Hafif Çelik Yapı Sistemlerinin Deprem Performansları

Yaşanan büyük depremlerden sonra ülkemizde çok yaygın biçimde kullanılan ağır kâgir ve betonarme karkas bina modellerine alternatif olabilecek farklı yapı sistemleri ve inşaat uygulama teknikleri gündeme gelmiştir. Bunlardan bir tanesi de hafif çelik yapı elemanları ile imal edilen çelik binalardır.

Bu makalemizde hafif çelik yapı sistemleri ve onların deprem performanslarını mercek altına alacağız. Öncelikli olarak gerek sektör gerekse de kullanıcılar tarafından merak edilenleri kısaca cevaplayalım…

Hafif Çelik Yapı Ne Demek?

Ön üretimli galvaniz kaplı hafif çelik profil yapı elemanlarından oluşan, kolon, kiriş, karkas duvar panelleri, diagonal bağlantılar, çatı makası ve döşeme kirişlerinin kuvvet etkilerine karşı birlikte çalıştığı, profillerin birbirine özel vida, perçin, bulon gibi bağlantı elemanları ile eklendiği, yapılar, hafif çelik yapılar olarak tanımlanmıştır. Homojen özellikteki bu yapılar çok sünek olurlar ve genel olarak iki katı geçmezler.

Çelik Evler Sağlam mı?

Çelik evler hafif ve sünek (esnek) oldukları için statik ve dinamik etkilere karşı son derece sağlam yapılardır.

Çelik mi Yoksa Betonarme Evler mi Daha Sağlamdır?

Her iki yapı sisteminin de birbirlerine karşı üstünlükleri olmakla beraber deprem kuvvetleri karşısında çelik yapılar daha iyi performans göstermektedirler.

Çelik Ev Paslanır mı?

Korozyon (paslanma) problemleri görülmekle beraber, kurallara uygun kaliteli işçilik ve galvanizli (erimiş çinko banyosu olup, paslanmazlığı sağlar) çelik profillerle üretilen çelik karkas yapılar bakımsız bırakılmayıp doğru su ve ısı izolasyonu uygulandığında korozyonla baş edebilirler.

Hafif Çelik Evler Rüzgârdan Etkilenir mi?

Rüzgâr gibi dinamik tesirlerden etkilenmekle beraber, yerinde rüzgâr bağlantıları ve doğru yalıtım tekniği uygulandığı takdirde yapı titreşimleri algılanmaz ve bu evler rüzgârla birlikte soğuğa/sıcağa karşı direnirler.

Çelik Evler Ne Kadar Sürede Yapılır?

Tahmini olarak yapının yüksekliği ve özelliklerine göre çelik evlerin inşaatı 2-3 ay sürebilmektedir.

Hafif Çelik Evler Nerelerde Kullanılırlar ve Kaç Kata Kadar Yapılırlar?

Özellikle Kanada, ABD gibi Kuzey Amerika ve bazı Avrupa ülkelerinde yaygın olarak üretilen hafif çelik yapılar ülkemizde de kullanılmaktadır.

Kent dışı alanlarda, yazlık amaçlı ve hafta sonu villa tarzı bağımsız yapı üretimlerinde görülmekle beraber, son dönemde 2 katı geçmeyen eğitim, sağlık, ticari fonksiyonlu yapılar da hafif çelik malzemeyle üretilmektedir. İstenirse, daha ağır çelik yapı elemanlarıyla desteklenmek suretiyle 3-4 kat yapılmaları mümkündür.

Çelik Evlerin Kullanım Süreleri ve Fiyatları Ne Kadardır?

Çelik evlerin kullanım süreleri en az 50 yıl olmakla beraber, doğru kullanım ve bakımla daha uzun yıllar (takriben 80 yıl) kullanılabilirler. Yapım maliyetleri, 2022 yılı rakamlarıyla ortalama 4 bin TL/m² civarında olmakla beraber, yükselen inşaat maliyetleri oranında doğal olarak artış göstermiştir.

Bugün itibarıyla fiyatlar, yapının özellikleri ve büyüklüğüne göre 8-10 bin TL/m²’lere kadar ulaşmaktadır. Ruhsat harçları, ilave işlere ait giderler vb. ayrıca hesaplanmakta olup, uzman yapım firmaları kaba inşaat tesliminden anahtar teslime kadar ayrı kategorilerde fiyatlar sunmaktadır.

Hafif Çelik Yapılar Hangi Mevzuata Tabidir ve Nasıl Ruhsatlandırılırlar?

Hafif çelik yapılarda ruhsat işlemlerinin diğer yapılardan farkı yoktur. 3194 sayılı İmar Kanunu, bölge imar plan notları, 4708 sayılı Yapı Denetimi Hakkında Kanun ve yönetmelikler çerçevesinde ilgili idareler tarafından ruhsat ve iskân verilir.

İSO ve Türk Standartları’nın (TSE) çelik yapılarla ilgili kısımları; Yapı Malzemeleri Yönetmeliği, Türkiye Deprem Bina Yönetmeliği; Çelik Yapıların Tasarım, Hesap ve Yapım Esaslarına Dair Yönetmelik ile Hafif Çelik Yapılar Deprem Yönetmeliği çerçevesinde tasarım ve uygulamalar yapılmaktadır.

Hafif Çelik Yapıların Stabilitesi ve Deprem Performansları

Hafif çelik yapıların depreme karşı performansları çok üst düzeydedir. Bunun sebeplerini şöyle sıralamak mümkündür:

• Çeliğin yüksek sünek (esnek) malzeme olması nedeniyle, kalıcı şekil değiştirme ve göçme olmadan deprem enerjisini yutma özelliği vardır.
• Yapı ağırlıkları az olduğu için etkiyen deprem yükü de o oranda azalacağından, binalar büyük kesme kuvvetlerine maruz kalmaz.
• Duvarlar, kolonlar, çatı makası, çapraz ve kafes bağlantılar deprem yüklerini birlikte karşılarlar. Her noktasında homojen bir molekül yapısı olan çelik, dış yüklere göre her noktada aynı direnci gösterir.
• Teknolojik/bilgisayar destekli ön üretim yapılması ve kalifiye işçilikleri nedeniyle üretim ve uygulama hataları en az düzeydedir.
• İnce ve hafif çelik profillerin “elastisite modülü” (kuvvetler karşısında malzemenin şekli değiştirme ölçüsü) yüksek olduğundan, çelik binalar dirençli ve esnek olmakla beraber kalıcı şekil değiştirme miktarı az olan yapılardır.
• Birleşim elemanları cıvata, bulon vb. özel vidalar olup, bunlar dönme kabiliyetlerinden ötürü yüksek moment değerleri iletmeyecekleri için; taşıyıcı sistemi oluşturan yapı elemanları da eğilmeye ve çekme gerilmelerine karşı dengeli bir tutum sergilerler.
• Burulma ve burkulma gerilmelerine karşı ek statik tahkik yapılmalıdır.

Hafif Çelik Yapıların Avantajlı Yönleri

• İnşaatında zaman ekonomisi, yer seçiminde ve iklim koşullarında kolaylık.
• Çekme ve basınç mukavemetleri eşitliğinin malzemeyi değerli kılması.
• Betonarmeye nazaran daha az yapısal düzensizlik.
• Yüksek standartlı malzeme ve kalifiye işçilik ile düşük hata oranı.
• Çevre etkisi, sürdürülebilirlik, enerji verimi ve dönüştürülebilme özelliği.
• Söküp takılabilme özelliği ve israf olamayan malzeme.
• Düşük kazı ve temel inşaatı maliyeti.

Hafif Çelik Yapıların Dezavantajlı Yönleri

• İklim şartları ve rüzgârdan etkilenme olasılığı.
• Bakım maliyetleri.
• Korozyon (paslanma) ihtimali.
• Isı, ses ve yangına karşı hassasiyet.

(Tekniğine uygun yalıtım, mantolama, ek güçlendirmeler vb. gibi tedbirler alındığı takdirde dezavantajlar ortadan kalkabilmektedir.)

• Sistemin ülkemizde yeterince tanınmayışı.
• Sade görüntü ve kullanılan malzemenin tüketicide doygunluk ve güvensizlik hissi yaratması.
• Kısıtlı kat sayısı, mimaride standart ve modüler tasarıma yönelme ihtimali.

Hafif Çelik Binaların Yapı Sektördeki Yeri ve Ülkemizdeki Geleceği Ne Olmalıdır?

Ülkemizde hafif çelik kullanımı çok eski değildir. Bu sebeple sistem, yeterince tanınmamakta ve uygulama alanları kısıtlı kalmaktadır. Hafif çelik yapı imalatı ve kullanımı özellikle 1999 yılı depremlerinden sonra yapı sektöründe tanınmaya ve gelişmeye başlamıştır. Avrupa’nın birçok ülkesinde, Kanada ve Amerika’da yaygın biçimde kullanılan çelik binaların, deprem ülkesi olan ülkemizde yeterince talep görmeyip, uygulama alanı bulamayışı önemli bir kayıptır. Hâl böyleyken, Kahramanmaraş ve çevresinde meydana gelen büyük depremler sonrasında uygulamaların önemli ölçüde artacağı kanaatindeyim.

Büyük depremler neticesinde, konvansiyonel ağır betonarme karkas sistemler dışında farklı yapı sistemlerine ihtiyaç duyulduğu çok net biçimde ortaya çıkmıştır. Zaman ve yüksek güvenlik talebinin çok önemli olduğu bu süreçte, hafif çelik binalar da bu yapı sistemlerinden birisidir.

Deprem bölgelerinin uygun alanlarında; iki katlı hafif çelik yapılar dışında, klasik çelik ve betonarme takviyesiyle 3-4 katlı konut, eğitim, sağlık, ticaret amaçlı kompozit yapılar da üretilmesi mümkündür. Bu çerçevede, zaman, ekonomi, uygulama kolaylığı ve güvenlik problemlerini aşmak daha kolay bir hâle gelecek; uygulamalar eski imar dokusuyla bütünleştirilerek, şehirlerin daha farklı ve düzenli modellemeleri karşımıza çıkacaktır.

Bütün bunların yapılabilmesi için, alternatif yapı sistemleri hakkında farkındalığın arttırılması; üretim, uygulama ve kullanım kolaylıklarının sağlanması gerekmektedir.