Y. İnş. Müh.
Her geçen gün küresel ısınmayı daha somut olarak hissediyoruz. Neredeyse tüm meslek alanları karbon ayak izi düşük ürünler üretmeye veya bu şekilde pazarlamaya çalışıyor. Karbon salımı en yüksek sektörlerden olan inşaat sektörü (enerji ile birlikte %35, Global Status Report 2017) olduğunu ve özellikle çimento ve çelik üretimindeki enerji tüketiminin temel nedenler olduğundan daha önceki bülten yazılarımızda bahsetmiştik. İnşaat mühendisliği de hem artan enerji hem de karbon maliyetleri nedeniyle daha çevreci yönde evrilmeye başladı. Özellikle batı Avrupa ülkeleri ve Japonya gibi bazı ülkeler yeni teknolojiler ile ahşap yapıları yaygınlaştırmak için çalışmalar yürütüyor. Türkiye’de genellikle ustalık üzerinden ilerleyen ve lisans eğitimlerinde neredeyse hiç bahsedilmeyen bu yapı malzemesini aklımıza gelen sorular ile inceleyelim.
Ahşap yapıların küresel ısınmaya faydaları neler?
Ahşap organik bir malzeme ve havadaki karbondioksiti fotosentez ile kullanarak karbonu gövdesinde depolayan bitkilerden elde ediliyor. Böylece ahşap binalar karbonu depolamış oluyor. Bu açıdan bakıldığında negatif karbon ayak izi var. Yetiştirme, kesim, ulaştırma ve işleme süreçlerindeki karbon salınımı da bitkinin depoladığı karbon miktarının altında tutulabilirse binaların yapısal sistemini karbon negatif maliyete getirmek mümkün de olabilir. Ahşap yapılar hafifliği sayesinde betonarme veya çelik yapılar kadar büyük temele de ihtiyaç duymadığından temel seviyesi beton sarfiyatını da azaltmış oluyor. Bir yandan doğrudan ağaç talebini de artırdığı için endüstriyel ormancılığın gelişmesine ve ormanların artmasını sağlıyor. Türkiye özelinde konuşursak beton yapıları inşa etmek için beton üretimini azaltarak sağlananan fayda yanında atmosferden karbondioksiti çekimi hızlanmış oluyor. Bunların hepsi yapım sürecine kadar olan bölümlerdi.
Peki bu binalar hizmet ömrünü tamamladıktan sonra çevreye ne gibi etkiler oluşturuyor?
Beton yapılar hizmet ömürlerini tamamladıklarında genellikle yıkılıyor veya güçlendiriliyorlar, fakat değiştirilmek istenen kullanım şekli veya mimari gereklilikler/istekler nedeniyle Türkiye’de yıkım daha popüler. Beton binalar yıkıldıktan sonra içindeki donatıları geri dönüşüme gidiyor, beton bölümlerin yeniden işlev kazandırılmasına yönelik bazı çalışmalar olmasına rağmen geri dönüşümü pek mümkün olmuyor.
Çelik binalar ömürlerini tamamladığında veya hasar aldıklarında hasarlara bağlı olarak ilgili elemanlar değiştirilerek veya güçlendirmeler ile ömürlerini kullanım alanlarından feragat etmeden uzatmak mümkün olabiliyor. Özellikle 1994 Northridge depremi sonrasında çelik binalarda oluşan hasarlar bu pratiğe ciddi katkı sağladı. Bunun yanında yapı kaldırılmak istendiğinde, çelik eritilerek geri dönüşümü sağlanabiliyor. Geri dönüşümü de üretimi gibi enerji yoğun bir süreç.
Ahşap yapılarda ise tamir ve güçlendirme daha kolay olduğu gibi, geri dönüşüm de mevcut yapı elemanlarının sökülerek farklı amaçlar kazanması ile gerçekleşebiliyor. Bu amaçlar mobilya, doğrama, palet, sunta vb. Olabiliyor. Parça büyüklüğü ve ağaç cinsi ile değişkenlik gösterebilecek çok fazla kullanım alanı mevcut. Bu açıdan bakıldığında faydalı ömrü sonrasında işlenme kolaylığı sayesinde minimum karbon salınımı ile dönüştürmek de ahşabın en önemli avantajlarından.
Ahşap ile kaç katlı binalar yapabiliriz?
Ahşap dendiğinde akla genellikle 2 veya 3 katlı yapılar gelse de özellikle çapraz lamine ahşap teknolojisi (CLT) ve endüstrinin standardizasyonu ile Avrupa ve Japonya gibi ahşap pratiği olan ülkelerde orta yükseklikte altı ila on katlı yapılar yaygınlaşmaya başladı. Şu anda herkesin dikkatle izlediği projelerden bir tanesi Japonya’da yapılması planlanan 70 kat ve 350m yüksekliğindeki ahşap gökdelen olsa da, inşası tamamlanmış konut-ofis kullanım amaçlı tamamen ahşap yüksek yapılardan bir tanesi 2019 Mart ayında Norveç’de tamamlanan 18 katlı ve 85m yüksekliğinde Mjøstårnet binası. Bu bina taşıyıcı çekirdeğinde CLT elemanlar kullanılarak üretilen bir yapı. Özetle depremselliğe bağlı olmakla beraber şehirde yer alan ortalama apartmanları inşa etmek mümkün.
Ahşap binaların deprem performansı nasıl?
Türkiye özelinde herhangi bir yapı değerlendirildiğinde deprem ilk akla gelen sorulardan bir tanesi. 2-3 katlı ahşap yapılar hem hafiflikleri hem de çivi veya benzeri bağlantıları ile yüksek süneklikleri ile genellikle iyi performans göstermekte, göçme durumunda dahi betonarme binalara kıyasla insanın kurtulabilmesi için büyük boşluklar yaratmaktadır. Fakat şehir yaşamının bir gerekliliği olan apartman tipi binaların performansı daha büyük önem taşımaktadır. (Cecotti et al., 2013) tarafından yapılan araştırma serisi (SOFIE) kapsamında 7 katlı CLT kesme duvarlı ahşap bir bina sarsma tablası testlerine tabi tutulmuştur. Çalışmaların detayları, ilgili makalelerde bulunmakla beraber, özet olarak 7 katlı binada 1995 Kobe depremi tam ölçekli olarak uygulandığında, yapı tamir edilebilir bağlantı hasarları dışında hasar almamıştır. Buradan anlaşıldığı üzere, çelik ve beton yönetmeliklerinde olduğu gibi ahşap yönetmeliğinin çağdaşlaştırılması, malzemelerin standardizasyonu ve mühendislerin bu doğrultuda eğitimleri ile orta yükseklikli apartmanları ahşaptan güvenlik şekilde üretmek mümkündür. Olası bir göçme senaryosunda da yükler ve göçme şekli dikkate alındığında betonarmeye tercih edilebilir olduğunu düşünüyorum. Amerika NEES laboratuvarlarında yapılan bir başka sarsma tablası testi de bu bağlantıdan izlenebilir (https://www.youtube.com/watch?v=hSwjkG3nv1c).
Yangın dayanımı nasıl?
Herkesin aklının bir köşesinde için yanan ahşap binalar vardır. Özellikle büyük yangınlar yaşamış İzmir gibi bir şehirde, ahşap yapıların neredeyse ortadan kalmasının nedenlerinden biri bu olabilir. Yangın konusunda betonun çelik ve ahşaba göre daha dayanıklı olduğunu belirterek, beton haricindeki bu iki malzemenin karşılaştırmasını yapacağım. Fakat bu konu farkındalık yaratılması gereken bir konu. Yangına dayanım ile yanabilirlik genellikle karıştırılan iki konu. Bunu şöyle bir örnek ile açıklayabiliriz sanıyorum. Yüksek derecede yanan bir ateşe çelik bir kaşık ve tahta bir kaşığı aynı süre tutup zemine bastığınızda çeliğin eğildiğini fakat tahta kaşığın yansa dahi eğilmediğini göreceksiniz. Amerika’da 11 Eylül saldırılarında ikiz kulelerdeki yangına bağlı mukavemet kaybı kulelerin tahliye edilemeden yıkılmasıyla sonuçlandı. Binalarımızda hiç eşya olmasaydı ve tamamen çelik olsaydı, çelik yanmaya devam edemeyeceği için yangın sönmüş olacaktı fakat modern hayatımızda binalarda yeterince yakıt bulunduğundan temel karşılaştırma ölçütü yangın dayanımı olmakta. Yanda çelik ve ahşap elemanın yangın altında mukavemet kayıplarını gösteren bir grafik sunulmuştur(Şekil 3 ). Fakat tabii ki yangın herhangi bir yapıda istenmeyen bir durum olduğundan, çelik betonarme veya ahşap bir yapıda gerekli ve yeterli önlemler alınarak bu tehlike yönetilebilir.
İşlenebilirlik avantajı ne getirir?
Tasarımın dijitalleşmesi ve CNC kesim teknikleri sayesine ahşap lamine paneller istenilen geometrilerde düzgün şekilde kesilip uygulanabiliyor. Benzer bir özellik çelikte de olsa bile profillerin belirli şekillerde üretilmesi ve daha sonra kaplama yapılması gerekiyor. Bu tarafıyla ahşap özellikle iç mekanlarda çıplak olarak sergilenmeye daha uygun bir malzeme. İşlenebilirlik avantajı ve hafifliği, duvar vb alanlarında yapısal olarak tasarlanarak, Avrupa’da bazı öncü projeleri başlayan modüler çok katlı yapılara da izin veriyor.
Ahşabın hiç mi kötü tarafı yok?
Tabii ki var, organik bir malzeme olduğundan, termit ve benzeri canlılardan korunması için koruyucu süreçlerden geçmesi gerekiyor. Bunun yanında toplumda yeterli yetişmiş insan olmadığından tasarım, kontrol ve imalat süreçlerinde öncü uygulayıcıları bekleyen zorluklar olacaktır. Türkiye gibi ülkelerde ahşap, tuğla gibi bölümler taşıyıcı olarak görülmediğinden, tadilatlar sırasında kesme duvarlarından bazılarının kesilmesi delinmesi gibi ihtimaller yüksek. Bunun yanında kereste üretimini fiyatları makul seviyelerde tutarak hızlı şekilde artırmak çok mümkün olmayacaktır, uzun vadeli bir planlama ve kararlı uygulama gerekecektir. Burada henüz bahsetmediğimiz ve uygulama süreçlerinde de karşılaşabileceğimiz birçok problem olacaktır. Ama bunları başlamadan bilmek çok da mümkün değil.
Sonuç ne?
Sonuç olarak lamine ahşap teknolojisi ile tüm dünyada ahşaba dönüş başladı. Bu yazıda ahşaba pozitif ayrımcılık yaptık çünkü bu alanda teknoloji geliştirici ülkelerden birisi olmanın tam zamanı. Hem dünyanın sağlığı hem de bizim sağlımız açısından, organik malzemelerin kullanımı büyük önem taşıyor. Bu konu çok farklı ekonomik ve ekolojik bileşenleri olan bir alan ve bu yazı yalnızca akıllara bir soru işareti düşürmek için yazıldı. Acaba dünyanın kurtuluşu ahşap yapılarda mı? Bu konu ile ilgili sorularınızı veya görüşlerinizi tarafıma iletirseniz, bu konuda merak edilenler ile ilgili daha fazla yazmak isterim.
Referanslar
Not: Görseller internet üzerinden veya aşağıda listelenen kaynaklardan alınmıştır.
1-Ceccotti, A., Sandhaas, C., Okabe, M., Yasumura, M., Minowa, C., & Kawai, N. (2013). SOFIE project – 3D shaking table test on a seven-storey full-scale cross-laminated timber building. Earthquake Engineering & Structural Dynamics, 42(13), 2003–2021. doi:10.1002/eqe.2309
3-https://www.caee.ca/10CCEEpdf/2010EQConf-001700.pdf 4-Barber, D. Tall Timber Buildings: What’s Next in Fire Safety ?. Fire Technol51, 1279–1284 (2015). https://doi.org/10.1007/s10694-015-0497-7