Plastik Boşluklu Kirişsiz Döşeme Sistemi Nedir?



1. GİRİŞ

Betonarme 1850’li yıllarda ortaya çıkmaya başlamıştır. Hollandalı ünlü mimar, Hendrik PetrusBerlage, 165 yıllık geçmişe sahip betonarmeyi 1922 yılında; “Betonarme, malzeme alanındademirden sonraki önemli, beklide en önemli, olan buluştur” diye tanımlamıştır [1]. Günümüzdekiyapılarda yaygın olarak kullanılan betonarme taşıyıcı sistemi çelik, ahşap ve kompozit taşıyıcısistemlere göre daha çok tercih edilmektedir. Bunun sebebi ise betonarmenin daha dayanıklı vedaha ekonomik olmasıdır. Yapılardaki taşıyıcı sistem elemanı olan betonarme döşemelerigeleneksel betonarme döşeme sistemleri ve yeni nesil betonarme döşeme sistemleri olarak ikiyeayrılabilmektedir.

Geleneksel döşeme sistemlerin en büyük dezavantajı ise büyük açıklıkların geçebilmesindeağırlığının fazla olmasıdır. Bu problemi ortadan kaldırmak için geliştirilen yeni nesil döşemesistemleri geleneksel döşemelere göre %35 oranından daha hafiftir. Yeni nesil döşeme sistemi olanplastik boşluklu kirişsiz döşeme sistemi üzerinde yapılan çalışmalarda bu sistemin büyük avantajlarsağladığı görülmektedir [2].

Plastik boşluklu kirişsiz döşeme sistemleri hakkında en kapsamlı araştırmalar [3-6] tarafındanyapılmıştır. Bu çalışmalarda plastik boşluklu kirişsiz döşeme sisteminin eğilme etkisinde, kesmedayanımı, zımbalama dayanımı, rijitliği, dinamik yükleme altındaki frekanslar, ses ve ısı iletkenliğiaraştırılmıştır. Plastik boşlukları döşemenin yanı sıra, perde ve tünel kalıp sisteminde kullanarakdavranışlarını incelemiştir [7].

Yeni nesil döşeme sisteminin, İlk uygulama projesi 1999 yılında Bubbledeck firması tarafındanHolanda’nın Rotterdam şehrinde Millinyum Tower binasına uygulanmıştır [8]. Dünya’da plasticboşluklu kirişsiz döşeme sistemlerin uygulandığı projelerden birkaç örneği ise KolumbiaÜniversitesi Eğitim ve Araştırma Hastanesi (2014), Freiburg Üniversitesi Kütüphanesi (2013), ParkRoyal-Singapur (2012), WestLink – Zurich (2012), FH Kampüsü – Viyana (2009), Walfer AlişVeriş Merkezi-Lüksamburg (2008), Sogn Arena-Oslo (2007), City Hall- Glostrup(2004),Millinyum Tower-Rotterdam(1999) vd. olarak verilebilir [13,14].

Bu çalışmada, plastik boşluklu döşeme sistemleri hakkında bir sentez çalışması yapılarak uygulama,avantaj ve dezavantajları tartışılmıştır.

2. GELENEKSEL BETONARME DÖŞEME SİSTEMLERİ

Döşemeler, iki boyutlu yatay taşıyıcı sistem elemanlarıdır. Taşıdıkları hareketli ve sabit yüklerikirişlere ve çevre duvarlarına iletmektedir. Döşeme tipine bağlı olarak bazı durumlarda yükleridoğrudan kolonlara da aktarmaktadır. Mesnet ve kenar açıklık durumuna göre bazen tek doğrultudabazen ise çift doğrultuda çalışmaktadırlar [9]. Literatürde betonarme döşemeler kirişli plakdöşemeler, kirişsiz (mantar) döşemeler, dişli (nervürlü) döşemeler ve kaset döşemeler olaraksınıflandırılmaktadırlar [10]. Buna göre döşeme tipi seçiminde etkili olan parametreler şu şekildeözetlenebilmektedir [11].

Mühendislikte Yeni Teknolojiler (MYT-2015)/Bayburt

  • Bölgenin deprem durumu,

  • Döşemenin maliyeti,

  • Geçilecek açıklık miktarı,

  • Etkiyecek yük miktarı ve çeşidi,

  • Yapının kullanım amacı

  • Yapının plan geometrisi,

  • Taşıyacağı eşya ve cihazların hassasiyeti,

  • Teknik personelin bilgi ve becerisi,

  • Konsol döşemenin varlığı:


2.1. KİRİŞLİ PLAK DÖŞEMELER

Mesnetleri kirişler veya hatıllardan oluşan kirişli plak döşemeler en çok tercih edilen betonarmedöşeme tipidir (Şekil 1). Bu döşemeler 9 m açıklığı kadar ekonomiktir, depreme karşı dayanıklılıkaçısından ise en dayanıklı döşeme sistemidir. Bunun sebebi ise döşemenin sürekli ve hafifolmasından kaynaklanmaktadır [12].

Şekil 1. Kirişli plak döşeme
2.2. KİRİŞSİZ (MANTAR) DÖŞEMELER

Kolonların üzerine oturan rijit bir plaktan oluşan kirişsiz döşeme sisteminin en büyük avantajı isemimari açıdan kirişlerin kat yüksekliğini azaltma probleminin olmamasıdır (Şekil 2). Özellikleticari ve işyerleri gibi etkin kullanım kat yüksekliğinin istendiği yerlerde tercih edilmektedir. Bu tipdöşemelerde kolon ve döşeme birleşim bölgesinde zımbalama problemi ortaya çıkmaktadır [11].

Şekil 2. Kirişsiz(mantar) döşeme

Mühendislikte Yeni Teknolojiler (MYT-2015)/Bayburt

2.3. DİŞLİ (NERVÜRLÜ) DÖŞEMELER

Dişli döşemeler, ana kirişlerin yanı sıra küçük kesitli kirişler ve ince plaktan oluşan döşemesistemidir. Düşey taşıyıcı elemanlar ana kirişlerle bağlandıktan sonra döşeme açıklığın içineyerleşen küçük kesitli kirişler ile döşemenin rijitliği artırılmakta ve büyük açıklıkların geçilmesisağlanmaktadır (Şekil 3). Bu tip döşemede açıklık kesitlerin taşıma gücüne etkisi fazla olmayançekme bölgesindeki betonun kaldırılmasıyla döşeme sistemi hafiflenmekte, ekonomikliğin yanı sırayapının hafiflenmesiyle depremden gelen yük de azaltmaktadır [9]. Son yıllarda kullanılan, kirişlerarası boşluklar tuğla, bimeks ve strafor gibi malzemelerle doldurulan döşeme sistemine ise asmolendöşeme denilmektedir. Bu döşemenin en büyük dezavantajı ise kirişler arası süreksizlik depremsırasında rijit diyafram hareketinin tam olarak yapamamasıdır [1].

Şekil 3. Dişli (nervürlü) döşeme2.4. KASET DÖŞEMELER

Büyük açıklığın geçilmesi istenen sinema salonu, otopark vb gibi yerlerde 15-25m’ye kadar açıklığıgeçebilmektedir. Dişli döşemelere benzeyen kaset döşeme sisteminde ise her iki doğrultudabirbirleriyle kesişen tali kirişlerden oluşmaktadır (Şekil 4). Tali kirişler ana kirişlere oturmakta vebu kirişlerde büyük burulma momentleri oluşmasından dolayı genişlikleri büyümektedir. Busistemin en büyük dezavantajı ise çok ağır olmasıdır, dolaysıyla her iki yönde rijit perdelereoturtması depreme dayanıklılığını artırmaktadır [1].


Şekil 4. Kaset döşeme

Mühendislikte Yeni Teknolojiler (MYT-2015)/Bayburt

Döşeme tipi seçiminde yukarıda anlatılan parametreler göz önünde bulundurarak proje tipine veekonomiklik derecesine tasarım aşamasında karar verilmektedir. Tüm döşeme tiplerin kendine aitavantajları ve dezavantajları vardır, proje mühendisi tasarım sırasında bir optimizasyon analiziyaparak karar vermesi gerekmektedir. Projenin durumuna bağlı olarak birçok yerde karma döşemesistemleri de kullanılmaktadır.

3. YENİ NESİL DÖŞEME SİSTEMLERİ

Günümüzde özellikle ticari ve endüstri yapılarda büyük açıklıkların geçilmesi gerekmektedir.Geleneksel betonarme sistemleri ile büyük açıklıkların kirişli ve kaset döşeme sistemleri ilegeçilebilmekte, fakat bu sistemlerde açıklık arttıkça kiriş derinliği artmakta, yapı ağırlaşmakta venet kat kullanım yüksekliği de azalmaktadır. Estetik açıdan derin kirişler yapının mimarisinibozmakta ve kirişsiz (mantar) döşemelerde ise zımbalama problemi ortaya çıkmaktadır. Buproblemleri ortadan kaldırmak için yeni nesil döşeme sistemleri 2000’lı yılların başlarında gelişenteknoloji yardımıyla ilk kez Bubbledeck ve Cobiax firmaları tarafından geliştirilmiştir. Geliştirilenyeni nesil döşeme sisteminde 18-45cm çapında içi boş küresel plastikler döşemenin üst ve altdonatının arasına yerleştirilmektedir (Şekil 5-6 ). Günümüzde yaygın olarak kullanılan bu tipdöşeme sistemi ABD, Almanya, Avusturya, Hollanda, İsviçre, İran, Lüksemburg, Malezya,Polonya, Singapur, Türkiye ve birçok ülkede çeşitli projelerde uygulanmaktadır [13].

Şekil 5. Cobiax firmasının yeni nesil döşeme sistemi detayı [13].

Şekil 6. BubbleDeck firmasının yeni nesil döşeme sistemi [14].145

Mühendislikte Yeni Teknolojiler (MYT-2015)/Bayburt

Yeni nesil döşeme sisteminin pilot uygulamaları 1997-2003 yılları arasında yapılmıştır. Cobiaxfirması tarafından ilk uygulama projesi 2004 yılında Almanya’nın Tornesch şehrinde BürogebäudePharmatechnik binasına uygulanmıştır [15]. Geçilecek açıklığın ve döşemen kalınlığın durumunagöre plastik boşluğun çapı da değişmektedir. Bubbledeck ve Cobiax firmaların uygulamalarındafarklılıklar olmasına rağmen genel çalışma prensibi benzemektedir. Fakat Cobiax sisteminde plastikboşluk elemanı sehpalar arasına yerleştirilmekte, Bubbledeck sisteminde ise alt ve üst donatıarasında donatıdan bir makas oluşturarak plastik boşluklu toplar bunların arasınayerleştirilmektedir.

4. PLASTİK BOŞLUKLU KİRİŞSİZ DÖŞEME SİSTEMLERİ

Plastik boşluklu kirişsiz döşeme sistemleri yeni nesil döşeme sistemleri olarak da bilinmektedir.Cobiax ve Bubbledeck firmaları yaygın olarak uygulayan bu sistemde 20 m’ye varan açıklıklarkolonsuz olarak geçebilmekte, kolon oranında %40 kadar azalış olmaktadır [16]. Döşeme plağıniçine yerleştirilen plastik boşluklar döşeme açıklığına bağlı olarak çapı değişmektedir (Şekil 7).Döşeme içine yerleştirilen bu plastik toplar sayesinden döşemenin ağırlığı mantar döşeme ağırlığınagöre %35 oranında hafiflemektedir. Dolaysıyla kolonlara gelen kuvvetlerde azalma olmakla beraberenkesitleri küçülmektedir [2].

Şekil 7. Cobiax firmasının plastik boşluklu döşeme sistemi [2].

Eğilme etkisinde plastik boşluklu kirişsiz döşeme mantar döşemeye çok yakın bir davranışsergilemektedir. Şekil 8’de görüldüğü gibi basınç bölgesi plastik boşluğun üstünde kalmakta,plastik boşluğun olduğu yerdeki betonun çekme dayanımına herhangi bir etkisi olmadığından fazlaağırlığı ortadan kaldırılmakta ve döşeme hafiflenmektedir. Dolaysıyla plastik boşluklu kirişsizdöşeme sisteminin maksimum direnme momenti normal betonarme döşemelerdeki gibiyönetmeliklerde belirtilen metotlarla hesaplanabilmektedir [2].

Betonarmenin içine yerleştirilen plastik boşluklar döşemenin rijitliğini azaltmakta, normal kirişsizbetonarme döşeme gibi rijit diyafram hareketini de gösterememektedir. Fakat bu azalış çok önemlibir oranda olmadığı ispatlanmakta, rijitlik azalması döşeme plak kalınlığı ile değişim göstermekteve bu değer %6-%11 arasında değişmektedir [2].

Mühendislikte Yeni Teknolojiler (MYT-2015)/Bayburt

Şekil 8. Plastik boşluklu kirişsiz döşemede eğilme moment etkisi [2].

Plastik boşluklu döşemelerde kesme dayanımı aynı kalınlıktaki mantar döşemenin %10’una kadarolduğu gösterilmiştir. Fakat kolon döşeme birleşim bölgesindeki zımbalama ise mantar döşemedençok daha fazladır. Kolon döşeme birleşim bölgesine plastik boşluklar yerleştirilmemektedir. Şekil9’de görüldüğü gibi zımbalama alanı tamamen betonarme olmakta, döşemenin hafiflemesindendolayı kolona gelecek olan normal kuvvet azalmakta, dolaysıyla zımbalama dayanımı mantardöşemeye göre daha yüksek olmaktadır [6].

Şekil 9. Plastik boşluklu kirişsiz döşeme-kolon birleşim bölgesi

Plastik boşluklu döşeme sistemin yangın dayanımı ise hemen hemen mantar döşeme ile aynıdır,bunun sebebi ise plastik topların üst ve alttan beton örtüsünün içine kaldığı için yangınlarda zarargörmemektedir. Ses ve ısı yalıtımı açısında bu sistemin en büyük avantajı ısı iletkenlik katsayısınındüşük olmasıdır [2].

Mühendislikte Yeni Teknolojiler (MYT-2015)/Bayburt

Plastik boşluklu kirişsiz döşeme sistemleri ile ilgili yapılan çalışmalar giriş bölümünde verilmiştir.Fakat üç boyutlu deprem performans analizi, döşemenin içinde farklı boşlukların olduğu sistemler,darbeye karşı dayanıklılığı gibi parametrelerini belirleyen yeterince çalışma henüz yapılmamıştır.

5. SONUÇ VE ÖNERİLER

Günümüzde özellikle ticari ve endüstri yapılarda büyük açıklıkların geçilmesi gerekmektedir.Geleneksel betonarme sistemleri ile büyük açıklıkların kirişli ve kaset döşeme sistemleri ilegeçilebilmekte, fakat bu sistemlerde açıklık arttıkça kiriş derinliği artmakta, yapı ağırlaşmakta venet kat kullanım yüksekliği de azalmaktadır. Estetik açıdan derin kirişler yapının mimarisinibozmakta ve kirişsiz (mantar) döşemelerde ise zımbalama problemi ortaya çıkmaktadır. Plastikboşluklu döşeme sistemlerin geliştirilmesiyle bazı avantajlar elde edilebilmektedir. Plastik boşlukludöşeme sistemlerin avantajları ve dez avantajlarından bazıları aşağıda verilmiştir.

  • Düz bir yüzey elde edilmekte, derin kirişler gibi yapının estetiğini bozan herhangi bir engeloluşturmamaktadır.

  • Plastik boşluklu döşeme sistemi aynı kalınlıktaki mantar döşeme sistemine göre %35 dahahafiftir. Dolaysıyla deprem sırasında yapıya gelecek olan yatay yükte önemli derecede birazalma oluşturmaktadır.

  • 20 m’ye kadar açıklık, plastik boşluklu döşeme sistemi ile geçilebilmektedir.

  • Kolon enkesitlerinde %40 oranında azalma sağlayabilmektedir.

  • Ses ve ısı yalıtımı açısından normal döşemelerden daha üstün bir performans

    göstermektedir.

  • Kaset ve dişli döşemelere göre ise daha kolay bir işçiliğe sahip plastik boşluklu kirişsiz

    döşeme sisteminde beton sarfiyatı da azalmaktadır.

  • Kesme dayanımı aynı kalınlıktaki mantar döşemenin ancak %10’u kadardır.

  • Rijitliği normal betonarme döşemelere göre %6-%11 oranında daha düşüktür. Dolaysıyla

    rijit diyafram hareketini geleneksel betonarme döşemeler gibi sergilememektedir.

    Plastik boşluklu kirişsiz döşeme sistemlerin avantaj ve dezavantajları göz önünde bulundurarakprojelendirme sırasında optimizasyon analizleri yapıldıktan sonra, bu döşemenin uygunluğuprojenin durumuna göre proje mühendisi tarafından karar verilmesi gerekmektedir.


6. KAYNAKLAR
[1] Topçu, A. Betonarme II, Eskişehir Osman Gazi Üniversitesi, 2015,http://mmf2.ogu.edu.tr/atopcu/index_dosyalar/Dersler/Betonarme2/Sunular/Betonarme_2_5.pdf.
[2] Cobiax Technologies AG,2010, Engineering Manuals, Version 1.0-2010-EC • Page 15/28
[3] Schnellenbach-Held, M. ve Aldejohann, M., Biaxial hollow slabs, theory and tests , Betonwerk + Fertigteil-Technik,10/2005, Seiten 50–59
[4] Abrahmski, M., Albert, A., Pfeffer, K., ve Schnell, J., “Experimental and Numerical Investigation of the Load-Bearing Behaviour of Reinforced Concrete Slabs Using Spherical Void Formers”, Beton-und Stahlbetonbau 6, 105.Jahrgang, Juni 2010. Mühendislikte Yeni Teknolojiler (MYT-2015)/Bayburt

[5] Wolski, L., Natural frequency of Cobiax ® flat slabs, MSc in Civil and Structural Engineering, Coventry UniversitySeptember, 2006.

[6] Albrecht, C., Albert, A., Pfeffer, K., Schnell, J., Design and construction of two-way spanning reinforced concreteslabs with flattened rotationally symmetrical void formers, Concrete and Reinforced Concrete Construction107 (2012), Issue 9.

[7] http://www.bubbledeck.com/(Erişim tarihi:24.02.2015)

[8] Arslan,M.,H., Öztürk, M., Kaltakcı, M.Y., Arslan, H.D., ve Korkmaz, H.H., Dairesel Kesitli Plastik MalzemeKullanarak Üretilen Betonarme Elemanlar Üzerine Bir İrdeleme, 6th International Advanced Technologies Symposium(IATS’11), 16-18 May 2011, Elazığ, Turkey.

[9] Celep, Z., BETONARME YAPILAR, Beta Dağıtım, İstanbul 2011.
[10] TS500, Betonarme Yapıların Hesap ve Yapım Kuralları, 2000, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara.[11] Doğangünü, A., BETONARME YAPILARIN HESAP VE TASARIMI, Birsen Yayınevi, İstanbul 2010.[12] ACI 318-05 Building Code Requirements for Structural Concrete Reinforced Concrete, 2005.
[13] http://www.cobiax.com/technology(Erişim tarihi:25.08.2015)
[14] http://www.bubbledeck.com/(Erişim tarihi:15.09.2015)
[15] http://www.cobiax.com/projects(Erişim tarihi:20.09.2015)
[16] http://www.palcotek.de/cobiax/en/cobiaxTechnology.php(Erişim tarihi:20.09.2015)

[17] IdeCADStatik Version 7.022 (2013)Ideyapi, İstanbul. 

Yorumlar
* Bu e-posta internet sitesinde yayınlanmayacaktır.