Kompozit yapılar, yapı taşıyıcı sistemlerinde aynı anda ahşap, çelik ve beton gibi farklı malzemelerin kullanılmasıyla tasarlanan ve inşa edilmesiyle meydana gelen yapılardır. Günümüzde çoğunlukla beton ve çelik karma yapılar kullanılır. Yapının ölü ağırlığını ve depremlerden meydana gelen sismik yüklere karşı gerekli sünekliği sağladığı gökdelenlerde sıklıkla kullanılmaktadır.
20 yılı aşan bir süredir kompozit yapılar inşaat sektöründe, konut dışında kalan kısma hâkimdir. Bu başarının sebebi kompozit yapılar sayesinde en az malzemeyle yeterli mukavemete ve sertliğe ulaşılmasıdır.
Kompozit Yapıların Kullanışlılığı
Kompozit yapılar bu denli kullanışlı olması betonun basınca ve çeliğin çekmeye çalışıyor olmasıyla açıklanabilir. Yapısal olarak çelik yapıların ve betonarmenin bir araya getirilmesiyle, son derece verimli ve ağırlıkça hafif tasarımlar elde edilebilir. Kompozit yapılar sayesinde azaltılan ölü yük, taşıyıcı elemanlar ve temeller üzerindeki kuvvetleri azaltarak daha ekonomik çözümlerin seçilmesinin önünü açarlar. Kompozit yapılar ayrıca inşaat hızı açısından da fayda sağlamaktadır. Kompozit yapılar kullanılarak zemin derinlikleri azaltılabilir, bina dış cephe kaplamasında ve binanın kullanılabilirliğinde fayda sağlanabilir.
Bir yapıda, iki farklı malzeme farklı yapı elemanlarında kullanılabildiği gibi aynı yapı elemanında da kullanılabilir. Kompozit yapılarda yüksek esnekliğe sahip ve yüksek gerilmelere dayanan çelik ve basınca ve korozyona dayanıklı beton farklı şekillerde bir arada kullanılmaktadırlar. Beton ve çeliğin aynı yapı elemanında kullanıldığı durumlarda kompozit kolonlar, kompozit kirişler ve kompozit döşemeler meydana gelir.
Kolonların Tasarlanması
Kompozit kolonlar üç farklı şekilde tasarlanabilirler: Betona gömülü yapısal çelik elemanlar ile teşkil edilmiş kompozit kolonlar, içine beton doldurulan kapalı kutu çelik kesitlerle teşkil edilmiş kompozit kolonlar ve gövde boşlukları betonla doldurulan yapısal çelik kesitlerle teşkil edilen yarı gömme kompozit kolonlar.
Kompozit kirişler, kendileriyle aynı taşıma kapasitesine sahip çelik kirişlere göre hem daha hafif, hem de daha ucuz yapılardır.
Kompozit döşemelerde, genellikle çelik eleman olarak kullanılan trapez kesitli galvanize saç kalıp gibi kullanılabildiğinden ötürü uygulama açısından büyük bir kolaylık sağlayarak hem yükü azaltmakta hem de inşa süresini kısaltmaktadır.
Çelik Yapılar ve Betonarme Yapılar
Kompozit yapıların diğer yapı türlerine avantajlarını incelemeden önce, en çok kullanılan yapı türlerinden; betonarme yapıların ve çelik yapıların birbirlerine göre kıyaslanması gerekir.
Çelik yapılar hava şartlarına bağlı olmadan prefabrik olarak üretilir ve montajı hızlı yapılır. Betonarme yapılar ise çoğunlukla yerinde imalat uygulandığı için hava koşullarından sıklıkla etkilenmekte ve bazı durumlarda imalat durma noktasına gelmektedir. Buna ek olarak çelik yapıların yangına karşı alınması gereken önlemler bakım maliyetini ciddi oranda artırmaktadır. Betonarma yapıların korunması için bırakılan paspayı yeterli olup ekstra bir maliyet yaratmamaktadır.
Çelik yapılarda, yapının ömrü boyunca gerekli korozyon önleyici korumalar yapılmalıdır. Betonarme yapılarda ise uygulamanın doğru yapılması durumunda fazladan bir koruyucu önleme gerek kalmamaktadır. Geniş açıklı tasarımlar için yapılarda çelik kullanılması kesitlerin daha küçük olmasını sağlar ve maliyeti de ciddi oranda düşürür. Çelik yapıların sünekliliğinin genel olarak betonarme yapılarının sünekliliğinden fazla olması ve çelik yapıların ağırlığının daha az olması sebebiyle depreme karşı daha dayanıklı olmaktadır. Fakat çelik yapılar titreşime karşı betonarme yapılardan daha hassastır.
Kompozit yapıların avantajları
Kompozit yapılar ise bu iki yapı sisteminin avantajları maksimum hale getirilmiş halidir. Kompozit yapılarda, yapının ağırlığı betonarme yapıya göre %40-%50 daha düşüktür. Bu da deprem yüklerinin daha az olmasını sağlar. Sünekliliği yüksektir. Son yıllarda yapılan çalışmalarla da betonarmenin sünekliliğinin arttırılması sağlanmıştır.
Kompozit yapılarda yalın çelik yapılara göre %20 daha az çelik malzemesi kullanılmaktadır. Kompozit yapılarda ana taşıyıcı sistem prefabrik olarak hazırlandığı için kontrolleri daha dikkatli ve titiz yapılabiliyor. Ayrıca bu yapılarda kolonsuz, duyarsız ve kesintisiz bir ortam da oluşturulabilir. Buna ek olarak da çelik yapılarda bodrum kat teşkili zordur. Suya temas etmemesi için betonarma bir çözüm yaratılsa da buradaki kesitler büyük olduğu için maliyeti son derece arttırmaktadır.
Beton ve çeliğin beraber hareket ettiği test edilmiş ve dünyada kabul edilmiş bir normdur. TS EN 1998-1 “Depreme dayanıklı yapı tasarımı – Bölüm 1: Genel kurallar, sismik etkiler ve binalar için kurallar” kapsamında Madde 7’de “Kompozit (karma) çelik-beton binalar için özel kurallar” bulunmaktadır. Henüz yayınlanmamış olan güncellenmiş Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği’nde kompozit yapıların tasarımında yol gösterecek bilgilere kapsamlı bir şekilde yer verildiğini Prof. Dr. Alper İlki biz öğrencileriyle paylaşmıştır.
Sonuç olarak kompozit yapılar; iki temel yapı sisteminden doğan sıkıntıları minimuma indirmek amaçlı olarak tasarlanmıştır. Son dönemlerde kompozit yapılar, yüksek katlı binaların tasarımlarını kolaylaştırmakta ve deprem bölgelerindeki yapılar için de en modern çözüm olmaktadır.
Zeynep Esra Gürbüz
Egemen Başarıcı
Teknik Boyut Dergisi
