap Kolonlar
Kolonlar "basınç çubukları" adıyla anılır. Farklı uygulama yöntemleri vardır.
Doğrusal bir çubuğa ekseni boyunca etki eden P kuvveti altında boyu kısalır ama ekseni doğrusal kalmalıdır! Eğer öngörülen kuvvetin üstüne çıkılırsa denge bozulabilir, yanal bir kuvvetin etkisi ile deformasyon başlar, burkulma, eğilme vb. söz konusu olabilir!
Basınç çubukları enkesitlerine göre 3'e ayrılır:
- Tek parçalı basınç çubukları
- İki veya daha fazla parçalı basınç çubukları
- Lamine edilmiş basınç çubukları
Basınç çubukları için bazı enkesit uygulamaları aşağıdadır, mimari projeye bağlı birçok farklı uygulamalar yapılabilir!
Geleneksel Kiriş Uygulamaları
Günümüze kadar geleneksel bağlantı elemanları kullanılarak farklı enkesitlerde kiriş uygulamaları yapılmaktadır. En çok kullanılan kiriş tipleri enkesitlerine göre "basit kirişler, kamalı kirişler, çivili kirişler, kafes kirişler vb." adıyla anılmaktadır. Konumuz laminasyon yapılan kirişlerdir, o yüzden bunların detaylarına girmiyoruz, sadece birkaçı için temel değerler aşağıdadır:
- Basit kirişler: iki mesnet üzerine serbestçe otururlar, küçük açıklıklar için uygundur, dikdörtgen enkesitleri vardır. Enkesit kenarları oranı b/h = 4/7 olmalıdır. Sehim oluşabilir!
- Kamalı kirişler: 2 veya 3 parçanın üst üste kamalarla birleştirilmesi ile oluşturulur, hesapları iyi yapılmazsa yük altında kayma eğilimi gösterirler.
- Çivili kirişler: birden fazla parça çivi ile birleştirilir, en fazla 12 metre açıklık geçilebilir, kiriş yüksekliğinin açıklığa oranı ortalama 1/8 olmalıdır.
- Kafes kirişler: büyük açıklıkları geçmek için kullanılır, 6 ana tipi vardır:
- Üçgen kafes kiriş
- Mansard kafes kiriş
- Parabol kafes kiriş
- Paralel başlıklı kafes kiriş
- Tek eğimli kafes kiriş
- Testere kafes kiriş
Lamine Ahşap Sistemler
Lamine ahşap 19. yy'dan başlayarak Avrupa ülkeleri ve Amerika'da yaygın olarak kullanılmaya başlamıştır. Büyük açıklıklı ilk yapı örneği Minnesota'daki uçak hangarıdır, 1942 yılında yapılmıştır, açıklığı 52,7 metredir. Almanya 1965 yılında lamine ahşap yapı sistemleri için standartlarını oluşturmuştur (DIN 1052). Daha sonra AB ülkelerinin genelinde kullanılan standartlar oluşturulmuştur (Eurocode 5 "EN 1995"). Son yıllarda, beton ve çelik gibi diğer inşaat malzemelerine göre daha çevreci, hafif ve sürdürülebilir olması nedeniyle lamine ahşap sistemlerin kullanımı artmıştır.
Lamine ahşap sistemler ekonomiktir, kullanılan tutkalın küçük ahşap parçalarını birleştirerek taşıyıcı sistemi tamamlaması ile oluşan rijit yapı sayesinde çok büyük açıklıklar çok kolay geçilebilmektedir! Bu elemanlar kullanmadan önce yıkıma neden olacak yüklemeyle veya izin verilen maksimum yükleme ile test edilerek olası deformasyonlar gözlenir ve seri üretime geçilir. Sürekli gelişen teknolojilere paralel lamine ahşap sistemler de gelişmekte, çeşitlenmekte ve çağdaş uygulama yöntemleriyle mimarlara sayısız tasarım özgürlüğü sunmaktadır! Ancak bu teknolojileri kullanırken kaliteyi etkileyen bütün parametrelerin bilinmesi gerekir!
Lamine ahşap, yapıştırma tekniğine göre 2 ana guruba ayrılır:
- Lifler, kiriş veya kolon boyuna paralel lamine edilir (GLULAM).
- Lifler, çapraz lamine edilerek plakalar oluşturulur (CLT).
Lamine ahşap kirişler enkesitlerine göre 4 ana guruba ayrılır:
- A – Enkesit I, enkesit sandık: masif ahşaptır, kullanımı yaygındır, özellikle kat döşemeleri için uygundur. Basit kirişe göre ekonomiktir, uygulama kolaydır, mukavemet değerleri yüksektir. Özellikle yaş halkalarının durumu bu tip kirişlere önemli mukavemet sağlar. Bu kirişte enkesit yüksekliği en fazla 54 cm veya H=L/16, kiriş arası mesafe 0,60–1,25 m, açıklık 3,75–6,0 m olmalıdır!
- B – Dik açılı dolu kiriş: ince ahşap lamellerin yapıştırılması ile oluşturulur. Doğrusal veya eğrisel tip uygulamalarla çok büyük açıklıklar geçilebilir. Çalışmamızın ana konusudur, daha detaylı incelenecektir.
- Yüksek gövdeli kiriş: dik açılıdır, yapıştırılan ince ahşap lamellerin ahşap panellerle (su kontrası, OSB vb.) kombinasyonu ile oluşturulur. Üst ve alt flanşların yaş halkalarının doğru konumlanması ile yüksek mukavemet değerleri elde edilir. Büyük açıklıklar için uygundur.
- C – Yüksek gövdeli kirişler: masif ahşap ve ahşap panellerin (su kontrası, OSB vb.) kombinasyonu ile oluşturulur. "Wellsteg" adıyla da anılır, kullanımı yaygındır çünkü ekonomiktir.
- D – Kafes ve kovan kirişler: ayrı bir çalışma konusudur!
Dik Açılı, Dolu Enkesitli Lamine Kirişler
Büyük açıklıklı lamine ahşap taşıyıcı sistemlerde enkesit seçimi en kritik konudur! Yangın dayanımı, iç gerilmeler, bağlantı noktalarında oluşan birçok irili ufaklı atalet momentleri, değişken nem değerleri vb. kriterlere uygun olmalıdır. Enkesiti I olan elemanlar ekonomik olsalar da söz konusu kriterler için yeterli değildir. Dik açılı, dolu enkesitli lamine taşıyıcılar büyük açıklıklı yapılarda en doğru seçimdir! Yapılan uygulamalar bu seçimin doğruluğunu kanıtlamaktadır.
- Standartların izin verdiği lamel kalınlıkları en fazla 34 mm'dir. Özellikle eğrisel kirişlerde ve kemerlerde kullanılacak lamelin kavis çapı R=200.a olursa lamel kalınlığı 30 mm, eğer R=150.a olursa lamel kalınlığı 10 mm'den büyük olmamalıdır! Lamelin kavis çapı küçüldükçe aynı oranda kalınlık düşer. Kalınlığı 34-40 mm olan lameller doğrusal, enkesiti değişmeyen, daha küçük açıklıkları olan kirişlerde kullanılmalıdır. Açıklık arttıkça lamel incelir. Dış ortamlarda kullanılacak kirişlerde lamel kalınlıkları 24 mm'den büyük olmamalıdır, bu ölçü nem kontrolü için önemlidir! İdeal lamel kalınlığı 14–17 mm'dir!
- Lamel genişlikleri b≤20 cm, genellikle 8-20 cm aralığındadır, üst üste yapıştırılır (Resim 21/a). Eğer kiriş kalınlığı 20 cm üstüne çıkarsa ilave parça ile çapraz uygulama yapılır (Resim 21/b). Genişlik ve yüksekliği belirleyen; açıklıklar ve seçilen kiriş formudur.
- Ana kiriş ve enine bağlantı kirişi çelik elemanlarla birbirine bağlanır (Resim 21/c).
Statik hesaplarda enkesit genişliği b≤20 cm'den az, yüksekliği h≥200 cm'den fazla çıkarsa yanal yüklerin etkisi ile denge bozulacak ve burulma sonucu yıkım söz konusu olacaktır! Bu tip sorunlar yan yana iki kiriş kullanarak çözülebilir! Resim 22 ve 22/a'da görüldüğü gibi çelik kolonlarla da kombine edilebilir!
Yüzlerce yıl geleneksel bağlantı elemanları kullanılan ahşap yapılarda 19. yy'dan başlayarak çelik bağlantılar kullanılmaya başlanmıştır. Lamine ahşap ve çelik kombinasyonu ile farklı yapılar için farklı formlarda, büyük açıklıklı sınırsız mimari tasarımlar uygulanmaya başlamıştır. Çelik bağlantı elemanlarından bazıları aşağıdadır.
Ayrıca, zaaf olacağı öngörülen her detay her türlü çelik takviye ile çözülebilmektedir. İlave çelik taşıyıcılar kullanarak en karmaşık projeler bile uygulanabilmektedir. Son dönemlerde lamine ahşap taşıyıcılar (glulam), lamine ahşap plakalar (CLT), çelik ve betonun birlikte kullanıldığı çok katlı hibrit yapıları görmeye başladık! Halen Sidney'de yapımı devam eden, 180 metre yüksekliğindeki "Atlassian Central Binası" gelinen noktaya en güzel örnektir!
Dolu enkesitli elemanların üretiminde ahşap türü ve tutkal kalitesi çok önemlidir. Uzun ve belirgin lif yapısı, içeriğindeki reçine miktarı, mukavemet değerlerinin yüksek olması ve kolay işlenmesi, hafif olması gibi nedenlerle kalitesi en az II. sınıf olan iğne yapraklı türler seçilmelidir. Tutkal seçimi de aynı şekilde çok önemlidir, başlıcaları: 2 bileşenli reçine esaslı epoksi tutkallar, melamin üre formaldehit (MUF) tutkallar, poliüretan (PU/D4) tutkallar vb. çeşitlenmektedir. Tutkal seçiminde mukavemet değerleri yüksek olan, neme, suya, sıcağa soğuğa dirençli, ahşapla uyumlu tutkallar seçilmelidir, özellikle reçine esaslı epoksi tutkallar bu şartların tamamını sağlamaktadır!
Yapıştırılan lamellerin kullanılan ortama göre olması gereken nem oranları:
- Isıtma ve havalandırmanın iyi olduğu ortamlarda: %8–9
- Kapalı ama ısıtılmayan ortamlarda: %10–12
- Üstü kapalı yarı açık ortamlarda: %12–14
- Açık alanlarda: %12–14
Üretim aşamasında, lameller arasındaki nem farkları %5'in üstüne çıkmamalı.
Lamellerin dizilimi önemlidir; "Eurocode 5" standartlarında tanımlanmıştır! Yıllık halkaların merkezleri ana eksene yakın olmalıdır, dış yüzeylere yakın olması durumunda dıştan içe çatlaklar önlenemez.
Kirişin tabanındaki en az iki lamelde (h/15) halkalar aşağı merkeze doğru genişler, üsteki lamellerde merkez yukarıdadır!
Büyük açıklı ahşap yapı elemanlarının fabrikadan şantiye sahasına taşınması önemli bir sorundur. Boyutların büyük olması nedeni ile özel araçlar ve özel izinlerle taşınması gerekir. Ancak bazı açıklıklar olağan dışı büyüktür (100 metre kadar), bunların taşınması mümkün değildir. Bu sorun yüzünden daha küçük boyutlu parçalar şeklinde üretilir. Bu parçalar üretim sırasında hazırlanan "kurtağzı" kama dişli detaylarla şantiyede uygulama sırasında birleştirilir. Gerekirse birleşim yerlerine çelik takviye yapılır.
Lamine edilen ahşap lamellerle mimari projelere uygun her formda taşıyıcı üretilebilir. Bunlara örnekler; iki ve daha fazla mesnetli doğrusal kirişler, konsollar, iki ve üç düğüm noktalı çerçeveler, kemerler vb. sayılabilir. Yaygın kullanılan statik sistemler aşağıdaki tabloda gösterilmiştir.
Malzeme Sarfiyatı
Lamine ahşap kirişler ve çelik kolonlarla kurulu bir sistemde:
- Ahşap sarfiyatı, seçilen enkesite bağlı: ortalama 0,05–0,12 m³/m²
- Çelik sarfiyatı, seçilen profil tipine bağlı: ortalama 3,00–6,00 kg/m²
Profesör Miljenko Haiman tarafından projelendirilen, Hırvatistan / Rovinj şehrindeki, 4 tenis kortunun bulunduğu salonun taşıyıcı sistemi, ahşap lamine kirişlerin 280 cm aralıklarla birbirini kesen diyagonaller şeklinde montajı ile oluşturulmuştur. Bu yöntemle ahşap kirişlerin enkesiti 8x38 cm'ye düşmüş ve önemli miktarda malzeme tasarrufu sağlanmıştır, ayrıca rüzgâra ve depreme karşı gerekli direnç başka ilavelere gerek kalmadan çözülmüştür. Müellifin raporuna göre, tasarım sürecinde yapılan etütlerde; 36,60 metre açıklığı, 64 metre uzunluğu ve 2342 m² alanı olan bu yapının tamamı çelik olsaydı yaklaşık 350 ton, tamamı lamine ahşap olsaydı 200 m³ sarfiyat olacaktı. Oysa lamine ahşap kirişler, çelik bağlantılar ve çelik kolonların karması ile oluşturulan bu sistemde 120 m³ ahşap, 18 ton çelik kullanılmıştır!
Dünyanın en eski ahşap köprüsü "Wan'an", Çin'in Fujian Eyaletinde bulunuyordu, 900 yaşında, 98 metre uzunluğunda, 4,7 metre genişliğinde olan bu köprü 2022 yılında yanarak yıkıldı. Uzmanlar sabotaj olabileceğini düşünüyor!
Masif ahşabın dış ortamda, her türlü iklim koşullarına rağmen bunca sene ayakta durması onun üstün niteliklerinin kanıtıdır. Günümüzde masif ahşap ve tutkalla yapılan laminasyon işlemleri ile çok daha nitelikli inşaat malzemesi üretilmektedir, düzenli yapılacak bakımlarıyla bu malzemeye ömür biçilemez!
Çin'in Jiangmen Eyaletinde bulunan yeni bir köprü. Tasarımı Luo Studio'da geleneksel mimariye uygun olarak yapılan bu köprünün açıklığı 25 metredir, lamine ahşaptır.
Macaristan ile Hırvatistan'ı birbirine bağlayacak olan bu köprü yapım aşamasındadır. Tasarımı Mimar Adam Bariceviç ve Mimar İvitsa Plavets tarafından yapılmıştır, balık figürleri ile dikkat çekmektedir. Mura ve Drava nehirlerinin birleştiği yerde planlanmıştır.
Örnek – A
Aşağıdaki "Örnek A"; statik hesapları yapılmış, enkesit ölçüleri belirtilmiş, üç düğüm noktalı, dik açılı, dolu bir lamine ahşap kiriş çalışmasıdır, lamel kalınlıkları 24 mm seçilmiştir.
Sonuç
Lamine ahşap, sahip olduğu yüksek mukavemet değerleri sayesinde depreme dayanıklı yapı üretiminde ideal bir malzeme olmasına rağmen, ne yazık ki ülkemizde üretimi ve kullanımı yok denecek kadar azdır. Üretim yapan sınırlı sayıdaki firmaların yeterli iş hacmine ulaşamaması, sektörde ekonomik sürdürülebilirliği zorlaştırmakta ve maliyetlerin olağanüstü seviyelere çıkmasına neden olmaktadır. Eğitim eksikliği, yetersiz yönetmelikler, geleneksel yapı üretim alışkanlıkları ve sektörün konuya yeterince ilgi göstermemesi gibi nedenlerle "teknik ahşap", hak ettiği konuma bir türlü ulaşamamıştır.
Gelişmiş ülkeler çok katlı ahşap gökdelenler inşa ederken biz hâlâ 19. yüzyıldaki anlayışın gerisinde kalıyoruz. Hangar, depo, spor salonu ve fabrika gibi büyük açıklıklı yapılarda hâlâ ağır betonarme sistemler tercih ediyor; birkaç taşıyıcı elemanın maliyetinden kaçınmak adına onlarca metre uzunluğunda dilatasyonsuz, ağır yapılar inşa ediyoruz. Daha sonra bu yapıların altını, çok sayıda insanın çalıştığı ve milyonlarca lira değerindeki makinelerin bulunduğu üretim alanlarıyla dolduruyoruz. Deprem sırasında taşıyıcı sistem elemanları domino taşları gibi çöktüğünde ise yaşanan kayıpların ardından üzülüyor, ancak aynı hataları tekrarlamaya devam ediyoruz. Oysa deprem ve yangın performansı yüksek olan lamine ahşap gibi bir yapı malzemesini ne yeterince tanıyor ne de kullanmayı tercih ediyoruz.
Gelişmiş ülkelerde kullanımı hızla yaygınlaşan bu sistemlerle her ölçekte ve her tür mimari proje başarıyla hayata geçirilirken, biz hâlâ bu dönüşümün neresinde olduğumuzu sorgulamak zorundayız.
Doğru projeleri doğru malzemelerle tasarlamak ve bu malzemelerin doğru şekilde uygulanmasını sağlamak, mimarın temel sorumlulukları arasındadır. Biz mimarlar yalnızca yapı tasarlamaktan değil; güvenli, sürdürülebilir ve çağdaş yapı anlayışının yaygınlaşmasına öncülük etmekten de sorumluyuz. Geleceği şekillendirecek kararlar bugün vereceğimiz tasarım kararlarıyla başlar!
Kaynaklar
- Drveni konstrukciiProf. İng. Tiberie Kirijas
- Suvremene Drvene KonstrucijeProf. Miljenko Haiman
- Design Model For FRP Reinforced Glulam BeamsM. Romani
- Today's GlulamAmerican Wood Council
- Jakost Na MaterijaliProf. Dr. Liljana Atanasova
- Hasslacher GroupAustria
- Piramida D.O.O.Srbija
- Ahşap ve Çelik İnşaat HesaplarıT. Nedim Uluğ, Yalman Odabaşı
- Eurocode 5 (EC5)
- DIN 1052
- Ahşap Binaların Tasarım, Hesap ve Yapım Esaslarına Dair YönetmelikT.C. ÇŞB
- T.C. Ulusal Ahşap Birliği