Yeni tasarım ve içeriğiyle okurlarıyla buluşan Türkiye’nin en köklü inşaat dergisi olan İnşaat Dünyası dergisi, Türkiye’nin lokomotif sektörü olan inşaat ve yapı sektörünün uluslararası gelişimini ana misyonu olarak görür ve yıllardır ödün vermediği yayıncılık çizgisini sürekli geliştirerek bu misyonu gerçekleştirmeyi hedefler.

Diagrid Sistemler

Özet

Teknolojinin gelişmesi ve ihtiyaçların da değişmesiyle beraber her alanda olduğu gibi mimarlık ve inşaat alanında da yeni gelişmeler olmaya; yeni sistemler, teknolojiler kullanılmaya başlanılmıştır. Bunlardan biri de “Diagrid Strüktür Sistemler” dir. Son dönemlerde yaygın olarak yüksek binaların taşıyıcı sistem ve tasarımlarında kullanılan özgün, yenilikçi sistemler olarak literatüre girmiş olan bu sistemlerin aslında yeni sistemler olmadığı ve tarihte çeşitli yapılarda dünya genelinde kullanıldıkları kaynaklar tarafından bilinmektedir. Bu durumda bu sistemleri günümüz teknolojisiyle geliştirilmiş sistemler olarak söyleyebiliriz. Bu sistemler sayesinde, estetikten ödün vermeden, daha sağlam ve daha hafif strüktürler elde edilebilmektedir.

İnşa edilebilirlik konusu diagrid sistemlerde çok önemli bir konudur. Bunun sebebi, diagrid sistemlerin düğüm noktalarının geleneksel sistemlerdeki düğüm noktalarından daha karmaşık olmasıdır. Bu nedenle hesaplamaların sıfır hatasız yapılması ve testlere tabi tutulmaları gerekmektedir. Bu hesaplamalar için mevcut bilgisayar yazılımlarının yanı sıra, yeni tasarlanan karmaşık strüktürler için de yeni yazılımlar yaratılabilmektedir. Bu bağlamda bilgisayar destekli tasarım ön plana çıkmakta ve birçok test de bilgisayar yazılımları desteği ile yapılmaktadır.

1.GİRİŞ

Bu sistemler, özellikle Londra’daki 30 St. Mary Axe ve New York’taki Hearst Headquarters binalarındaki uygulamasından sonra dünya genelinde popüler olmaya başlanmıştır. Ayrıca, 437 metrelik The Guangzhou International Financial Center (Çin), 555 metre yüksekliğe sahip Lotte Super Tower (Seul), Bank of China Tower (Hong Kong), Capital Gate Tower (Abu Dhabi), CCTV Headquarters (Beijing), Cybertecture (Mumbai), Macquarie Bank (Sydney), Technosphere (Dubai) vs. olarak popüler örnekler arttırılabilir.

Bugün bu sistemlerin yüksek binalarda bu kadar yaygın kullanımının sebebi, yapısal etkinliklerinin yanı sıra estetik olarak da son derece göze hitap eden sistemler olmalarıdır.

Yüksek yapılardaki strüktür tasarımı, genellikle yanal rijitlik göz önünde bulundurularak düşünülür. Geleneksel yüksek yapılara göre, diagrid sistemler diyagonalleri sayesinde, yanal yüklere karşı daha rijittirler ve daha verimli çalışırlar.

Geleneksel sistemlere göre, yüksek yapılarda diagrid strüktürün inşası daha zordur. Uygulama öncesi maksimum hesaplama özeni ve uygulama sırasında da maksimum dikkat isteyen bu sistem, diğer sistemlere nazaran yeni bir sistem olduğu için diagridlerin birleşim yerlerinin montajı geleneksel sistemlere göre daha karmaşıktır.

Diagrid sistemler, 1960’lardaki “çapraz tüp (braced tube) sistemlerinin günümüz teknolojisi ile geliştirilmiş hali olarak düşünebilir. Bu sistemler benzer strüktür verimliliğine sahiptirler ancak günümüzde teknoloji ve malzeme biliminin gelişmesiyle beraber, diagrid sistemlerin daha avantajlı olduğu, uygulama örneklerinin artmasıyla da ortadadır. Günümüzde materyal bilimindeki hızlı gelişme ile daha yüksek dayanımlı malzemeler kullanılması bu strüktürler için önemli bir avantajdır. Diagrid strüktürler, dikey kolonlar olmadan muhteşem bir strüktür verimliliği sağlar. Ayrıca mimariye yeni bir estetik strüktür de kazandırır. Bu strüktüre sahip yapılar, aynı zamanda cephesinin seçkinliği ile kentsel bir unsur olma özelliği de taşırlar.

2.TANIMLAR

2.1.Diagrid Sözlük Anlamı

İsim: (British) Metal veya beton kirişlerin diyagonal olarak kesişmesiyle şekillenmiş binalarda destekleyici iskelet sistemlerdir. Çıkış noktası: 1940’lar…

2.2.DİYAGONAL TASARIM (DİAGRİD DESİGN)

İki sözcüğün ve anlamlarının karışımından türetilen yeni bir sözcük olan diagrid; çapraz kirişlerle desteklenen üçgensel bir strüktür ile büyük/yüksek binaların inşası için geliştirilmiş bir tasarım şeklidir.

2.3.DİAGRİD’İN KÖKENİ

Bu teknoloji, aslında yeni bir teknoloji değildir. Diyagonal strüktürün kökeni bir Rus dâhisi olan Vladimir Shukhov’a dayanır.

Pek çok farklı alanda kullanılan yenilikçi analitik metotlara öncülük eden Shukhov, erken dönem Sovyet Rusya konstrüktivizmine kalıcı bir miras bırakmıştır.

18. ve erken dönem 19. yüzyılın ileri gelen mühendis ve matematikçisi olarak Shukhov, hyperboloidi keşfederek bugünün diyagonal strüktürlerine zemin hazırlamıştır.

Diagrid sistemlerdeki fikirler ve strüktürel etkilerin özünün diğer disiplinlerin yanı sıra havacılık sektöründen/uçak sanayiden de geldiği varsayılmaktadır.

Bu tür strüktürlere, Londra’da, 70-80’lerde çoğu otopark yapılarında rastlanabildiği gibi Avrupa’da değişik yerlerde de çokça rastlanabilir.

2.4.DİAGRİD SİSTEMLER VE PARAMETRİK MODELLEME

Diagrid sistem, düz veya kıvrımlı üçgensel kirişleri ve yatay halkaları bir araya getirerek yüksek yapıların cephelerini saran ama aynı zamanda da onun daha sağlam ve hafif bir yapı olmasını sağlayan ve teknolojinin verdiği tüm olanakları ayrıntısına kadar kullanan devrimci bir strüktür sistemidir. Bu sistemlerin tasarım aşamasında en önemli faktör bilgisayar destekli tasarımdır. Çünkü diagrid sistemler bütün olarak çalışan, hata kabul etmeyen ve en küçük hesabın bile yapılması gereken sistemlerdir.

Diagrid sistemler, günümüz teknolojilerinde ve dünya genelinde genellikle parametrik modelleme ile projelendirilmektedir. Günümüz parametrik modelleme programları, geleneksel bilgisayarlı modelleme programları uygulamada kesin sonuçlar veremediğinden, yeni programlama dilleri geliştirilerek hataya mahal vermeyecek hesaplama inceliklerinde tasarlanmışlardır.

3.TASARIM METODOLOJİSİ

Bir diagrid strüktür zemin üzerinde dikey bir konsol kiriş olarak modellenir ve tekrarlayan diagrid desenine göre modüller içerisinde uzunlamasına bölünmüştür. 4.ÇELİK DİAGRİD STRÜKTÜRÜN KONSTRÜKSİYONU

4.1.DİAGRİD SİSTEMLERDE DÜÐÜMLERİN KONSTRÜKSİYONU

Yapılabilirlik, diagrid strüktürlerde çok önemli bir konudur çünkü diagrid strüktürlerin birleşim yerleri daha karmaşıktır ve de geleneksel sistemlerinkinden daha pahalıdırlar. Şantiye işini azaltmak için, düğüm elemanlarının prefabrikasyonu gereklidir. Diagrid yapısal sistemin üçgen konfigürasyonu nedeniyle, rijit bağlantı düğümleri gerekli değildir ve cıvataları kullanarak pin bağlantıları şantiyede daha rahat yapılabilir.

Yapı formu düzensiz hale geldikçe, daha iyi inşa edilebilirlik için uygun inşaat modülleri oluşturmak da zorlaşır. Her ne kadar, bugünün CAD/CAM teknolojisini kullanarak, herhangi bir karmaşık şekilli inşaat modülü üretmek mümkün olsa da, bu en ekonomik çözüm değildir. Yapı modüllerini nispeten düzenli yapmak ve herhangi bir düzensizlik sağlamasın diye evrensel bağlantılar tasarlamak bir yaklaşım olabilirken, bir başka taraftan düzensiz bina formundan bir düzen çıkarma ve daha sonra bu çıkarılmış düzenden bina formunu ayarlama da bir yaklaşım olabilir.

4.2.DİAGRİD SİSTEMLERDE CEPHE KONSTRÜKSİYONU

Genel kullanımda dikdörtgen şekilli giydirme cephe üniteleri ile kaplanmış olmalarına rağmen, diagrid strüktürlerin aynı zamanda üçgen, elmas veya paralel kenar şekilli giydirme cephe üniteleriyle de kaplandıkları görülmektedir.

Örneğin, Londra’daki Swiss Re binası ile Abu Dhabi’deki Capital Gate Tower da elmas şekilli giydirme cepheler kullanılırken, NewYork’taki Hearst Headquarters binasında dikdörtgen şekilli giydirme cepheler kullanılmıştır. Giydirme cepheler, onları fiziksel olarak destekleyecek şekilde bina strüktürü ile bütünsel olarak tasarlanmalıdır.

Başka bir önemli konu ise, rüzgâr yüklerinin birincil olarak yapı cephelerindeki etkisini kontrol etmek ve ona göre tasarımlar yapmaktır. Diagrid strüktürlerdeki dik olmayan giydirme cephe üniteleri, performans ve estetik etkiler için, dikkatli tasarım ve inşa stratejileri gerektirmektedir.

5. DİAGRİD SİSTEMLERİN BAŞLICA AVANTAJ VE DEZAVANTAJLARI

5.1.DİAGRİD SİSTEMLERİN AVANTAJLARI

• İçeride ve dışarıda çoğunlukla kolon bulunmaz, açık, net, eşsiz kat planları oluşturulur.

• İç mekanda kolon olmamasından dolayı bol miktarda gün ışığı alınır.

• Yaklaşık olarak 1/5 oranında kullanılan çelik miktarının azaltılması mümkündür.

• Basit inşa teknikleri (hala mükemmelleştirilmeye ihtiyaçları oldukları halde)

• Malzemelerden maksimum faydalanma

• Estetik ve etkileyici yapılar

• Diagrid sistemlerde kullanılabilecek çok çeşitli malzemeler vardır;

– çelik (hem çekmeye hem basınca yüksek dayanımı nedeniyle en çok uygulanan malzemedir)

– ahşap

– beton/betonarme

• DiaGrid, kat planı özgürlüğü sağlar

• DiaGrid bir strüktüre sahip kat planı ve dış çevresi nispeten statiktir. (döşeme plakası yerleşim içindeki hareketine bağlı)

• Kat planlarında kolon olmamasının yanı sıra bu servis çekirdeği için geçerli değildir. Diagrid sistem kullanılmış bir yapıda, servis çekirdeğinin yerçekimi kuvvetinden başka herhangi bir yükü taşımasına gerek yoktur, bu nedenle de dengede olabilir.

• Böylece geniş, ferah alan sağlanarak alandan da tasarruf edilir.

• Form diagrid strüktürden türetilebilir ya da diagrid, zorunluluk dışında, formdan türetilebilir.

5.1.DİAGRİD SİSTEMLERİN DEZAVANTAJLARI

• DiaGrid sistemlerin yapım maliyeti yüksektir.

• Her ne kadar gelişen bilgisayar teknolojileri olsa da, hatasız ve düzgün işler için, bilgisayarlı tasarımı uğraş isteyen bir iştir.

• Prefabrikasyon ile kolaylık sağlansa da, diagrid strüktürlerin düğüm noktalarının montaj zorluğu sıkıntı yaratmaktadır.

• Diagrid parçaların prefabrikasyonu zaman alır.

• Sınırlı malzeme kullanımı- günümüzde sadece çeliğin etkin kullanımı mevcuttur.

• Bu sistem uzmanlık gerektiren bir sistem olduğundan, kalifiye kişi ve şirketler bulmak güçtür.

7.SONUÇ

Diagrid strüktür, bugün dünya çapında yüksek binalar için yaygın olarak kullanılan bir sistem olmuştur. Strüktürün eşsiz bileşimsel niteliği, yüksek yapılar için, muhteşem yapısal verimlilik ve kentsel bağlamda var olabilecek estetik potansiyel sağlar. Yüksek binalarda diagridlerin strüktür verimliliği, optimum gridal geometriye sahip olmak için onları konfigüre ederek, maksimum düzeye çıkarılabilir. Karmaşık düğüm noktalarına bağlı olarak, bir diagrid yapının inşası zor olsa da, inşa edilebilirliği uygun prefabrikasyon yöntemleriyle geliştirilebilir bir sistemdir. Ayrıca, yaygın olarak kullanımı yüksek yapılar ve gökdelenler olmasına rağmen, olağanüstü estetiği ve sağlamlığı ayrıca alandan da tasarrufu sayesinde, gelecekte geniş ve nispeten daha alçak yapılarda kullanımının da yaygınlaşacağı öngürülmektedir.

Avantajlarının dezavantajlarından fazla olmasıyla, bu strüktürlerin günümüzde mimarlar ve mühendisler tarafından daha çok tasarlanmaları ve uygulanmalarının sağlanacağı ve bu sayede zaman içinde geliştirilerek gelecekte daha da iyi teknolojilerle daha rahat ve çeşitli uygulamalarda boy gösterecekleri söylenebilir.

REFERANSLAR

Moon, K., “Design and Construction of Steel Diagrid Structures”, School of Architecture, Yale University, New Haven, USA

Moon, K. (2008), “Optimal Grid Geometry of Diagrid Structures for Tall Buildings”, Architectural Science Review, 51.3, pp. 239-251.

Özden O., “Sayısal Mimarlık Uygulamalarının Yapım Süreçlerinin İrdelenmesi”, Dokuz Eylül Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, Yapı Bilgisi Bölümü, Mimarlık Anabilim Dalı, Mart, 2011, İzmir

Maria E. Moreyra Garlock , “A Social and Multi-dimensional Exploration of Structures”, Department of Civil and Environmental Engineering, Princeton University, Güz 2010

Ian McCain, “Diagrid tehnologija.pdf”

http://www.dsg.fgg.uni-lj.si/dubaj2009/images/stories/Diagrid%20tehnologija.pdf

Fedun, Bill. “SwissRe.pdf.”

Dominic M., “SwissRe’s Building, London.” 04-10-06.

Jantz, Dirk H. “30 St. Mary Axe/Swiss Re Headquarter, London.” 14.4.2005.

İNTERNET KAYNAKLARI:

[1]http://thedesigninspiration.com/articles/high-tech-cybertecture-egg-office-building/

[2]http://spfaust.wordpress.com/2012/05/22/daringly-engineered-cctv-tower-beijing-opens-after-10-years/

[3]http://forum.donanimhaber.com/m_65711386/tm.htm

Resimler Google Görsellerden alınmıştır…