Depreme dayanıklı modüler çelik ve prefabrik yapı oranının artması son derece önemli

İnşaat Dünyası Dergisi Kahramanmaraş’taki 7,7 ve 7,6’lık depremler sonrası Mart-Nisan 2023 sayısında “Deprem Özel Sayısı” hazırladı. Sektör paydaşlarına ve bilim insanlarına depreme dirençli kentler ve binalar için görüş ve önerilerini sorduk. Dünyadaki en büyük prefabrik çelik yapı üretim tesislerine sahip Dorçe, deprem ülkesi Türkiye’de depreme dayanıklı modüler çelik ve prefabrik yapı oranının artmasının son derece önemli olduğu vurgusu yaptı.

Modüler ve hafif çelik prefabrik yapılar özellikle deprem riski yüksek olan ülkelerde, geleneksel yapı sistemlerine göre çok önemli bir teknoloji olarak öne çıkıyor. Benzer deprem riskine sahip Türkiye’de de mevcut yönetmeliğin revizyonu ile kentsel dönüşümde 4-5 katlı konutlarda ciddi bir alternatif olabilir.

Modüler hafif çelik ve prefabrik yapılar geleneksel çelik yapıların birçok avantajına sahip olmakla birlikte özellikle kentsel dönüşümler sırasında gerekli olan konut ihtiyacının çözümüne, hızlı üretilebilme avantajı ve hafifliği ile çok daha iyi bir alternatif oluşturmaktadır. Özellikle düşük ve orta katlı yapı stoğunun değişiminde Amerika, Meksika, Şili ve Japonya gibi deprem ülkelerinde hafif çelik yapıların kullanımının yaygınlaştırılması için devlet destekli çeşitli projeler yürütülmektedir.

Mevcut yapı stoğunun tamamına yakınını oluşturan betonarme yapıların en güçlü alternatifi olan ve artık sıkça gündeme gelen çelik konstrüksiyondan imal tek veya çok katlı modüler/hacimsel yapıların birçok avantajı bulunmaktadır.   

Türkiye’deki nüfusun %90’inin deprem tehlikesi altında olduğu düşünüldüğünde birçok avantaj barındıran bu yapım teknolojisinin ülkemizde daha yaygın kullanılması amacıyla gerekli adımların bir an önce atılması çok önemlidir.

HAFİF ÇELİK MODÜLER VE PREFABRİK YAPILARIN AVANTAJLARI

• Depreme Dayanım: Çelik yapılarda yapı ağırlığı, betonarme yapılara göre yaklaşık %50 daha az olduğundan yapıya etkiyen deprem kuvveti aynı oranda azalacaktır. Süneklik, elastik davranışın üzerindeki şekil değiştirmelerde enerji yutma yeteneği sağladığından bu özellik dinamik yükler altında önem kazanmaktadır. Tekrarlı yüklemeler altında betonarme yapının tek yönlü ve sınırlı olan enerji yutma yeteneği, her tekrarda azalarak bozulur ve deformasyon oluşmadan kırılma gerçekleşir. Çelik yapıda ise elastik sınırlar aşıldığında, bir başka değişle beklenenin üzerinde yükler yapıya etkidiğinde, çelik yapı elemanları yüksek şekil değiştirme kapasiteleri sayesinde öncelikle şekil değiştirir ve deforme olur. Şekil değiştirme esnasında oluşan enerji yutulur ve etkileyen yükler altında yapı ayakta kalır.
• Fabrika Ortamında Kontrollü İmalat (Endüstriyel İnşaat): Prefabrik modüler çelik binaların sürdürebilirliğine katkı sağlayan bir diğer unsur ise inşaat sürecinin çoğunluğun saha dışında (off-site) / ön-üretimli olarak fabrikalarda kalite kontrol süreçleri eşliğinde gerçekleşmesidir.

Kullanıcıların içerisinde güvenle ve huzurla yaşamaları için tüm aşamaların kontrol edildiğinden nasıl emin olacağına yönelik süreci kalite kontrol özelinde açmak gerekirse;

• Süreç, proje özelinde gerekli yükler hesaplanarak hazırlanmış şartname içeriğine göre belirlenen hammaddelerin fiziksel ve sertifika kontrolleriyle başlar. İmalata girecek olan tüm hammadde girdi kalite kontrol sorumluları tarafından kontrol edilir.
  • Onaylanan hammadde imalatta kullanılmak üzere kaydedilir ve döküm numaraları ile birlikte takip edilmeye başlar.
  • İmalatın ilk aşamasından itibaren teknik resimde belirtilen ölçülerin kontrolleri yapılır.
  • Şekillendirme işlemleri tamamlanmış olan çelik gerek Avrupa ve gerek Amerikan standartlarına uygun imalat metodolojisi ile kaynatılır.
  • Tüm kaynak işlemleri kaynak koordinatörü nezaretinde projeye özel hazırlanmış WPS (kaynak prosedürleri) göre sertifikalı kaynakçılar tarafından tamamlanır.
  • Yapılan kaynakların kontrolü NDT (tahribatsız muayene) uzmanları tarafından tahribatsız muayeneye tabi tutulur ve kaynak kalitesinden emin olunduktan sonra bir sonraki prosese aktarılır.
    • Bu sayede yapı elemanlarını bir arada tutan bağlayıcı kuvvetin dayanımından emin olunmaktadır.
  • Uygun korozyon dayanımına göre belirlenen yüzey hazırlığı ve boya sistemleri uygulaması sonrası boya işleminin kalite kontrolü gerçekleştirilir.
  • Boyanın gerek yapışma dayanımı gerek kırılganlığı gerek yüzey tutunma dirençleri test edilip onaylandıktan sonra bir sonraki kaplama prosesine geçilir.
  • Şartnamede belirtilen yangın dayanımı sağlayan yalıtım malzemeleri ile kaplanan yarı mamuller montajı yapılmak üzere bir sonraki prosese aktarılır.
  • Şartname içeriğinde var olan mekanik ve elektrik testleri de yine aynı fabrika ortamında test edildikten sonra ürün tüm kontrolleri tamamlanmış ve izlenebilirlik sağlanmış şekilde sevke hazır hale getirilir.
  • Bu zincirin herhangi bir halkasının kontrolünün eksikliği tüm yapıyı etkiler. Bu yüzden sektördeki tüm benzer firmaların da bu hassasiyetle çalışması çok önemlidir.

ÜRETİM VE MONTAJ SÜREÇLERİ MÜŞTERİ TARAFINDAN ŞEFFAF DENETİME TABİDİR

Bu süreçler müşteriler tarafından istenildiği zaman denetime uygun şeffaf bir yapıya sahiptir. Bu durumda yapıların kalitesinin kontrolü, yapılar henüz sahaya ulaşmadan, yerinde ikili-üçlü denetimlerle kontrol edilebilmekte ve uygunluğuna karar verilebilmektedir.

Hafif çelik ve modüler yapıların/konteynerlerin/ sahada montaj ve kurulumu ise yine aynı sistematik yaklaşımla farklı kalite kontrol ekibi tarafından güvence altına alınmaktadır. İmalata yönelik tüm kalite kontrol süreçleri tamamlanmış olan yapı elemanlarının yerinde cıvatalı bağlantısı gerektiği durumlarda kullanılacak cıvata ve benzeri bağlantı elemanlarının belirlenen yüksek standartta sertifikaya sahip olup olmadığı hem tedarikçi sertifikaları ile hem de harici yaptırdığımız testlerle güvence altına alınır. Saha montajı tamamlanmış yapılar bu sayede girdi kalite kontrolden sahadaki son kontrole kadar sistematik bir şekilde ISO 9001 standardına uygun şekilde kayıt ve güvence altına alınmaktadır. Süreç boyunca Kalite kontrolün uygun yapılıp yapılmadığına yönelik iç ve dış tetkikler gerçekleşmektedir. Tasarımdan satın almaya, üretimden proje aşamasına kadar tüm ilgililerin süreçleri uygun şekilde takip edip etmedikleri, gerekli düzeltici faaliyetlere yönelik aksiyonların yapılıp yapılmadığı da bu şekilde güvence altına alınmaktadır.

Planlı ve sistematik iş akışı sonrasında gerek işveren ve gerek kullanıcılar, hammadde dahil her bir aşamasının kalite kontrolü kayıt altına alınmış, izlenebilirliği sağlanmış ve yaşanacak en küçük problemde hizmet kolaylığı sağlanmış, içerisinde güvenle yaşayabileceği bir yapıya sahip olmuş olacaktır.

• Daha Düşük Karbon Ayak İzi: Yüksek dayanımlı yapısal çeliklerin kullanımı karbon ayak izini küçültür. Hafif çelik modüler binalar önceden tasarlanmış olması, inşaatın daha kısa sürede yapılması ve ekipman çalışma sürelerinin kısalması, kullanılan tüm malzemelerin dönüştürülebilir olması ve atıkların az olması gibi nedenlerle düşük karbon ayak izine sahiptir.
• Geri Dönüşüm: Çelik, kullanım sonunda defalarca geri dönüştürülebilen ve gücünü kaybetmeyen yegâne yapı malzemelerinden biridir.
• İklim Koşulları: Güncel teknolojiler ve yeni malzemelerle, prefabrik modüler çelik yapılar, her türlü mevsim koşuluna uygun olarak üretilebilmektedir. Yapılarda kullanılan iç yalıtım malzemeleri, projenin gerçekleştirildiği coğrafyanın iklim koşullarına uygun olarak seçilir. Örneğin, Sibirya’daki -50 derecelerden, Afrika’daki +50 derecelere kadar dayanıklı ve sürdürülebilir yapılardır.
• Taşınabilir Ve Sökülüp Yeniden Kurulabilir Yapılar: Prefabrik modüler çelik ve modüler yapılar, fabrika ortamında üretilerek sahaya sevk edilir. Montajı tamamlandıktan ve gerektiği süre boyunca kullanıldıktan sonra farklı lokasyonlarda tekrar kullanılmak için sökülüp bir araya getirilerek kullanıma olanak tanıyan yapı sistemleridir.
• Tak & Çalıştır (Plug & Play): Bir binanın üretiminden nihai montajına kadar tamamen fabrika ortamında tamamlanmasına, sıhhi ve elektrik tesisatları gibi son bağlantı hatlarının hazır şekilde bir veya birkaç ‘modül’ olarak herhangi bir bölgeye gönderilmesine olanak tanıyan yapı sistemidir. Her modül inşa edilmiş ve önceden tamamlanmış, iç ve dış kaplama elemanları duvar panelleri çatı, döşeme, banyolar, mutfak ekipmanları, aydınlatma ile tam olarak donatılmış bir şekilde sahaya sevk edilir. Modüller, sahaya sevk edildikten sonra kullanım amacına göre tek başına ya da birleştirilerek anında kullanıma hazır olmaktadır.

HAFİF ÇELİK MODÜLER VE PREFABRİK YAPILAR VE TÜRKİYE’DEKİ YÖNETMELİKLER

Dünya’da hafif çelik yapıların statik ve depreme karşı tasarımı için takip edilmekte olan standartlardan Kanada, A.B.D. ve Meksika’da resmi olarak kullanılan AISI’nın (Amerikan Iron and Steel Institute) standartları öne çıkmaktadır.

Modüler ve hafif çelik prefabrik yapılar, özellikle deprem riski yüksek olan ülkelerde, geleneksel yapı sistemlerine göre çok önemli bir teknolojik alternatif olmasına rağmen; Türkiye’de, benzer deprem riskine sahip ülkeler kadar yaygınlaşamamıştır. Bununla birlikte yeşil mutabakat ve sürdürülebilir kentler için de iyi bir yapı teknolojisi konumunda olan modüler hafif çelik prefabrik yapılara yönelik Türkiye’deki yönetmelikler hala tam anlamıyla revize olmamıştır.

Resmî Gazete`nin 18 Mart 2018 tarihli ve 30364 Sayılı Mükerrer sayısında, “Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği” ile “Türkiye Deprem Tehlike Haritası ve Parametre Değerleri Hakkında Bakanlar Kurulu Kararı” yayınlanmıştır. 1 Ocak 2019 tarihinde yürürlüğe giren bu yönetmelikle birlikte depreme dayanıklı yapı tasarımı ile ilgili birçok madde değişmiş ve özellikle betonarme ve çelik yapı tasarımı ile ilgili esaslar yurtdışında farklı ülkelerde kullanılan muadil yönetmeliklerle uyumlu bir hale getirilmiştir. Yine bu yönetmelikle hafif çelik yapı tasarımı da kapsam içerisinde değerlendirilmiş ve bu yapı türlerine de ilişkin çeşitli tasarım kriterleri belirlenmiştir. Ancak hafif çelik yapılarla ilgili yönetmelik muadil yönetmeliklerden farklılaşmış ve çok daha muhafazakâr bir yaklaşım sergilemiştir.

Buradan da görüleceği üzere hafif çelik yapım yöntemleri, özellikle kentsel dönüşüm sırasında kullanılabilecek 5-6 katlı konut yapılarında çok ciddi bir alternatif sunmasına karşın yaygın kullanımının önüne yönetmelikler çıkmaktadır. Bu bağlamda mevcut yönetmeliğin revizyona girmesi gerektiği açıktır.

MEVCUT ÇÖZÜM ÖNERİLERİNİN DEĞERLENDİRİLMESİ, ÖZELLİKLE HEPİMİZİN BULUNDUĞU BU HASSAS DÖNEMDE BÜYÜK ÖNEM TAŞIYOR

Açıklanan rakamlara göre, Türkiye’de yaklaşık 1 milyon yeni konut deprem bölgelerinde halkın kullanımına sunulmuş ancak halen değişimi ya da güçlendirilmesi gereken 6,5 milyon konut bulunmaktadır. Bu yapıların tamamının kısa bir sürede yeniden yapılması olası olmadığı gibi gerek ekonomik gerekse de sosyo-kültürel sebeplerle yeniden yapım yerine güçlendirme seçeneği de değerlendirilmelidir. Bu şekilde güçlendirmeye uygun olduğu belirlenen yapılar için güçlendirme projeleri oluşturulmalı ve yine Japonya da çokça uygulanan betonarme yapıların özellikle yatay dayanımlarının arttırılması için çelik elemanlarla güçlendirilmesi yaygınlaştırılmalıdır.

Yeniden yapımına karar verilen yapılar için az katlı yapılarda ivedilikle, çok katlı yapılarda ise mevcut yönetmeliğin güncellenmesi halinde hafif çelik yapı alternatifi mutlaka değerlendirilmelidir. Bununla birlikte yine çok katlı yapılarda çelik ya da betonarme çekirdek etrafına yapılacak hafif çelik yapı sistemi önerisi, yönetmeliğin mevcut haliyle kullanılabilecek bir seçenek olarak karşımıza çıkmaktadır.