SAĞLAMLIK:YAPI NASIL AYAKTA DURUR?
Bir yapının en önemli kısmı strüktürü ya da onu ayakta tutan sistemdir. Strüktür yeni bir çerçeve ya da kılıf yaratmaktan daha fazla bir şeydir. Seçilen malzemeler ve bunların kütleselliği ya da maddeselliği çağrıştıracak şekilde biraraya getiriliş biçimleri bir kültürün kendisine ve tarihle ilişkisine dair sahip olduğu bakış açısının bir parçasıdır. Bilimsel olarak anlamadan çok önce hepimiz dayanaksız nesnelerin düz bir doğru üzerinde aşağıya doğru yada tam söylemek gerekirse dünyanın merkezine doğru düşecekleri konusunda açık bir kavrayışa sahip oluyoruz. İşte bu durum mimari strüktürün özüdür. Mimarlık algımızın bir kısmı kuvvetlerin yapılarda nasıl ele alındığının empatik çözümlemesiyle uğraşmak zorundadır.
Dikme ve Lento
Strüktürün başlangıcı hangi malzemeden olursa olsun duvardır. Ama duvarlarla çevrili bir odada ışık ve görüş olmadığı için bu duvarın açılması gerekir. Bu açığın üzerindeki bloklar ya da tuğlalar yerçekimine karşı desteklenmelidir ve bu ya bir kiriş ya da bir kemer aracılığıyla yapılır. Yukarıdaki duvarı taşımak için bir duvar yerleştirilmiş böylesi bir kirişe lento denir.
Kolon ve kiriş ya da dikme ve lento sistemi kalıcı maddelerle yapılan insan yapıları kadar eskidir. Arkeolojik ve antropolojik kanıtlar dayanıklı taşın kullanılmasından çok daha önce ahşap ya da bağlı papirüs kamıştan kolon ve kiriş sistemlerinin kullanıldığını gösteriyor. Böylesi bir sisteme latince trabs ya da kirişden türetilerek kirişli sistem denir. Bu sistemde kirişin kolonun ucunun ötesine uzatılması bir konsol kiriş ile sonuçlanır.
Tüm kirişler hangi malzemeden yapılırsa yapılsın yerçekiminin etkisindedir. Bütün malzemeler değişen derecelerde esnek olduğundan kirişler de kendi ağırlıkları kadar bel verme eğilimindedir. Bu bir kirişin iki destek arasındaki üst kısmının sıkışıp tepe yüzeyi boyunca birlikte bastırıldığı alt kısmının ise gerildiği anlamına gelir. Bir konsol kirişte ise durum tamamiyle tersine çevrilir çünkü uzayan kiriş yerçekiminin çekimi dolayısıyla bel verdiğinde üst kısım gerilir ve alt kısım basınç gerilmesi hisseder. Kolon kirişte bu kuvvetler desteğin tam üzerinde en güçlü halindedir. Konsolu olanaklı kılan destek üzerindeki kiriş malzemesinin sürekliliğidir.
Lifli bir malzeme olan ahşap da kirişlerin önemli açıklıkları aşabilmesi gibi çekme gerilimlerine direnir. Bir kirişin altı boyunca yer alan çekme kuvvetleri açıklığın uzunluğu ve kirişin üzerine yerleştirilen yük tarafından ve sonuç olarak verili bir açıklık ve yük yeterince büyük olduğundan malzemenin çekme dayanımı aşılacaktır. Taş ve beton ise lifli ahşaptan daha az çekme dayanımına sahiptir ve verili bir açıklık üzerindeki ahşap bir kiriş aynı yükü taşıyan taş bir kirişi çatlatabilecek bir yükü taşıyabilir. Büyük basınç dayanımına sahip olan beton kirişlerde çözüm betonun içine çekme kuvvetleri alacak bir şey yerleştirmektir. Bu sıvı betonun döküleceği kalıbın içine demir çubuklar yerleştirmektir ve burda sonuç betonarmedir.
Üç adet yunan sütun düzeni vardır. Bunlar Dorik sütunlar,İyon düzeni ve Korent düzenidir. Bu düzenlerin sütun uzunluklarını karşılaştıracak olursak Korent düzeni en uzun sütunlara sahip olup arkasından İyon düzeni ve Dorik sütunlar gelmektedir.
Çerçeveler
Dikmelerin ve lentoların iki boyutlu düzlemsel sistemi üç boyutta yayılmış olarak tasarlarsak sonuç bir çerçevedir. Bugün genel olarak balon çerçeveler yapılmaktadır.
Kemer
Bir açıklığı geçmek için bir seçenek bulunduğunu keşfederiz ve bu kemerdir. Lento gibi kemer de taştan yapılabilir ama kemer iki büyük üstünlüğe sahiptir. İlki kagir kemer birçok küçük parçadan oluşur kıskı şeklinde kemer taşlardan oluşur ve böylece büyük taş bloklarla uğraşmanın yanı sıra çatlağı ve kusuru olmayan büyük bir taş lento bulma gibi kesin bir zorunluluktan kurtulma olanağı sağlar. İkinci olarak kemer taş lentoya göre çok daha büyük açıklıkları geçebilir. Kemerin üzerindeki duvar tarafından üretilen yerçekimi kuvvetleri kemer üzerine dağılır ve kemer taşlarında her bir kemer taşının aşağı yüzeyine kabaca dikey olan diyagonal kuvvetlere dönüşür.
Geleneksel olarak kemer kalıbı yarım daire biçimindeydi ve ne yazık ki yarım daire şeklindeki beşikkemer kusursuz bir strüktürel biçim değildir çünkü bu şekildeki kemerin kaidesindeki kuvvetler dümdüz aşağıya inmez. Üzerine bütün ağırlığıyla çöken hiçbir duvarın bulunmadığı bir kemerde ise kemerin kendi ağırlığı bir sorun oluşturur. Kemerin zirvesine ya da tacına odaklanan tek bir ağırlığı kemerin üst yüzeyinde yataydan 40 derece yukarı doğru yayılmasına ya da çatlamasına neden olur.
Eğer birkaç kemer uç uca konulursa o zaman bir kemerin yanal kuvvetleri bitişik kemerin yanal kuvvetleri tarafından tümüyle etkisiz hale getirilir. Bu olduğunda ise kemerler ince payeler üzerine ya da bireysel sütunlar üzerine yerleştirilebilir çünkü yanal kuvvetler iptal edilmiştir.
Tonozlar
Kemerden inşa edilmiş kemerli bir strüktür, strüktürel olarak düz bir düzlem üzerinde hareket eder ama eğer kemer mekanda ötelenirse meydana gelen şekil bir tonozdur. Beşik kemer durumunda meydana gelen tonoza tünel tonoz ya da beşik tonoz denir. Genellikle bu tonozlar duvar üstüne yerleştirilir. Som beşiktonozlar karanlık iç mekanlarla sonuçlanır. Çözüm ise ana tonoza dik açılı birbirleriyle kesişen ek tonozlar eklemekteydi. Böylece her bir ucunda ve kenarları boyunca geniş yarım dairesel lunetteler tarafından açılan çapraz tonoz elde edildi. Bu düzenlemeyle kuvvetler tonozların birleştiği kaburgalar boyunca aşağı doğru aktarılır ve tonozların ayaklarındaki noktalarda toplanır. Çapraz tonozlar işe yarıyor olsa da yalnızca kare mekanlarda işe yarıyor olması bir dezavantajdı. Mekan dikdörtgen ya da ikizkenar yamuk olduğunda kaburgaların çizgileri eğrileşiyor ve tonoz strüktürel sağlamlığını kaybediyordu. Bu soruna çözüm olarak tonozların dış kenarları yanı sıra çapraz tonozun kesişim çizgileri boyunca da kaburgalar ya da serbest duran çapraz kemerler inşa etmekten ibaretti.Böylece de kaburgalı tonozlar elde edildi.
Kafes Kirişler
19. ve 20. yüzyıllarda büyük yapıların temel öğesi olduğunu kanıtlayan bir başka strüktürden bir tanesidir. Geleneksel kafes kirişi üçgen şekiller ya da hücreler şeklinde düzenlenmiş ahşaplardan yapılır. Geometrik yapısı dolayısıyla üçgenin kenarlarından bir bükülmeden ya da bozulmadan şekli değiştirilemez. Bu nedenle üçgenleri birbirine ekleyerek görece hafif olmasına karşın oldukça sağlam uzatılmış figürler yapmak olanaklıydı. Kafes kirişi özellikle çelik elemanlardan yapıldığında büyük açıklıkları aşabileceğini açıklamıştır ve bu nedenle geniş alanları örtmekle kullanılmıştır.
Uzay Kafesi ve Geodezik Kubbeler
Üç boyutta uzatılan kafes kirişi yeni bir strüktüre bir uzay kafesine dönüşür. Düzlemsel ya da düz kafes girişi gibi o da önemli açıklıkları aşabilir. Büyük konsol girişlere izin vererek elemanlarının derzlerine taşınabilir. Tıpkı kemerin kubbe oluşturabilmek için döndürülebilmesi gibi bir kafes kirişi de geodezik kubbe oluşturmak üzere üç boyutta kavislendirilebilir. Kafes kirişi gibi bu da küçük,hafif,kolayca idare edilebilir çelik elemanlardan yapılmıştır.
Kabuklar
Tipik olarak betondan yapılan kabuklar çok kalın ve ağır ya da son derece ince ve hafif olabilirler. Kabukaların çok az malzemeyle yapılması olanaklıdır. Çelik tel örgü üzerine elle uygulanan beton çok kalın değildir ama strüktürün sağlamlığını sağlayan malzemenin kütlesi değil kabuğun kavisleridir. Strüktürün katılığı matematiksel olarak çifte eğriliğin fonksiyonudur çünkü o hem radyal hem de çevrel olarak kavislenmiştir. Bir kabuk aynı zamanda yalnızca bir yönde kavislendirilebilir ya da katlanabilir.
Asma Strüktür
Gergin kablolar prensibi köprülerden başka yapılar için de yaygın olarak kullanılmaktadır. Germe strüktürü özellikle verimlidir çünkü burada tüm kablo gergindir oysa çoğu diğer strüktürel biçimler karışık gerilimlere sahiptir. Asılı bir kablo matematiksel olarak zincir eğrisi olarak betimlenen bir eğridir ve bütünüyle gergin olduğu için ideal bir strüktürel formdur. Aslında eğer bu formu dondurmak ve evirtmek olanaklı olsaydı sonuç hemen hemen bütünüyle basınç altındaki bir zincir eğrisi ya da parabolik kemer olurdu. Yapılar aynı zamanda kablolarla tek bir dikme desteğe de asılabilir ve bugünlerde çoğu yapı malzemeleri kaldıran vinçlerdekine benzer bir askı aygıtı kullanılarak yapılıyor. Bunlar vincin sereninin ucunu destekleyen orta dikmeden çıkan kablolara ya da çelik çubuklara sahiptir.
Zar(Çadır) ve Şişirilmiş Strüktürler
Bir değişik teknik insan yapımı yapı tiplerinin en eskisinin bir çeşitlenmesi olan çadır zar strüktürüdür. Bu strüktürlerde çadır yere sabitlenmiş kenetlere kadar uzatılan bir kablolar şebekesini taşıyan direklerle taşınır. Bu şebekeye zarın kendisi bağlanır.
Bir başka yeni yapı tipi dokuma ipleri,örme ve plastiğin biçimlendirilmesi alanındaki yeni ilerlemeler sayesinde ortaya çıkan şişirilmiş strüktürdür. Uygulama alanlarından biri havuzların ve diğer böylesi mevsimlik etkinliklerin yapıldığı yerleri geçici olarak örtmektir. Genellikle strüktür zemin ya da yer katına gömülmüş tek bir zara sahiptir ve strüktürün içindeki hava strüktürü şişiren fanlar sayesinde gerekli basınçta tutulur. Bir seçenek şişirilebilir bir çifte duvardır;bunda tüpler birbirine bağlanır. böylece şişirilmiş tüpler strüktürel birliğe sahip olur ve yapının içindeki havanın basınçlanmasına gerek kalmaz. Şişirilmiş strüktürlerin dezavantajı basıncın sürmesini sağlayan fanlara güç tedarik etmek için sabit bir enerji girdisinin olmasıdır ayrıca bunları dokuları delinmelere ve yırtıklara açıktır.
Bir yapının en önemli kısmı strüktürü ya da onu ayakta tutan sistemdir. Strüktür yeni bir çerçeve ya da kılıf yaratmaktan daha fazla bir şeydir. Seçilen malzemeler ve bunların kütleselliği ya da maddeselliği çağrıştıracak şekilde biraraya getiriliş biçimleri bir kültürün kendisine ve tarihle ilişkisine dair sahip olduğu bakış açısının bir parçasıdır. Bilimsel olarak anlamadan çok önce hepimiz dayanaksız nesnelerin düz bir doğru üzerinde aşağıya doğru yada tam söylemek gerekirse dünyanın merkezine doğru düşecekleri konusunda açık bir kavrayışa sahip oluyoruz. İşte bu durum mimari strüktürün özüdür. Mimarlık algımızın bir kısmı kuvvetlerin yapılarda nasıl ele alındığının empatik çözümlemesiyle uğraşmak zorundadır.
Dikme ve Lento
Strüktürün başlangıcı hangi malzemeden olursa olsun duvardır. Ama duvarlarla çevrili bir odada ışık ve görüş olmadığı için bu duvarın açılması gerekir. Bu açığın üzerindeki bloklar ya da tuğlalar yerçekimine karşı desteklenmelidir ve bu ya bir kiriş ya da bir kemer aracılığıyla yapılır. Yukarıdaki duvarı taşımak için bir duvar yerleştirilmiş böylesi bir kirişe lento denir.
Kolon ve kiriş ya da dikme ve lento sistemi kalıcı maddelerle yapılan insan yapıları kadar eskidir. Arkeolojik ve antropolojik kanıtlar dayanıklı taşın kullanılmasından çok daha önce ahşap ya da bağlı papirüs kamıştan kolon ve kiriş sistemlerinin kullanıldığını gösteriyor. Böylesi bir sisteme latince trabs ya da kirişden türetilerek kirişli sistem denir. Bu sistemde kirişin kolonun ucunun ötesine uzatılması bir konsol kiriş ile sonuçlanır.
Tüm kirişler hangi malzemeden yapılırsa yapılsın yerçekiminin etkisindedir. Bütün malzemeler değişen derecelerde esnek olduğundan kirişler de kendi ağırlıkları kadar bel verme eğilimindedir. Bu bir kirişin iki destek arasındaki üst kısmının sıkışıp tepe yüzeyi boyunca birlikte bastırıldığı alt kısmının ise gerildiği anlamına gelir. Bir konsol kirişte ise durum tamamiyle tersine çevrilir çünkü uzayan kiriş yerçekiminin çekimi dolayısıyla bel verdiğinde üst kısım gerilir ve alt kısım basınç gerilmesi hisseder. Kolon kirişte bu kuvvetler desteğin tam üzerinde en güçlü halindedir. Konsolu olanaklı kılan destek üzerindeki kiriş malzemesinin sürekliliğidir.
Lifli bir malzeme olan ahşap da kirişlerin önemli açıklıkları aşabilmesi gibi çekme gerilimlerine direnir. Bir kirişin altı boyunca yer alan çekme kuvvetleri açıklığın uzunluğu ve kirişin üzerine yerleştirilen yük tarafından ve sonuç olarak verili bir açıklık ve yük yeterince büyük olduğundan malzemenin çekme dayanımı aşılacaktır. Taş ve beton ise lifli ahşaptan daha az çekme dayanımına sahiptir ve verili bir açıklık üzerindeki ahşap bir kiriş aynı yükü taşıyan taş bir kirişi çatlatabilecek bir yükü taşıyabilir. Büyük basınç dayanımına sahip olan beton kirişlerde çözüm betonun içine çekme kuvvetleri alacak bir şey yerleştirmektir. Bu sıvı betonun döküleceği kalıbın içine demir çubuklar yerleştirmektir ve burda sonuç betonarmedir.
Üç adet yunan sütun düzeni vardır. Bunlar Dorik sütunlar,İyon düzeni ve Korent düzenidir. Bu düzenlerin sütun uzunluklarını karşılaştıracak olursak Korent düzeni en uzun sütunlara sahip olup arkasından İyon düzeni ve Dorik sütunlar gelmektedir.
Çerçeveler
Dikmelerin ve lentoların iki boyutlu düzlemsel sistemi üç boyutta yayılmış olarak tasarlarsak sonuç bir çerçevedir. Bugün genel olarak balon çerçeveler yapılmaktadır.
Kemer
Bir açıklığı geçmek için bir seçenek bulunduğunu keşfederiz ve bu kemerdir. Lento gibi kemer de taştan yapılabilir ama kemer iki büyük üstünlüğe sahiptir. İlki kagir kemer birçok küçük parçadan oluşur kıskı şeklinde kemer taşlardan oluşur ve böylece büyük taş bloklarla uğraşmanın yanı sıra çatlağı ve kusuru olmayan büyük bir taş lento bulma gibi kesin bir zorunluluktan kurtulma olanağı sağlar. İkinci olarak kemer taş lentoya göre çok daha büyük açıklıkları geçebilir. Kemerin üzerindeki duvar tarafından üretilen yerçekimi kuvvetleri kemer üzerine dağılır ve kemer taşlarında her bir kemer taşının aşağı yüzeyine kabaca dikey olan diyagonal kuvvetlere dönüşür.
Geleneksel olarak kemer kalıbı yarım daire biçimindeydi ve ne yazık ki yarım daire şeklindeki beşikkemer kusursuz bir strüktürel biçim değildir çünkü bu şekildeki kemerin kaidesindeki kuvvetler dümdüz aşağıya inmez. Üzerine bütün ağırlığıyla çöken hiçbir duvarın bulunmadığı bir kemerde ise kemerin kendi ağırlığı bir sorun oluşturur. Kemerin zirvesine ya da tacına odaklanan tek bir ağırlığı kemerin üst yüzeyinde yataydan 40 derece yukarı doğru yayılmasına ya da çatlamasına neden olur.
Eğer birkaç kemer uç uca konulursa o zaman bir kemerin yanal kuvvetleri bitişik kemerin yanal kuvvetleri tarafından tümüyle etkisiz hale getirilir. Bu olduğunda ise kemerler ince payeler üzerine ya da bireysel sütunlar üzerine yerleştirilebilir çünkü yanal kuvvetler iptal edilmiştir.
Tonozlar
Kemerden inşa edilmiş kemerli bir strüktür, strüktürel olarak düz bir düzlem üzerinde hareket eder ama eğer kemer mekanda ötelenirse meydana gelen şekil bir tonozdur. Beşik kemer durumunda meydana gelen tonoza tünel tonoz ya da beşik tonoz denir. Genellikle bu tonozlar duvar üstüne yerleştirilir. Som beşiktonozlar karanlık iç mekanlarla sonuçlanır. Çözüm ise ana tonoza dik açılı birbirleriyle kesişen ek tonozlar eklemekteydi. Böylece her bir ucunda ve kenarları boyunca geniş yarım dairesel lunetteler tarafından açılan çapraz tonoz elde edildi. Bu düzenlemeyle kuvvetler tonozların birleştiği kaburgalar boyunca aşağı doğru aktarılır ve tonozların ayaklarındaki noktalarda toplanır. Çapraz tonozlar işe yarıyor olsa da yalnızca kare mekanlarda işe yarıyor olması bir dezavantajdı. Mekan dikdörtgen ya da ikizkenar yamuk olduğunda kaburgaların çizgileri eğrileşiyor ve tonoz strüktürel sağlamlığını kaybediyordu. Bu soruna çözüm olarak tonozların dış kenarları yanı sıra çapraz tonozun kesişim çizgileri boyunca da kaburgalar ya da serbest duran çapraz kemerler inşa etmekten ibaretti.Böylece de kaburgalı tonozlar elde edildi.
Kafes Kirişler
19. ve 20. yüzyıllarda büyük yapıların temel öğesi olduğunu kanıtlayan bir başka strüktürden bir tanesidir. Geleneksel kafes kirişi üçgen şekiller ya da hücreler şeklinde düzenlenmiş ahşaplardan yapılır. Geometrik yapısı dolayısıyla üçgenin kenarlarından bir bükülmeden ya da bozulmadan şekli değiştirilemez. Bu nedenle üçgenleri birbirine ekleyerek görece hafif olmasına karşın oldukça sağlam uzatılmış figürler yapmak olanaklıydı. Kafes kirişi özellikle çelik elemanlardan yapıldığında büyük açıklıkları aşabileceğini açıklamıştır ve bu nedenle geniş alanları örtmekle kullanılmıştır.
Uzay Kafesi ve Geodezik Kubbeler
Üç boyutta uzatılan kafes kirişi yeni bir strüktüre bir uzay kafesine dönüşür. Düzlemsel ya da düz kafes girişi gibi o da önemli açıklıkları aşabilir. Büyük konsol girişlere izin vererek elemanlarının derzlerine taşınabilir. Tıpkı kemerin kubbe oluşturabilmek için döndürülebilmesi gibi bir kafes kirişi de geodezik kubbe oluşturmak üzere üç boyutta kavislendirilebilir. Kafes kirişi gibi bu da küçük,hafif,kolayca idare edilebilir çelik elemanlardan yapılmıştır.
Kabuklar
Tipik olarak betondan yapılan kabuklar çok kalın ve ağır ya da son derece ince ve hafif olabilirler. Kabukaların çok az malzemeyle yapılması olanaklıdır. Çelik tel örgü üzerine elle uygulanan beton çok kalın değildir ama strüktürün sağlamlığını sağlayan malzemenin kütlesi değil kabuğun kavisleridir. Strüktürün katılığı matematiksel olarak çifte eğriliğin fonksiyonudur çünkü o hem radyal hem de çevrel olarak kavislenmiştir. Bir kabuk aynı zamanda yalnızca bir yönde kavislendirilebilir ya da katlanabilir.
Asma Strüktür
Gergin kablolar prensibi köprülerden başka yapılar için de yaygın olarak kullanılmaktadır. Germe strüktürü özellikle verimlidir çünkü burada tüm kablo gergindir oysa çoğu diğer strüktürel biçimler karışık gerilimlere sahiptir. Asılı bir kablo matematiksel olarak zincir eğrisi olarak betimlenen bir eğridir ve bütünüyle gergin olduğu için ideal bir strüktürel formdur. Aslında eğer bu formu dondurmak ve evirtmek olanaklı olsaydı sonuç hemen hemen bütünüyle basınç altındaki bir zincir eğrisi ya da parabolik kemer olurdu. Yapılar aynı zamanda kablolarla tek bir dikme desteğe de asılabilir ve bugünlerde çoğu yapı malzemeleri kaldıran vinçlerdekine benzer bir askı aygıtı kullanılarak yapılıyor. Bunlar vincin sereninin ucunu destekleyen orta dikmeden çıkan kablolara ya da çelik çubuklara sahiptir.
Zar(Çadır) ve Şişirilmiş Strüktürler
Bir değişik teknik insan yapımı yapı tiplerinin en eskisinin bir çeşitlenmesi olan çadır zar strüktürüdür. Bu strüktürlerde çadır yere sabitlenmiş kenetlere kadar uzatılan bir kablolar şebekesini taşıyan direklerle taşınır. Bu şebekeye zarın kendisi bağlanır.
Bir başka yeni yapı tipi dokuma ipleri,örme ve plastiğin biçimlendirilmesi alanındaki yeni ilerlemeler sayesinde ortaya çıkan şişirilmiş strüktürdür. Uygulama alanlarından biri havuzların ve diğer böylesi mevsimlik etkinliklerin yapıldığı yerleri geçici olarak örtmektir. Genellikle strüktür zemin ya da yer katına gömülmüş tek bir zara sahiptir ve strüktürün içindeki hava strüktürü şişiren fanlar sayesinde gerekli basınçta tutulur. Bir seçenek şişirilebilir bir çifte duvardır;bunda tüpler birbirine bağlanır. böylece şişirilmiş tüpler strüktürel birliğe sahip olur ve yapının içindeki havanın basınçlanmasına gerek kalmaz. Şişirilmiş strüktürlerin dezavantajı basıncın sürmesini sağlayan fanlara güç tedarik etmek için sabit bir enerji girdisinin olmasıdır ayrıca bunları dokuları delinmelere ve yırtıklara açıktır.
Yorumlar
Yorum Gönder