TR|EN
Güncel
E-Bülten Aboneliği
Casp 2022
Tevfik Seno Arda Lisesi
Yayınlar > Çelik Yapılar
Sayı: 61 - Eylül 2019

Projeler


VEHBİ KOÇ VAKFI MODERN SANAT MÜZESİ ARTER

Yazı: Ahmet Topbaş / ATTEC

 Ana Yüklenici: Ark İnşaat
Mimar: Grimsaw Architects / TAM
Yapısal Tasarım: Thornton Tomasetti / ATTEC
Statik Proje Müellifi: ATTEC
Yapısal Tasarım Danışmanı: Prof. Dr.Oğuz Cem Çelik
Mekanik Proje:Max Fordham - Dinamik
Elektrik Proje:Max Fordham-Enmar
Akustik/Tiyatro muhendisligi Projesi: NWA-D.Karagozogullari
Yangin Danismanligi:Prof.A.Kilic-Etik Muhendislik
Yapısal Çelik İmalat ve Montaj: Galpan Ularte
Cephe İmalat Mühendisliği ve İmalatı: Fibrobeton / Metalyapı
Fotoğraflar: Cemal Emden
Kadir Yardımcı / ATTEC
Yazı: Ahmet Topbaş / ATTEC
 
VKV çağdaş sanat müzesi Arter’in yeni ve modern binası için uluslararası bir mimari tasarım yarışması açmıştı. Sonucunda kazanan İngiltere’den Grimshaw Architecs oldu. Yapılan tasarımın statik proje müellifliği, detaylı tasarımı, yönetmelik kontrollerinin hem de uygulama projesi ve imalat resimleri yapılarak sonrasında da mesleki saha kontrollerinin yapılması için ATTEC olarak biz rol aldık.
 
Yapısal olarak yapılan standart dışı özgün çalışmaların dışında Türkiye’ye kazandırılmış bir eser olarak neden özel bir yerde olduğunu, en başta değil yazımın en sonunda, teknik ayrıntılardan sonra bahsetmek istiyorum.
 
Bu 18.000m²’lik kullanım alanına sahip, yer altında 7 ve üstünde 7 olmak üzere, toplamda 15 kattan oluşan, Taksim, Dolapdere’de ve cadde üzerinde yer alan bir projedir. Dolapdere adından da anlaşılacağı gibi tamamen bir dere yatağına kurulmuş, suya doygun bir zemine sahip bir vadi ve ana cadde. Zemin taşıma kapasitesi açısından uygun. Üstte sıkı bir kil ve sonrasında yumuşak kayadan oluşan sağlam bir zeminimiz var. Ancak yapının temel kazısı zor yapıldı ve kazı sırasında sürekli su için önlemler alınması gerekti.
 
Genel yapısal sistemi özetlersek ana olarak düşey yükleri taşıyan çelik dış çerçeve ve makaslardan oluşuyordu. Deprem ve yatay yüklere karşı koyan ana sistem olarak ise merdiven ve asansörleri içeren şaftlarıyla temelden çatıya kadar sürekli betonarme çekirdekler kullanıldı. Özel Fibrobeton cephe sistemi ise masif ve dantel plaklardan oluşan bir cephe sistemiydi..
 
Arter Kurucu Direktörü Melih Fereli’nin Hürriyet gazetesine verdiği bir röportajda müzenin önemini anlatan çok güzel bir sözü var;
 
"Biz burada mimari dokumuzu da yansıtmaya çalıştık….. “Ben buraya ait değilim. Buraya girmek için çok okumam, çok bilmem gerekir” algısını kırmak istedik. İlk engel budur…… Dünyadaki yeni müzelerin hiçbirinin böyle bir hevesi ve iddiası yok……Dolapdere ihmal edilmiş bir yer. İstanbul’un en önemli aksına yürüyerek beş dakika ama gençliğimden beri aynı durumda. Başka dinlerden, etnisitelerden insanları kaybetmiş olmayı hatırlatan, bu zenginliği geri kazanma ihtimalini yaşatan bir mahalledeyiz."
 
Projenin yapısal konsept ve tasarım aşamalarının belirli bir kısmı, bizim kontrolümüzde İngiltere’de tamamlandı. Avan proje ile kesin proje arasında bir aşamada biz tam olarak devraldık. Proje müellifi ve yerel mühendis olarak, uygulama projesini ve imalat resimlerini dahi hazırladık. Daha sonra TT bizim projelerimizi çapraz kontrole tabi tuttu.
 
Burada şundan bahsetmek gerekir: yapı, tamamen betonarmeydi, bunu çoğunlukla çeliğe çevirmekte bizimle beraber, sayın danışmanımız, İTÜ Taşkışla ve Deprem Enstitüsü Profesörlerinden Oğuz Cem Çelik’in çok büyük katkıları olmuştur. Bina taşıyıcı çevre betonarme perdeli ve betonarme prekast pi-plak döşeme sistemleriyle düşünülmüştü. Ve avan proje belirli bir döneme kadar bu şekilde gelmişti.
 
Türkiye’deki depremselliği ve yönetmeliğimizi, 7 katlı çevresel kütle betonarme perdelerin çok ağır olacağını ve prekast döşemelerde yazımızın ilerisinde de görüleceği gibi çelik kirişlerdekine benzer geniş boşlukların yatayda bırakılamayacağı için sistem çelik çerçeve ve betonarme çekirdekler olarak revize edildi. İngiltere’deki meslektaşlarımızın bizim katkılarımızla konuya ikna olması sonucunda oldu. Bu sayede elektromekanik ve aydınlatma hatlarıyla tavandaki tüm servislerin, istenen mekan büyüklüklerine de sadık kalarak, çelik kirişlerin içlerinden geçirebileceğini savunduk. Dışardaki konsol ve çok katlı döşeme taşıyan makasların da betonarme değil de çelik makaslar olmasının nedeni de bu kadar fazla betonarme perdelerle binanın bize göre bir deprem bölgesi için çok ağır olmasıydı. Betonarme sistem seçilerek,çelik yapının sağladığı hafiflik ve depremsel tasarım avantajlarından mahrum kalınacaktı.
 
Önerdiğimiz sistem kompozit bir sistemdi. Yangın açısından, elektromekanik şaftların yapımı açısından, mimari kaplamalar açısından çekirdeklerin betonarme perde kalması çok daha doğruydu. Fakat bu ilerde ankrajlar açısından bize zorluklar çıkardı. Çok büyük mukavemet gerektiren ve nokta kuvvetleri aktarması gereken ankrajlar vardı ve onları kalıp içinde koordine etmek çok zor oldu. Fakat doğru olanın buydu. Betonarme perde ve çevre çelik sistem bizim genelde bu kadar büyük açıklıklı ya da iddiali yapılarda çok tercih ettiğimiz bir sistem. Sünek perdeler çok iyi bir deprem mukavemeti sağlıyor ve çevresindeki çeliklerin de çok narin olmasını sağlıyor.
Yeter ki siz doğru detaylayın. Yeter ki çeliği, diyafram kuvvetlerini, nokta kuvvetlerini doğru aktaracak şekilde kompozit detaylar tasarlayın. Genel sistem seçimi ve yapının betondan çeliğe dönüş hikayesi bu şekilde oldu.
 
Bu yapıyı statik ve mimari olarak özel çıkan şeylerden bazıları, daha temel kazısı sırasında başladı. Temel kotu -30 metreydi ve -25 metreden sonra kazı makineleri işlememeye başladı.
Burada artık kesişen kazıklı iksa duvarları dışında başka geoteknik çözümler uygulanmaya başladı.
 
Özel bir sistem, suya doygun bir zemin olduğu için, bodrum kat inşaatı sırasında, katlar yüzmesin diye kullanılan çekme ankrajlarıydı.
Yapının bitmiş halinin ağırlığı ile suyun kaldırması mümkün değildi ancak belirli kata kadar bu risk vardı.
Sürekli pompalarla temel çukurundan su atıldı. Ve ek olarak da özel çekme ankraj kazıkları kullanıldı. Mini kazık makineleri vinçlerle çok dar kazı alanına indirildi, 30cm’lik delgi ve beton çeperli tek ankraj içeren kazıklar yapıldı.
 
Macalloy markalı yüksek mukavemetli 47mm çapında 150 tona çekme kapasitesine sahip 120 adet kadar çekme çubuğu kullanıldı. Yaklaşık 1,5metrelik bir temelin üstüne perdelerle inşaata başlandı. Yer altında da çok ciddi performans merkezleri ve çok fonksiyonlu tiyatrolar var. Bu alanları oluştururken 10-12m yüksekliğinde ve ara bölme duvarsız ve döşemesiz bir alan istendiğinden çok iddialı, su basıncı ve deprem kuvvetlerine dayanıklı dış çeper duvarların olması gerekiyordu.
 
3. bodrumdan sonrası yer altında da çelik döşemeler yapıldığı için bazı çelik kirişlerimiz, köprü gibi ya da strut gibi, toprak basıncına dayanacak şekilde 17-20m’lik kirişlerdi ve yatay makaslara dönüştürüldü ki bu bodrum katındaki yaklaşık 20m*20m planlı ve 12m yüksekliğindeki performans mekanları oluşturulabilsin.
 
Yer üstündeki sistemi anlamak için ise: yaklaşık 4-5 tane imalat holü büyüklüğündeki mekanın, asimetrik olarak, temelden çatıya kadar çıkan bu betonarme çekirdeklere asıldığı bir yapı hayal edin. Özetle bina üst üste asimetrik asılmış, birkaç tane endüstendüstriyel yapılar içeriyor diyebiliriz. 40~60m uzunluğunda, 15 m genişliğinde ve 10m yükseliğinde tek mekanlar oluşturan bir yapı. Bunu yerde değil havada betonarme çekirdeklerden asılı şekilde yapan bir yapı ve bunların bazılarını da asimetrik olarak diziyor. 
 
Bu tarz iddialı yapılarda ana taşıyıcının basitçe kavramsallaştırılması ve özetlenebilmesi için basit sketch ve diagramlarla sistemin anlatılması yapısal tasarımı özel kılan yaklaşımlar ve özgün işlerin hepsinde gerekiyor Özellikle konsept aşamasında, sketch yapan mühendisin daha değerli olduğu kanısındayız. Bu sebeple de her zaman bu tarz sketchlerle sistemin özü oluşturuldu ve buradan matematiksel modellere geçildi çalışıldı. Çok sofistike yapılar çok yalın hale indirgenebilir ve buradan yapı tasarımı daha sistematik ilerleyebilir ve herkes tarafından anlaşılabilir.
 
Temelden çatıya devam eden çok rijit 2 çekirdek şaft tasarlandı ve Bunların etrafında dolanan çelik bir makas ve çerçeve ağı var diye düşünülebilir. Bu çelik ağlar ankrajlarla, çoğunlukla konsol olarak bağlandı ve döşemeler bunlarla taşındı, cepheler de bunlara asıldı.
 
Bu sistem mimari olarak bize sokak seviyesinde çok büyük bir boş mekan (street gallery dedikleri) sağladı ve sokak seviyesindeki geçirgenlik oluştu. Bunun için de statiğin kolonsuz olması çok önemliydi ve bunu başarmış olduk.
 
Çeliğin bu düşey yükler altında bu tarz bir başarıyı bu narinlikle yapabilmesi için deprem yüklerinde çok fazla rol almaması gerekiyor. Üstünden geçeni aktarabilir ancak tüm binanın deprem yükünü taşıyacak betonarme şaftlara sadece yardımcı olabilir. Bunun için de çelik sistemin 1.katta betonarme narin kolonlara mesnetlendiği noktalarda deprem yüklemesinde kayıcı davranıp,perdelere yükü aktarması için Mageba marka kayıcı mesnetler kondu.
Bu teknoloji aslında köprülere özgü bir teknoloji fakat biz de bu yapıyı 2 kolon arasınındaki mesafenin bir cephede 60 metreyi bulduğu, diğer cephede 20-30 metre olmasından dolayı biz bu yapıyı biraz da köprüye benzettik.
 
Burda yapının kompozit davranışı çok önemliydi, dolayısıyla betonarme ile çelik arasındaki ankraj tasarımı çok önemliydi. Bazı ankrajlarımız bir kat boyunca devam eden ve içinden donatı ve betonun geçmesine müsaade eden sürekli düşey elemanlar şeklinde bile göründü.
 
Bu proje için Arcelor Mittal marka HD profilleri, büyük oranda S460 kalitesinde kullandık. Maksimum sanatı, minimum strüktüre sığdırdık. Arcelor Mittal bu projede bize termin’lerde çok yardımcı oldu.
 
Diğer dikkat edilen bir şey ise yapma vierendeel diyebileceğimiz döşeme kiriş-makasların oluşturulması. Türkiye’de kompozit döşemelere nedense bir güvensizlik var, halbuki kompozit döşemeler 2.5m-3m kiriş aralığına kadar (bazen geçici desteklerle) 60-70mm hadde yüksekliğindeki 1mm trapez sac ile teşkil edilir. Bunun üstü toplam 15cm betonarme döşeme ile üzerinde şap ve metrekareye 500kg’lık müze yüklerini çok rahat taşıyabililiyor. Hem de vibrasyon sorunu olmadan. Bu açıklıkları aslında 40cm’lik kirişlerle de geçebilirdik fakat o zaman altına elektromekanik, ışıklandırma, havalandırma, yangın servisleri için de borulama ve kanallar eklendiğinde bu tavan sandviçi belki 1.5m yüksekliklere çıkacaktı. 
Onun yerine biz TT 65cm’lik kirişler kullanmayı tercih etti. Bu kirişlere çok ciddi delikler açtık. Kirişlerin uçlarına yapılan L bağlantılardan havalandırmanın üfleme sistemleri, ortadaki deliklerden geçen kanallardan ise vakum kanalları ve diğer servisler geçiyor.
 
Aslında yapıyı betonarmeden çeliğe çevirmemizin ilk nedeni de buydu, döşemeleri böyle çözebileceğimizi çok erken fark ettik. Güçlendirilerek boşluklar açılmış kirişler için basitleştirilmiş hesap yöntemleri var fakat biz bunları yeterli görmeyip üstündeki kompozit deck ile birlikte katı modelledik. Kirişlerin ucunu incelttiğimizden dolayı, kirişin diyafram kuvvetlerini aktarabilmesi ve montajı için yarı rijit bağlantılar olması gerekiyordu. Kiriş başlık plakalı bağlantıların özel bir eğimle tasarlanması gerekti. Bu da çelik imalatçımız Galpan’ın fikriydi. Bu detay sayesinde tepeden monte edebildik ve kapasiteyi aynı anda sağlayabildik.
Bir miktar moment kapasitesi olup aslında mesnette mafsallıdır. Ve üst taraftaki kompozit döşemenin içinden aktaramadığımız bazı diyafram kuvvetleri buradan ana kirişlere, perdelere hem de aşağıda bodrum duvarına aktarmamızı sağlayan bağlantılardan bir tanesiydi.
Çok narin çelik elemanlar kullanıldığı için sahada bulonlu bağlantılar yarı yarıya mümkün oldu. Hem sürtünmede çalışacak hem de neredeyse full kapasite kuvvet aktaracak elemanlar olduğu için bunları bulonlu kullanmak istememiz durumunda neredeyse 2-3m uzunluğunda bulonlu ekler çıkıyordu. Bunu pek pratik bulmadık ve sahada 100% ultrason kontrollü, tam penetrasyon kaynaklara gidildi. Bu aslında kaçınabildiğimiz yerde kullanmadığımız bir tasarım, fakat çok güzel bir kalite kontrol sistemiyle başarıldı.
Çok sistemli bir çalışmayla ve sahada sürekli yapılan "mesleki kontroller"le, ATTEC ve TÜV SÜD’ün sahada bulunan kaynak kontrol ekibi sayesinde bu kaynakların atölye imalatıymış kadar kaliteli olması sağlandı.
 
ATTEC saha kontrol ekibinin işini düzenlemek ve kolaylaştırmak adına adına SRAD V1 dediğimiz (Saha Raporu Akıllı Döküman V1) kendi yazdığımız bir programla, “özel saha kontrol sistemi” geliştirdik ve bu projede kullandık. Hangi tarihte, hangi bağlantının, hangi katta, hangi kaynağın yapılacağını, temizliğinin, kaynağının, kontrollerinin, ultrasonunun ne gün yapılacağını, katman katman gösteren bir plan ve anahtar görünüş sistemi belirledik. Kontrolümüzü bu sayede sağladık.
 
Döşemelerin içinde 32’lik donatılar var ve kompozit döşemeyi kritik bazı katlarda yatay bir makas olarak tasarladık. Bu sayede cephe konsollarının sarkmasına ekstra bir önlem almış olduk. Düşey döşeme ve cephe yüklerinin kat döşemelerinde yarattığı üst kat çekme ve alt kat basınç kuvvetlerinin gerektirdiği bir diyafram tasarımıydı. Burada standart detay ve kesitler dışındaki betonarme tasarımlarında kullanılan ve beton elemanları makasmış gibi düşünüp, tasarımını yapan strut-and-tie methodunu kullandık. Ve daha sonra matematiksel modellerimizde döşeme kuvvetlerini shell sonlu elemanlarıyla da kontrol ettik. Klasik yöntemlerle, yüksek teknolojinin birleştiği güzel bir uygulama oldu.
Fibrobeton cephe yapısal mühendisliği de büyük oranda bize ait oldu. ATTEC olarak bir tarafımızla bir çok cephe mühendisliği tasarımları yapıyoruz ve bu projelerde başka paydaşlarımızın yanında özellikle Fibrobeton’la çözüm ortağı olarak çalışıyoruz. Bu projede birkaç tip panel var ama yazıda ekonomi yapmak için en özelinden bahsetmemiz gerekirse, dantel diye tabir ettiğimiz, 8cm’lik GFRC(Glass Fiber Reinforced Concrete) çubuklardan oluşan panellerden konuşabiliriz. Bu öyle bir malzeme ki, içindeki cam liflerden dolayı çelikten çok daha esnek. Kalınlığına ve geometrik tasarımına da bağlı olarak tipik bir GFRC panel, 1°C’lik ısı farkında, 1mm kadar genleşebiliyor ya da büzülebiliyor. Dolayısıyla siz bu malzemeyi herhangi bir mesnete rijit bir biçimde bağlarsanız, kırılacaktır. Bağlantıların eğilme rijitliği ve esnekliği çok önemliydi. Aynı zamanda da bu malzeme o kadar narin ki, tek başına taşınamıyor. Mimari geometrik tasarıma çok uygun olacak zigzag şeklinde tasarlanmış, 7cm’lik çelik kutulardan oluşan ve gergiyle tamamlanan bir sistem oluşturduk. Dışardan da baksanız, içerden de baksanız bu çelik taşıyıcı sistem zor seçilebiliyor.
Bu 8cm’lik dantel betonarme paneller, 6m olarak düşeyde konsol durabiliyor. Veya iki
ucu mesnetli, arkasında 7cm’lik kutu profil olan, aralarında hiçbir mesnet olmayan, bu 8cm’lik betonarme danteller ile 10mx10m açıklığa sahip bir alan geçilebiliyor. Bu narin tasarımı mümkün kılan en önemli şeylerden biri de mafsallı bağlantılarıydı. Bu mafsallar montaj için hem bize yeterli özgürlüğü sağlıyor, 8mm taşıyıcı çubuk var ama 60mm delik çapı var, tırtıklı sürtünmeyi arttırıcı bağlantı yüzeyleri sayesinde de kitlenip iki yönde yük alıyor.
 
Son olarak bu yapıyı bir eser olarak özel kılan bazı noktalardan bahsetmek isterim. Bu yapı bir Modern Sanat Müzesi. Bu fonksiyona özel olarak, dünya ölçeğinde yapılmış Türkiye’de başka bir yapı yok. Uluslararası yarışma ile kazanılarak dünyaca ünlü isimlerin tasarladığı bir yapı da bildiğimiz kadarıyla bugüne kadar tamamlanmış olarak Türkiye’de yok. 
Başka bir projemizde David Chipperfield Architects’ten birlikte çalıştığımız Thomas Benk arkadaşımızın bahsettiği Avrupa’daki mimari eserlerde başvurulan “sanatsal kontrol” konseptinin çok büyük oranda uygulanabildiği bir yapı oldu bizim için. Mimarlar ve mühendislerin sadece dizayn aşamasında değil, sonrasında da sahada bulunduğu ve birincil ya da ikincil dereceden taşıyıcı olan beton/çelik malzemenin inşaatının projeye uygunluğunun kontrolünün, kalitesinin ve dizayn amacına uygunluğunun kontrolünü yapabildiği bir proje oldu. Bu açıdan VKV’nın ciddi duruşu takdire şayandır. Sanat sergi alanından milimetre dahi kaybetmeden, verimli ve amacına yönelik mekanların “sulandırılmadan” yapıldığı,”burası da böyle oluversin, kaplamayla kapayıveririz” demeden, daha medeni memleketlerde gezerken kendi kendimize söylediğimiz; “adamlar yapmış abi” hissini de bize vermesi açısından, bu binanın çok özel olduğunu düşünüyoruz. Türkiye’ye hayırlı olsun diyoruz.
© 2014 - Türk Yapısal Çelik Derneği