TR|EN
Güncel
E-Bülten Aboneliği
SteelPro 2023
18th New Horizons
Tevfik Seno Arda Lisesi
Yayınlar > Çelik Yapılar
Sayı: 74 - Ocak / Şubat 2022

Makale


HAFİF ÇELİK MODÜL SİSTEMLERDE TASARIM EVRESİNİN YAŞAM DÖNGÜSÜ SÜRECİNE ETKİLERİNİN DEĞERLENDİRİLMESİ

Mimar Sinan Güzel Sanatlar Üniversitesinden Prof. Dr. Özlem Eren, yüksek lisans tez danışmanlığını yaptığı Y. Mimar Burcu Yılmaz ile birlikte yüksek lisans tezinden ürettikleri makalede, yapı sektöründe yaşanan değişimler sonucunda hafif çelik modül sistemlerdeki tasarım sürecinin yaşam döngüsüne etkilerini kaleme aldılar.

Son yıllarda yapı sektörünün hızla gelişmesi sonucunda doğal kaynakların azalması, sürdürülebilir yapı tasarımlarını ön plana çıkarmış; bu doğrultuda yenilenebilir, yeniden kullanılabilir ve geri dönüştürülebilir yapım sistemleri önem kazanmıştır. Ayrıca artan konut ihtiyacı hızlı, ekonomik ve güvenli yapıma imkân veren, fabrika ortamında üretime ve standardizasyona dayalı endüstrileşmiş yapım sistemlerini gündeme getirmiştir. Bu bağlamda hafif olmaları sayesinde deprem yüklerini daha az alan, %100’e yakın oranda geri dönüşüme imkân vererek kaynak korunumu sağlayan sökülebilir olması sayesinde yenilemeye ve yeniden kullanıma imkân veren hafif çelik yapım sistemleri alternatif bir yapım sistemi olarak karşımıza çıkmaktadır.

Fabrika ortamında tamamen bitmiş olarak üretilen modüllerin şantiye ortamında sadece montajları yapılmaktadır. Bu sayede şantiye süreci en aza indirilmektedir. Bu çalışma ile hafif çelik modül sistemli yapılar ve yaşam döngüsü süreci tanımlanarak hafif çelik modül sistemli yapıların yaşam döngüsü süreci değerlendirilmiştir. Sökülebilir bir sistem olması sayesinde esnek tasarıma olanak tanıması değişen kullanım ihtiyaçlarına yönelik yenilenebilir bir sistem olması, kullanılamayacak durumdaki bileşenlerin geri dönüştürülebilmesi gibi sunmuş olduğu imkânlar anlatılmıştır. Ayrıca yapının yaşam döngüsü sürecini etkileyen ana kararların verildiği tasarım evresinin yaşam döngüsü süreci üzerindeki etkileri incelenmiştir.

1. GİRİŞ
Dünya çapında hafif üç boyutlu modüler yapıların büyük çoğunluğu çelik malzemeden oluşmaktadır. Bunun sebebi ise çeliğin %100’e yakın oranda geri dönüştürülebilir nitelikte olması ve dünya çapında kullanıma imkân vermesidir. Endüstrileşmiş yapım, ağır sistemlerin (500-2000 kg/m²) ve hafif sistemlerin (yaklaşık olarak 150-500 kg/m²) ikisinde de kullanılmaktadır. Ancak genellikle büyük yapılarda tercih edilen ağır sistemler, daha fazla miktarda malzemeye ihtiyaç duymakta; ağır yükler için uygun nakliye ve montaj araçları gerektirmektedir. Hafif sistemlerde ise daha az miktarda malzeme kullanılabilmekte ve bu nedenle hafif yüklere uygun taşıma ve montaj araçları gerekmektedir. Bu sayede hafif sistemlerin kullanımı malzeme kaynaklarının verimli kullanımında avantaj sağlamaktadır. (Wadel, G. ve diğ., 2007). Sürdürülebilirliğe yönelik en verimli sonucun alınabilmesi için yaşam döngüsü sürecinin “beşikten mezara” yaklaşımı ile ele alınması gerekmektedir. Yapım öncesi evre, yapım evresi ve yapım sonrası evre bir bütün olarak ele alınmalıdır. Yaşam döngüsü sürecini etkileyen diğer bir önemli etken ise yapıyla ilgili ana kararların alındığı tasarım evresidir. Bu nedenle bu aşamada alınan her kararın yaşam döngüsü sürecini doğrudan etkileyeceğinin göz önünde bulundurulması gerekmektedir.

2. YAŞAM DÖNGÜSÜ SÜRECİNİN HAFİF ÇELİK MODÜL SİSTEMLERDE İNCELENMESİ
Yapıların çevresel etki değerlendirmesini yapabilmek için yapının yaşam döngüsü içinde kullanılacak tüm yapı malzemelerinin; üretim, yapım, kullanım, söküm, yeniden kullanım, geri dönüşüm ve en son seçenek olarak yıkım ve atım sırasında oluşturacakları etkiyi dikkate almak gerekmektedir (Eren, Ö. ve Başarır, B., 2013). Bu bağlamda geri dönüşüm, doğal kaynakların verimli kullanımını, enerji tasarrufunu ve atık miktarının azaltılmasını sağladığı için önem kazanmaktadır. Çelik, alüminyum vb. metal ürünler geri dönüşümlü ürünler olup; geri dönüşümleri esnasında hammadde elde edilmesi aşamasına göre daha az enerji harcanmaktadır (Dilaver, D., 2005). İnşaat sektöründe de çelik yapı malzemeleri, diğer yapı malzemelerine kıyasla geri dönüşüme daha fazla imkân vermektedir. Ayrıca çelik ve alüminyum bileşenlerin yeniden kullanımı, yeni üretim ihtiyaçlarını azaltmakta ve bu da karbondioksit emisyonlarında önemli oranda azalma sağlanmasına imkân vermektedir (Cooper, D. R. ve Allwood J. M., 2012). Sürdürülebilir yapım sürecini geleneksel yapım sürecinden ayıran en önemli faktör, yapım sürecinin yaşam döngüsü değerlendirme (YDD) yaklaşımı ile ele alınmasıdır (Eren, Ö. ve Başarır, B., 2013).

2.1. YAŞAM DÖNGÜSÜ DEĞERLENDİRME (YDD) YÖNTEMİ

Yaşam döngüsü değerlendirme (YDD) yönteminde “yaşam döngüsü” kavramı bir ürünün hammaddelerinin çıkarılmasından başlayarak, işlenmesi, üretimi, nakliyatı kullanımı, bakım-onarımı, ömrünü tamamladığında atılması yeniden kullanımı ve geri dönüşümü gibi tüm evrelerini kapsayan süreci ifade etmektedir (Commission of The European Communities, 2001; Gültekin, A.B., 2006; Özçuhadar, T. 2007; Aksel, H., 2014). Bu süreç “beşikten mezara (cradle to grave)” olarak da nitelendirilmektedir (Gültekin A. B., 2006; Özçuhadar, T., 2007; Aksel, H., 2014). Burada hammaddenin çıkarılmasından üretime kadar ki süreç “beşik” olarak nitelendirilirken; üretim aşamasında kullanılan kaynakların atık olarak doğaya geri dönüşü “mezar” olarak ifade edilmektedir (Paulsen, J., 2001; Gültekin, A. B., 2006; Aksel, H., 2014).

Ürünlerin ve malzemelerin yaşam döngülerinin ele alınmasına yönelik ilk çalışmalar 1960’ların sonuna dayanmakta olup; bu çalışmalarda enerji etkinliği, hammaddenin tüketimi ve atıkların elden çıkarılması konularına odaklanılmıştır (Jensen ve diğ., 1997; Çamur, C., 2010). Bu konudaki çalışmalar 1970’li ve 1980’li yıllarda da artarak devam etmiştir (Cabeza L. F. ve diğ., 2014). Ancak özellikle 1990’ların başlarında Kuzey Avrupa’da gelişmiş; teknik fizibilite ve ekonomik verimlilik dışında çevresel düşünceler çoğu endüstriyel sektörde önemli bir rol oynamıştır (Estévez, B. ve diğ., 2003). 1992 yılında yaşam döngüsü değerlendirmesi (YDD), ürünlerin yaşam döngüleri süresince çevreye olan etkilerinin değerlendirilmesini sağlayan bir yöntem olarak küresel ölçekte kabul görmüştür (Menke, D. ve diğ., 1996; Gültekin, A. B., 2006).

Yaşam döngüsü değerlendirmesi (YDD) bir ürün ya da hizmetin tüm yaşam döngüsü boyunca çevresel performanslarını sistematik olarak analiz etmek için kullanılan bir araçtır (Cabeza, L. F. ve diğ., 2014). Ayrıca üretim, kullanım ve yaşam sonu aşamalarını birlikte ele alan bütüncül bir yaklaşım sağlamaktadır (World Steel Association, 2010). YDD yöntemi ileri/geri beslemeli (feedforward/feedback) ve tekrarlayan bir sistemdir (Cabeza, L. F. ve diğ., 2014; Gültekin, A. B., 2006; Aksel, H., 2014). Gerekli durumlarda çalışılan aşamada eklemeler yapılabilmekte veya bu aşamanın sonuçları doğrultusunda geçmiş aşamalarda değişiklikler olabilmektedir (Özçuhadar, T., 2007). 

YDD yöntemi genellikle bir satın alma hakkında kararların desteklenmesinde, üretim süreçlerinin iyileştirilmesinde ya da ürün seçimlerinin belirlenmesinde ve onaylanmasında kullanılmaktadır (Estévez, B. ve diğ., 2003). Endüstriyel ürünlerin yaşam döngüleri boyunca çevreye olan etkilerinin değerlendirilmesine yönelik ortaya çıkan YDD yöntemi zamanla yapı sektörü tarafından da kullanılmaya başlanmıştır (Gültekin, A. B., 2006). Ancak diğer ürünlerle karşılaştırıldığında daha büyük ölçekte ve daha karmaşık bir sistem olan binaların değerlendirilmesi daha zordur. Ayrıca binaların üretim aşamaları, her binanın özgün bir karakteri olması sebebiyle çoğu ürünün üretiminden daha az standardize edilebilmiştir (Cabeza, L. F. ve diğ., 2014). Bu gibi sebeplerle yapı sektöründe YDD yönteminin kullanımında karşılaşılan sorunlardan dolayı ulusal ve uluslararası çalışma grupları ve araştırma programları oluşturulmuştur (Gültekin A. B., 2006).

Uluslararası bir standart için ilk girişim, YDD için teknik bir çerçeve yayınlayan SETAC (The Society for Environmental Toxicology and Chemistry) tarafından gerçekleştirilmiştir. Bu çalışma ile YDD’nin yaşam döngüsü amaç tarifi ve kapsamı, yaşam döngüsü envanteri, yaşam döngüsü etki değerlendirmesi ve yaşam döngüsü gelişme analizini kapsayan çerçevesi açık bir şekilde tanımlanmıştır. Bu sayede YDD’yi sadece enerji ve malzeme akışını değerlendirmekten öteye götüren SETAC, YDD’nin geniş kapsamlı bir karar verme aracı olarak önünü açmıştır (Tavmergen, İ., 1998; Özçuhadar, T., 2007). SETAC’ın yanı sıra CML (The Centre of Environmental Science), NORD (National Organization for Rare Disorders), IPU (Institute for Product Development) LCANET (European Network for Strategic Life-Cycle Assesment Research and Development), CHAINET (European Network on Chain Analysis for Environmental Decision Support) ve EDIP (Environmental Design of Industrial Products) gibi kuruluşlar tarafından yapılan çalışmalar ile YDD yöntemi detaylı olarak tanımlanmıştır. Günümüzde ise YDD yöntemine ait yeni tanım, karşılaştırma ve modeller üzerine çalışmalar halen devam etmektedir (Gültekin, A. B., 2006; Khasreen ve diğ. 2009; Aksel, H., 2014). Yaşam döngüsü değerlendirmesinde standartlaşmalar 1990’lı yıllarda başlamıştır (Özçuhadar, T. 2007; Curran, M. A., 2012; Aksel, H., 2014). YDD yöntemine yönelik çeşitli rehberler hazırlanmasına karşın uluslararası kabul gören standartlar ISO (International Organization for Standardization) tarafından yayınlananlardır (Khasreen ve diğ., 2009; Aksel, H., 2014). ISO tarafından YDD yöntemine yönelik 14040, 14041, 14042 ve 14043 numaralı standartlar yayınlanmış ve bu standartlar 2006 yılında güncellenerek 14040 ve 14044 numaralı standartlara dönüştürülmüştür (Pryshlakivsky, J. ve Searcy, C., 2013; Aksel, H., 2014). YDD yöntemi ile ilgili ISO standartlarının bazıları Türk Standartları Enstitüsü (TSE) standartlarına da girmiş olup; TSE standartlarında “Hayat Boyu Değerlendirme (HBD)” olarak tanımlanan yöntem, çalışma kapsamında “Yaşam Döngüsü Değerlendirme (YDD)” olarak ele alınmaktadır. YDD yöntemi ile ilgili Türk Standartları Enstitüsü tarafından ise TS EN ISO 14040, TS EN ISO 14041, TS EN ISO 14042, TS EN ISO 14043, TS EN ISO 14044 standartları yayınlanmış ve bu standartlar 2007 yılında güncellenerek TS EN ISO 14040 ve TS EN ISO 14044 numaralı standartlara dönüştürülmüştür. YDD yöntemi ile ilgili standartlar, “ISO 14000 Çevresel Yönetim Sistemi Standartlar Serisi” ve “TSE EN ISO 14000 Çevre Yönetim Sistemi Standartlar Serisi” çatısı altında yer almaktadır (Gültekin, A. B., 2006; Aksel, H., 2014).

Uluslararası ISO 14040 Standardı’na göre YDD yöntemi ürün veya hizmetlerin yaşam döngüsü aşamalarında çevre ile olan ilişkilerinin saptanarak çevresel performanslarının geliştirilmesi; kamu ya da özel sektörde stratejik planlama öncelik belirleme, ürün veya hizmetlerin tasarımı ve mevcut tasarımların yenilenmesi konularında karar verilmesi; ölçüm tekniklerini de kapsayan çevresel performans göstergeleriyle ilgili kamu politikalarının oluşturulması; çevresel bildirgeler ve çevre etiketi gibi pazarlama araçlarının geliştirilmesi alanlarında etkin olarak kullanılmaktadır (ISO 14040, 2006).

2.2. YAPI SEKTÖRÜNDE YAŞAM DÖNGÜSÜ SÜRECİ YÖNTEMİNİN KULLANIMI
Günümüzde Dünya küresel ısınma, ozon tabakasının incelmesi, atık birikimi vb. çevresel problemlerle karşı karşıyadır. Son yıllarda yapılan çalışmalar, küresel iklimin hızla değiştiğini göstermekte ve bu değişimin devam edeceği gerçeğini ortaya çıkarmaktadır. Çevremizin ve Dünyamızın korunması için, modern yaşantımızdan doğan bu istenmeyen problemlerin önüne geçilmesi acil bir ihtiyaçtır (Cabeza, L. F. ve diğ., 2014). Çevre üzerinde büyük bir etkiye sahip olan yapı sektörü, yüksek miktarda hammadde kullanımına ve enerji tüketimine sebep olmaktadır (Bribian, I. Z. ve diğ., 2011). Bu nedenle yapıların çevresel performanslarının iyileştirilmesi sürdürülebilirlik için önem taşımaktadır. Sürdürülebilirlik hedefi doğrultusunda, yapı sektörüne göre daha kısa ömürlü olan endüstriyel ürünlerin çevresel etkilerinin değerlendirilmesi için ortaya çıkan bir yöntem olan YDD yöntemi, geliştirilerek yapı sektöründe de kullanılmaya başlanmıştır (Çamur, C. 2010). Yapılar, endüstriyel ürünlere kıyasla daha karmaşık bir sisteme sahip olduğundan oldukça uzun bir yaşam sürecine sahiptir (Zhang, Z. ve diğ., 2006). Her bir yapının kendisine özgü bir işlevi ve yapım tekniği bulunmaktadır (Gültekin A. B., 2006). Bu nedenle YDD yönteminin yapı sektörüne uygulanması, diğer sektörlere göre farklılıklar göstermektedir. Bu farklılıklardan bazıları; uzun ömürlü olmaları sebebiyle yaşam döngüsünü tahmin etmenin daha zor olması, kullanım aşamasındaki değişikliklerin yaşam döngüsünü doğrudan etkilemesi, kullanım aşamasının çevreye olan etkilerinin üretim aşamasından daha fazla olması, her yapının kendine özgü olması sebebiyle standartlaşmanın sağlanamaması şeklinde sıralanabilmektedir (Kotaji, S. ve diğ., 2003; Aksel, H., 2014).

2.2.1. Yapıların Yaşam Döngüsü Süreci
Geleneksel yaklaşımda bir binanın yaşam süreci; tasarım yapım, bakım-onarım ve yıkım olmak üzere doğrusal bir işlem olarak ele alınmaktadır. Ancak bu modelde çevresel konuların (hammadde ve yapı ürünlerinin elde edilmesinin) ve atık yönetiminin (geri dönüşüm veya yeniden kullanımın) yer almaması önemli bir sorun oluşturmaktadır (Kim, J. J. ve Rigdon, B., 1998b; Çamur., C., 2010).

Bu nedenle yapıların yaşam süreci; yapım öncesi evre, yapım evresi ve yapım sonrası evre olmak üzere üç aşamadan oluşan bir döngü olarak ele alınmalıdır. (Kim, J. J. ve Rigdon, B., 1998a; Çamur., C., 2010).

Yapıların yaşam döngüsü süreci, yapı ürünleri ile oldukça benzerdir. Hammaddenin elde edilmesi, üretim, yapım kullanım, yıkım ve geri dönüşüm evrelerini kapsamaktadır. Ancak yapıların yaşam döngüsü sürecinde, yapı ürünlerinden farklı olarak tasarım sürecinin de göz önüne alınması gerekmektedir. Yapıda kullanılacak hammadde ve yapı ürünleri ile yapının kullanım amacı ve sökülebilir nitelikte olup olmaması gibi ana kararlar bu süreçte verilmekte; bu da yaşam döngüsü süreci üzerinde etkili olmaktadır.

Tasarım Evresi, yapının inşa edileceği arsaya uygun olarak projelendirmenin yapıldığı, kullanılacak malzeme kararlarının verildiği ve yapı niteliklerinin tanımlanarak ana kararların alındığı aşamadır. Bu aşamada alınacak kararlar, yaşam döngüsünün tüm diğer aşamalarını doğrudan etkilemektedir. Binanın tasarımı ile kullanım imkânları, gerekli bakım-onarım düzeyi, enerji tüketim miktarı ve dekonstrüksiyona imkân verip vermemesi gibi pek çok ana karar verilmekte; seçilen yapım sistemi, kullanılacak hammadde ve üretilecek yapı ürünlerini belirlemekte; hammadde ve yapı ürünlerinin geri dönüşüm potansiyeli ise yeniden kullanım imkânını etkilemektedir. Hammaddenin elde edilmesi, hammaddenin kaynaktan çıkarılmasını ya da yapay olarak elde edilmesini ve daha sonra üretim alanına taşınmasını kapsamaktadır (Dilaver D., 2005). Üretim evresi, hammaddelerin işlenerek yapı bileşenlerinin üretildiği ve üretilen bu yapı bileşenlerinin inşaat alanına taşındığı aşamadır (Hozatlı, B., 2013). Yapım evresi tasarımları ve teknik çizimleri bitirilen projelerin arazi üzerine inşa edilmesi sürecini kapsamaktadır (Hozatlı, B., 2013). Kullanım evresi, yapının tamamlanmasından sonra içerisine kullanıcıların yerleşmesi ile başlamaktadır. Bu aşamada ısıtma, soğutma, havalandırma ve sıcak su gibi ihtiyaçların karşılanmasına yönelik enerji tüketimi gerçekleşmektedir. Ayrıca aydınlatma ve cihazların çalışması için de elektrik kullanımının olduğu, yoğun enerji tüketiminin gerçekleştiği bir aşamadır. Bakım, onarım ve yenileme faaliyetleri de bu evrede yer almaktadır (Hozatlı, B., 2013).

2.2.2. Hafif Çelik Modül Sistemli Yapıların Yaşam Döngüsü Süreci
Hafif ve verimli strüktürlerin tasarlanması ile yeniden kullanılabilen, geri dönüşümlü, az seviyede bakım gerektiren malzemelerin seçimi, uzun ömürlü ve sürdürülebilir tasarımlar için gerekli faktörlerdir (Rossi, B., Marique, A. ve Reiter S., 2012). Hafif çelik sistem, ağırlığının daha az olması sayesinde malzeme, enerji, taşıma ve emisyon açısından verimlidir (Eren, Ö. ve Başarır, B., 2013). Ayrıca yapım sisteminin sökülüp takılabilmesi ve galvaniz çeliğin %100 geri dönüşümlü bir malzeme olması, betonarme ve ahşaba göre avantaj sağlamaktadır (Yıldırım, S. G., 2010). Yapı elemanı, çelik çerçeve ve modüler ünitelerin prefabrikasyonu ile hata payı azaltılarak işçilik kalitesi daha yüksek yapılar inşa edilebilmektedir (Eren, Ö. ve Başarır, B., 2013). Bu bağlamda hafif çelik yapım sisteminin modüler olarak uygulanması daha kaliteli ve hızlı sonuçlar alınmasını sağlamaktadır.

2.2.2.1. Hafif Çelik Modüler Kutu Sistemli Yapıların Tasarlanması (Tasarım Evresi)
Hafif çelik modül sistemde, fabrikada önceden üretilerek şantiyeye nakledilen modüller kullanılmaktadır. Bu modüller oda boyutunu oluşturabildiği gibi daha geniş alanların bir parçası da olabilmektedir (Rogan, A., L. ve diğ., 2000). Sistemi oluşturan elemanların birleşimlerinde sökülebilir bağlantı elemanlarının kullanılması sayesinde yüksek esneklik oranına sahiptir. Değişen kullanıcı ve ihtiyaçlar doğrultusunda sisteme kolayca yeni birimler eklenebildiği gibi sökülerek yer değiştirmeleri de sağlanabilmektedir. Ancak hafif çelik sistemlerin küçük açıklıklar geçebilmesi ve duvarların taşıyıcı nitelikte olması nedeniyle planlama aşamasında bazı kısıtlamalarla karşılaşılabilmektedir (Eren, Ö., 2013).

Tasarım aşamasında karar verilen mekân boyutları, kat sayısı, iç planlama ve vaziyet kararları kullanım koşullarını belirlerken; yalıtım ve malzeme seçimleri iç mekân konforunu etkilemektedir. Seçilen malzemeler ve uygulama detaylarının iyi çözülmesi ise kullanım aşamasında gerekli bakım ve onarım düzeyinde etkili olmaktadır. Bu nedenle tüm detayların tasarım esnasında önceden düşünülmüş olması ve doğru uygulanması önem taşımaktadır.

Isıtma, soğutma, havalandırma gereksinimlerini karşılayacak doğru malzeme ve detay seçimleri yapılmadığında kullanım aşamasında enerji giderleri artarak hem ekonomik verim azalacak hem de doğal çevre olumsuz yönde etkilenecektir. Modüllerin bir araya geliş şekli de doğal ışıktan yararlanma oranını etkileyerek, enerji kullanım düzeyini belirler. Enerji verimini etkileyen tüm bu ve diğer kararlar tasarım aşamasında verildiği için bu aşama büyük önem taşımaktadır.

Hafif çelik modül sistemde kullanılan modülerin boyutları; nakliye kolaylığı, şantiye yerine ulaşım, kaplama elemanı vb. standart bileşen boyutlarının etkin kullanımı gibi çeşitli faktörlerden etkilenmektedir. Modüler yapılarda boyutsal açıdan dikkate alınması gereken en önemli hususlar, nakliye için uygun ölçülerin sağlanması (Tablo 1.1.) ve birimlerin düzenli olarak tekrarlanabilmesidir (Gorgolewski, M. T. ve diğ., 2001)


Hafif çelik modülleri oluşturan duvarlar taşıyıcı nitelikte olduğu için boşluk açma alternatifleri kısıtlıdır. Ana taşıyıcı dikmelerin kaldırılarak boşlukların açılması ile taşıyıcı sistem elemanlarının kesintiye uğraması, çerçevenin taşıyıcılığını zayıflatmaktadır. Bu nedenle açılan boşluklarda gerekli tedbirler alınmalı ve strüktürel rijitlik sağlanmalıdır. Açılacak olan boşlukların ölçüleri çelik dikmelerin düzenlenme aralıklarına bağlı olup, taşıyıcı sistem strüktürü cephedeki boşluk ve doluluk oranlarını etkilemektedir. Bu modüler koordinasyon ilişkisi hafif çelik taşıyıcı sistem elemanları ile kaplama elemanları gibi diğer yapı elemanları arasında da kurulabilmekte; boşluk ve diğer yapı elemanlarının ölçüleri modülün strüktür tasarımında belirlenen ölçülerin katlarına göre düzenlenmektedir. Modül sistemlerde köşelerde boşluk açılması, taşıma ve montaj sırasında oluşabilecek stabilite problemleri sebebiyle tavsiye edilmese de kiriş ve lento yüksekliklerinin artırılması ile gerekli önlemler alınarak mümkündür. Sınırlı boşluk açma imkânı olan hafif çelik elemanların geniş açıklık gerektirmeyen konut gibi yapılarda kullanımı daha uygundur (Eren, Ö., 2013).

2.2.2.2. Hafif Çelik Modül Sistemli Yapıların Kullanımı (Kullanım Evresi)
Hafif çelik modül sistemli yapılarda bileşenlerinin kolaylıkla sökülüp-takılabilir olması, yapının tüm donatılarına kısa sürede ulaşılarak sorunların diğer bileşenlere zarar verilmeden kısa sürede giderilmesini sağlamaktadır. Bu da yapının sağlamlık, kalite ve konfor koşullarını yerine getirmesini sürekli kılmakta ve kullanım giderlerinin azalmasını sağlamaktadır. Ayrıca yapı bileşenlerinin değişen kullanıcı isteklerine cevap verebilir nitelikte olması, yapıda kullanım esnekliği sağlayarak yapının farklı beklentileri olan kullanıcılara satılmasını ya da kiralanmasını kolaylaştırmaktadır. Bu durum da yapı sahibine ekonomik yarar sağlamaktadır (Canıtez İ., S., 2002). Tasarım evresinde yapının taşıyıcı sistemi ve sökülebilir nitelikte olup olmaması gibi ana kararlar verildiğinden kullanım aşamasını doğrudan etkilemektedir. Ayrıca tasarım aşamasında verilen plan kararları, mekân oluşumunu ve kullanıcı konforunu etkilemekte; malzeme kararları ise kullanım esnasında gerekli bakım ve onarım düzeyini belirlemektedir.

2.2.2.3. Hafif Çelik Modüler Kutu Sistemli Yapıların Sökülmesi (Yıkım Evresi)

Hafif çelik modül sistemli yapıların yıkım evresi, modüllerin sökülerek başka yere taşınması ve doğrudan yeniden kullanımı, eskiyen modüllerin sağlam bileşenlerinin yeniden kullanımı, eskiyen modüllerin kullanılamayacak durumdaki bileşenlerinin geri dönüştürülmesi şeklinde gerçekleşmektedir. Bu bağlantıların sökülmesi esnasında maksimum %10 deformasyon olabilmekte; sökülen profiller başka yapılarda kat yüksekliği daha fazla olmadığı takdirde %90-%100 oranında tekrar kullanılabilmektedir (Steelife, 2017). Modülün eskimiş olması durumunda ise bağlantı vidaları sökülerek sağlam bileşenler yeniden kullanılabilmekte; kullanılamayacak bileşenlerin ise geri dönüşümü yapılabilmektedir. Bu sayede kullanım ömrünü tamamlayan yapı potansiyel kaynak olarak değerlendirilmekte; yeni kaynak kullanımına ihtiyaç duyulmamaktadır. Sistemin sunmuş olduğu bu önemli avantajdan en verimli şekilde faydalanılabilmesi için tasarım evresi esnasında birleşim detaylarının kolaylıkla sökülebilir biçimde tasarlanmasına ve uygulama esnasında montaj işlemlerinin doğru yapılmasına dikkat edilmesi önem taşımaktadır.

2.2.2.3.1.Modüllerin Sökülerek Başka Yere Taşınması ve Doğrudan Yeniden Kullanımı
Yeniden kullanılabilecek durumda olan mevcut binanın sökülerek yeni bir işleve adapte edilmesidir. Sökülen yapılar genellikle benzer işlevler için veya farklı işlevler için yeniden kullanılabilir (Ayan, A. B., 2013). Yeniden kullanılabilirliğin desteklenmesinde; teknolojik ekonomik ve ekolojik durum önem taşımaktadır. Çünkü etkili dekonstrüksiyon metotlarının elde edilebilmesi ve bileşenlerin yeniden değerlendirilme çabasının olumlu ekonomik sonuçlar verebilmesi için teknolojinin gelişmesi gerekmektedir. Yeniden kullanım ve geri dönüşüm süreçleri yerel ekolojik çevre üzerinde olumlu etkilere sahiptir. Bu sebeple yapı bileşenlerinin yaşam döngüsü süreçleri düşünülerek, bir bileşenin başka bir projede yeniden kullanımı için potansiyel fırsatların değerlendirilmesi gerekmektedir (Liu, C., ve diğ., 2003). Günümüzdeki mevcut yapıların dekonstrüksiyon seviyesi çeşitli faktörler sebebiyle oldukça sınırlıdır. Bu faktörler; inşaat sektöründeki yetersiz çevre bilinci, dekonstrüksiyon tekniklerinin yetersizliği dekonstrüksiyon yönetimi ve yasal düzenlemeler olarak sıralanabilir. Mevcut binaların çoğu servis ömrü sonunda ne olacağı düşünülmeden tasarlanmış ve inşa edilmiştir. Dekonstrüksiyona yönelik tasarım ya da sökülebilir inşaat son birkaç yıldır gündeme gelmiştir. Yapı sahibinde tasarımcıda ya da ustalarda çevresel farkındalık henüz yeterince gelişmemiştir. Dekonstrüksiyon teknolojisindeki araştırmalar ve gelişmeler, yöneticiler ya da mühendislerden çok fazla ilgi görmemiş; hiçbir yetkili hükümet ya da dernek dekonstrüksiyona ait bir yönetmelik yayınlamamıştır. Hafif çelik modül sistemde modüller arası bağlantıların sökülebilir nitelikte olması, dekonstrüksiyona imkân vermekte; modüller kullanılamayacak hale gelene kadar defalarca sökülüp yeniden kurulabilmektedir. Ayrıca bu durum modüllerin düzenlerinin ve fonksiyonlarının değiştirilebilmesine de izin vermektedir. Bir binanın modülleri, başka zamanda başka bir binada yeniden kullanılabilmektedir (Wadel, G. ve diğ., 2007).

2.2.2.3.2. Eskiyen Modüllerin Sağlam Bileşenlerinin Yeniden Kullanımı
Eskiyen modüllerin bir parçası olan ancak tek başına bir bütünlük oluşturmayan sağlam yapı bileşenlerinin sökülerek başka yerlerde yeniden değerlendirilmesidir. Aynı zamanda bileşenlerin yeniden kullanımı ile atık oluşumu engellenmekte ve hammadde korunumu sağlanmaktadır (Ayan, A. B., 2013). Hafif çelik modül sistemli yapılarda da modülerin dikkatli bir şekilde sökülmesi sonucu elde edilen sağlam parçalar başka modüllerin üretiminde yeniden kullanılabilmektedir. Verimli sonuç alınabilmesi için tasarım aşamasında birleşim detaylarının özenli tasarlanması modül bileşenlerinin sökme işlemleri esnasında hasar görmemesinde önem taşımaktadır.

2.2.2.3.3. Eskiyen Modüllerin Kullanılamayacak Durumdaki Bileşenlerinin Geri Dönüştürülmesi
Çelik dünyada en çok geri dönüştürülen malzemelerden biridir. Her yıl yaklaşık 350 milyon ton çelik geri dönüştürülmekte; bu geri dönüşüm süreci yaklaşık 100 yıl öncesine dayanmaktadır. Çelik, malzeme kalitesini kaybetmeden defalarca geri dönüştürülebilmektedir. Bir binada kullanılan çelik miktarının yaklaşık %95’i geri dönüştürülebilmektedir (Wadel, G. ve diğ., 2007). Çelik malzemenin kullanıldığı hafif çelik modül sistemler de geri dönüşüme imkân vermekte; yeniden kullanılamayacak durumdaki modüller ve bileşenler geri dönüştürülebilmektedir. Bu sayede hammadde ihtiyacı azaltılarak kaynak korunumu sağlanmaktadır. Tasarım aşamasında verilen malzeme kararları bu aşamada önem taşımaktadır. Geri dönüşüme imkân veren malzeme seçimlerinin yapılması, sürdürülebilirlik hedefine ulaşılmasında önem taşımaktadır.

2.2.2.4. Hafif Çelik Modül Sistemlerde Atık Oluşumu
Atık; atılmak istenen, atılması planlanan veya atılmak zorunda olan herhangi bir madde ya da obje olarak tanımlanmaktadır. Atıklar kendi içinde evsel atıklar endüstriyel atıklar, tehlikeli atıklar, tıbbi atıklar ve inşaat atıkları olarak sınıflandırılmaktadır (T.C. Çevre ve Orman Bakanlığı, 2009; Ayan, A. B., 2013). Binaların yapımı ve yenileme faaliyetleri sırasında oluşan yüksek miktarda inşaat atığı ciddi bir çevre problemi oluşturmaktadır.

Binalarda ve yapılarda kullanılan malzemelerin %10’u atık olarak sonuçlanmakta; binanın yaşam süreci sırasında bakım, onarım ve yıkımı ile bu atık oranı daha da artmaktadır. Bu durum, dünyanın çeşitli bölgelerinde endişe konusu olmakla birlikte yıllar boyunca inşaat faaliyetleri arttıkça daha da kötüleşmektedir (Erkelens, P. A., 2003).

Atık üretiminden kaçınılması veya atık üretiminin azaltılması inşaat sektöründeki bu sorunu çözmek için etkili bir yaklaşımdır. Atık miktarı ve türü, inşaat yöntemlerine ve yapım aşamalarına bağlı olarak değişiklik göstermektedir. Kullanılan hammadde miktarının azaltılması gibi çeşitli uygulamalar benimsenerek atık miktarı azaltılabildiği gibi atık yönetim metodu ile malzemelerin geri dönüştürülmesi ve yeniden kullanımıyla da atık miktarı azaltılabilmektedir (Greenwood, R., 2003). Atıkların nihai bertarafı için herhangi başka bir işlem uygulanması seçeneği ise çevresel sorunlar nedeniyle toplumların kaçınmayı hedeflediği bir sonuçtur. Bertaraf etme, geri dönüştürülemeyen ya da yeniden kullanılamayan atıkların yok edilmesi olarak tanımlanmakta; düzensiz depolama, düzenli depolama kompostlama, yakma ve gömme uygulamaları ile gerçekleştirilmektedir.

Atık yönetimi kavramı, bertaraf edilen atık malzeme miktarının ve nasıl azaltılabileceğinin belirlenmesinde önemli bir unsurdur. Atık oluşum miktarı, yapım ve yıkım arzının azaltılmasıyla sınırlandırılabilmektedir. Örneğin inşa edilmiş ancak kullanılmayan yapılar için ideal çözüm alternatifleri yenilemek ya da taşımaktır (Liu, C., ve diğ. 2003). Atık azaltılmasına yönelik yeni yaklaşım arayışları sonuçlarından birisi de dekonstrüksiyon uygulamalarıdır (Ayan, A. B., 2013). Dekonstrüksiyon fikri ile tasarlanan yapılar taşımaya ve yeniden kullanıma imkân vermeleri sayesinde atıkların azaltılmasında büyük önem taşımaktadır. İdeal malzeme seçimi ve gerekli bakım sayesinde binalar uzun yıllar var olabilmektedir. Kullanıcıların ihtiyaç ve isteklerinin değişmesi ile bina bu ihtiyaçları karşılayamadığında, kullanılan bileşenler dekonstrüksiyon sayesinde verimli bir şekilde korunabilmekte; yeniden kullanılabilmekte ve geri dönüştürülebilmektedir. Böylece atık oluşumunun azaltılması sağlanmakta ve hedefe ulaşılabilmektedir (Liu, C., ve diğ., 2003). Bu durum tasarım evresindeki yaklaşımların yeniden kullanıma imkân vermesinin daha az yeni malzeme ihtiyacı duyulmasında ve daha az atık üretimi sağlanmasında etkili olduğunu göstermektedir. Endüstriyel esneklik ve sökülebilirlik yeniden kullanımı desteklediğinden tasarım sürecinde göz önüne alınması gereken bir konudur (Erkelens, P., A. 2003).

Çalışma kapsamında incelenen hafif çelik modül sistemler dekonstrüksiyona izin vermeleri sayesinde atık oluşumunun azaltılmasını desteklemektedir. Ayrıca üretimde getirdiği standartlaşma ile seri üretime imkân vermekte; fabrika ortamında kontrollü üretim ile atıkların azaltılmasını yeniden değerlendirilmesini ve yeniden kullanılmasını sağlamaktadır (Wadel, G. ve diğ., 2007).

3. SONUÇ
Yapılarda; hammadde elde edilmesi, üretim evresi, yapım evresi, kullanım evresi, yıkım evresi aşamalarından oluşan yaşam döngüsü süreci yapım sistemlerinin değerlendirilmesinde ve kıyaslanmasında etkili bir yöntemdir.

Bir yapı elemanının, yapım sisteminin ya da yapının değerlendirmesi yapılırken “beşikten mezara” yaklaşımı ile yaşam döngüsü sürecine ait tüm evrelerin bir bütün olarak ele alınması gerekmektedir. Hafif çelik modül sistemler konut, yurt, otel, hastane, ofis gibi pek çok farklı alanda kullanıma uygun bir yapım sistemidir. Tasarım evresi yaşam döngüsü sürecini doğrudan etkilemekte; bu nedenle tasarım evresinde verilen her kararın sonuçlarının önceden düşünülmesi gerekmektedir.

Hafif çelik modül sistemler fabrika ortamında kontrollü üretildikleri için atık üretimi yok denecek kadar azdır. Tasarım evresinde yaşam sürecini destekleyecek en önemli kararlar modüllerin atık üretmeden minimum atık ile üretilebilmesidir. Bunun için tasarım aşamasında modüler koordinasyon ilkelerinden yararlanarak ürün kayıplarını ortadan kaldıran detaylandırmalar, çözümler geliştirilmelidir. Yine bu evrede modüllerin işlevini tamamladıktan sonraki durumu üç aşamada planlanmalıdır: modüllerin mevcut konumlarından sökülerek başka yere taşınıp doğrudan yeniden kullanılması, eski modüllerin sağlam bileşenlerinin ayrıştırılıp yeniden kullanılması veya kullanılamayacak durumda olanların geri dönüştürülmesi. Bu üç farklı durum senaryolarının tasarım aşamasında planlanması döngünün sağlıklı ilerlemesi açısından önemlidir.

Küresel ısınmanın en büyük sorumlularından biri olan yapı sektörü, geleneksel yapım yöntemlerinden endüstrileşmiş yapım yöntemlerine yönelim sağlanması ile çevreye verilen zararların azaltılabileceği gerçeği ile karşı karşıyadır. Bu açıdan hızlı yapım, üretim ve montaj aşamalarında sağladığı enerji tasarrufu, atık üretmeyen, tekrar tekrar kullanılabilen modül sistemler yapının tamamını veya bir bölümü oluşturarak yapı sektöründe karbon ayak izinin azaltılmasındaki etkili sistem durumunda olacaktır.

Kaynakça
Aksel, H., 2014. Çelik yapı bileşenlerinin yaşam döngüsü içinde yeniden kullanım ve geri dönüşüm olanaklarının değerlendirilmesi Yüksek Lisans Tezi, Mimar Sinan Güzel Sanatlar Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul
Ayan, A. B., 2013. Dekonstrüksiyon için tasarım tekniklerinin Türkiye’de uygulanabilirliği, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul
Aydın, M. B., Modüler sistem yapılar sunumu, Steelife
Bribian, I. Z. ve Capilla, A. V. ve Uson, A. A., 2011. Life cycle assessment of building materials: Comparative analysis of energy and environmental impacts and evaluation of the eco-efficiency improvement potential, Building and Environment 46(2011), 1133-1140, Elsevier
Cabeza, L. F. ve Rincon, L. ve Vilarino, V. ve Perez, G. ve Castell, A., 2014. Life cycle assessment (LCA) and life cycle energy analysis (LCEA) of buildings and the building sector: A review, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 29(2014), 394-416 Elsevier
Canıtez, İ., S., 2002. Bükme saç profillerle konut üretimi ve Türkiye’de uygulanabilirliği, Yüksek Lisans Tezi, Trakya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Edirne
Commission of The European Communities, 2001. Green Paper on Integrated Product Policy, COM(2001) 68 final, Brussels
Cooper, D. R. ve Allwood, J.M., 2012. Reusing Steel and Aluminum Components at End of Product Life, Environmental Science & Technology, 2012, 46(18), 10334-10340
Curran, M. A., 2012. Life Cycle Assessment Handbook: A guide for environmentally sustainable products, John Wiley & Sons
Çamur, C., 2010. Isı yalıtım malzemelerinin yaşam döngüsü değerlendirme yöntemiyle çevresel etkilerinin değerlendirilmesi Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara
Dilaver, D., 2005. Yapı ürünlerinin çevre ile ilişkisi kapsamında çevre dostu üretimi, Yüksek Lisans Tezi, Yıldız Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul
Eren, Ö., 2013. A Comparison with Light Steel Frame Constractional Building Systems for Housing, World Applied Sciences Journal, 25 (3), 354-368
Eren, Ö. ve Başarır, B., 2013. Çelik Strüktürlerin Yaşam Döngüsü İçinde Sürdürülebilirliğinin Değerlendirilmesi, NWSA-Engineering Sciences, 2013
Erkelens, P., A., 2003. Re-use of Building Components (Towards Zero Waste In Renovation), Proceedings of the 11th Rinker International Conference, May 7-10 2003, Gainesville Florida USA
Estevez, B. ve Aguado A. ve Josa A., 2003. EnvironmentalImpact of Concrete Recycling, Coming From Construction and Demolition Waste (C&DW), Proceedings of the 11th Rinker International Conference, May 7-10 2003, Gainesville Florida USA
Gorgolewski, M. T. ve Grubb, P. J. ve Lawson, R. M., 2001. Modular Construction Using Light Steel Framing Design of Residental Buildings, The Steel Construction Institute, Berkshire
Gültekin, A. B., 2006. ‘Yaşam döngüsü değerlendirme’ yöntemi kapsamında yapı ürünlerinin çevresel etkilerinin değerlendirilmesine yönelik bir model önerisi, Doktora Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara
Greenwood, R., 2003. Barriers in Minimising Construction Waste, Proceedings of the 11th Rinker International Conference, May 7-10 2003, Gainesville Florida USA
Hozatlı, B., 2013. Muğla ili koşullarında betonarme ve ahşap malzemeli binaların yaşam döngüsü analizi, Doktora Tezi, Ege Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İzmir
Hunt, R. ve Franklin W. E., 1996. LCA-How it Came About Personal Reflections on the Origin and the Development of LCA in the USA, The International Journal of Life Cycle Assesment, 1 (1), 4-7
ISO 14040, 2006. Environmental management- Life cycle assesment- Principles and framework, ISO14040:2006, International Organization for Standardization, Geneva, Switzerland
Jensen, A. A. ve Hoffman, L. ve Moller, B. ve Schmit, A. ve Christiansen, K. ve Elkington, J. Ve Dijk, F. V., 1997. Life Cycle Assessment: A guide to Approaches, Experiences and Information Sources, European Environment Agency,13-14 51-71, Denmark
Karaaslan, S., 2011. Sürdürülebilir mimari tasarım sürecinde ön tasarım kararlarını içeren bir model önerisi, Yüksek Lisans Tezi İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul
Khasreen, M. M. ve Banfill, P. F. ve Menzies G. F., 2009. Life-Cycle Assesment and the Environmental Impact of Buildings: A Review, Sustainability, 1(3), 674-701
Kim, J. J. ve Rigdon, B., 1998a. Architecture module: qualities, use and examples of sustainable building materials, Graves J (ed.), National Pollution Prevention Center for Higher Education, 16-17, Ann Arbor
Kim, J. J. ve Rigdon, B., 1998b. Sustainable architecture module: introduction to sustainable design, National Pollution Prevention Center for Higher Education, 10-11 17-19, Ann Arbor
Kotaji, S. ve Schuurmans, A. ve Edwards, S., 2003. Life-Cycle Assessment in Building and Construction: A state-of-the-Art Report, SETAC
Liu, C. ve Kin Pun, S. ve Itoh, Y., 2003. Technical Development For Deconstruction Management, Proceedings of the 11th Rinker International Conference, May 7-10 2003, Gainesville Florida USA
Menke, D. ve Davis, G. A. ve Vignon, B. W., 1996. Evulation of Life Cycle Assessment Tools, University of Tennessee, Knoxville
Özçuhadar, T., 2007. Sürdürülebilir çevre için enerji etkin tasarımın yaşam döngüsü sürecinde incelenmesi, Yüksek Lisans Tezi İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul
Paulsen, J., 2001. Life cycle assesment for building products-the significanse of the usage phase, Doktora Tezi, Kunglia Tekniska Högskolan University
Pryshlakivsky, J. ve Searcy, C., 2013. Fifteen Years of ISO 14040: A Review, Jurnal of Cleaner Production, 57, 115-123
Rogan, A. L. ve Lawson, R. M. ve Bates-Brkljac, N., 2000. Value and Benefits Assessment of Modular Construction, The Steel Construction Institute, Berkshire
Rossi, B., Marique, A. ve Reiter, S., 2012. Life-cycle assessment of residential buildings in three different European locations case study, Building and Environment, 51(2012), 402-407, Elsevier
Sev, A., 2009. Sürdürülebilir Mimarlık, YEM Yayınevi, İstanbul
Steelife, 2017. Kişisel Görüşme
Tavmergen, İ., 1998. ISO 14000 Çevre Yönetim Sistemleri Uygulama Aşamaları ve Uygulayanlara Sağladığı Faydalar, Dış Ticaret Dergisi, 9
T.C. Çevre ve Orman Bakanlığı, 2009.
Yıldırım, S. G., 2010. Türkiye’de az katlı konutlar için yarı açık hafif çelik yapım sistemi önerisi, Doktora Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul
Wadel, G. ve Avellaneda, J. Ve Cuchi, A., 2007. Sustainable Construction, Material and Practices Challenge of the Industry for the New Millennium, Portugal
World Steel Association, 2010. Life cycle assesment in the steel industry, Ocak 2010
Zhang, Z. ve Wu, X. ve Yang, X. ve Zhu, Y., 2006. BEPAS - a life cycle building environmental performance assessment model Building and Environment, 41(2006), 669-675, Elsevier
URL-26, http://www.steelconstruction.info/Recycling_and_reuse, 05.12.2016

*Akademik Makalenin tam versiyonuna
https://tucsa.org/images/celik_yapilar/75/75_celik_yapilar_pdf_132022122655.pdf adresinden
ulaşabilirsiniz.
Çelik Yapılar - Sayı: 74 - Ocak / Şubat 2022

Projeler

BATUM STADYUMU

Kendimizi Sınayalım

74. SAYI SORUSU



© 2014 - Türk Yapısal Çelik Derneği