Ahşap, insanlar tarafından kullanılan en eski yapı malzemelerinden biridir. Önceleri, deneyime dayalı olan uygulama, mühendislik bilimlerindeki ilerlemelere paralel gelişen yapı tekniğiyle bilimsel olarak yapılmaya başlanmıştır. Daha sonra, ahşap yapıda kullanılan birleşim araçlarının da aynı şekilde, modern teknolojiye göre araştırılıp yönetmeliklerde yer almaları, ahşap yapının yaygınlaşmasına yardım etmiştir.(1) Dünyada ve Türkiye’de ağaç malzeme endüstrisi özellikle son yıllarda çok büyük gelişmeler göstermiştir. Ağaç malzeme, yapı elemanı olarak daima önemini korumuştur. Kolay işlenmesi, ağırlığına oranla direncinin yüksek olması, ısıyı izole etmesi, renk, desen ve dış görünüşü nedenleriyle bugün de birçok yeni yapı malzemesine karşın önemini ve değerini genişleterek korumaktadır.(2)

Ağaç malzemeden rasyonel bir şekilde faydalanma, ancak modern koruma metotlarının uygulanması ile mümkündür. Ağaç malzemenin kurutulup emprenye edilerek kullanılması, biyolojik olarak tahrip olan ahşabın dayanımını ve ömrünü artıran kimyasal bir faktördür. Emprenye, yangına, suya, mantar, böcek gibi biyolojik faktörlere karşı ahşabın dayanımını artırır. Emprenye işleminden geçirilen ahşabın servis ömrü en az beş kat artar.(3) Eğilme, gerilme, basınç gibi mekanik özellikleri de ahşap malzemenin yapıda kullanımını etkiler. Ahşabın yapı elemanı olarak etkin kullanımı için doğru sınıflandırılması gerekir. Gözlem, yeni normlara göre ahşabı doğru olarak sınıflandırmak için yeterli değildir. Bu normları ölçüp, sınıflandırmayı sağlamak için ahşaba fiziksel olarak zarar vermeyen Sylvatest Duo, Triomatic gibi çeşitli araçlar geliştirilmiştir.(4) Ahşap malzeme, Avrupa Birliği Ahşap Yapı Standardı Eurocode5’e göre mekanik değerlerine göre 26 sınıfa ayrılır.

Ahşap malzemenin yapı elemanı olarak kullanıldığı yapı sistemlerinden biri de çatılardır. Yapıyı son katta tamamlayan; rüzgâr, yağmur, kar gibi tüm dış etkilerden koruyan çatının(5), bu fonksiyonları yerine getirmesi kadar, çatıyı oluşturan ahşap malzemenin uzun vadede etkin kullanımı da önemlidir. Özellikle II. Dünya Savaşı’ndan sonra yeni binaların inşası için malzemede yaşanan kıtlık, malzemenin ekonomik açıdan etkin kullanımını tetikler. Ahşabın, binalarda ve çatılarda etkin kullanımıyla ilgili çeşitli yollar bulmayı 1934 yılında kurulan, günümüzde TRADA (Timber Research and Development Association) olarak bilinen TDA (Timber Development Association) görev edinir. TDA, binaların ahşap konstrüksiyonunda ve çatılarda büyük miktarlarda kullanılan ahşabı, birleşim yerlerinde geleneksel bağlantılar yerine bulon ve metal bağlantı plakaları kullanarak küçük kesitlerle, daha az miktarda kullanılabileceğini saptar.(6) Batı’da çatı sistemleri bu gelişmelere paralel olarak yenilenir. Geleneksel çatı sistemleri yerini kafes sistem çatılara bırakır. Türkiye’de sıkça uygulanan oturtma ahşap çatılarda ve geleneksel asma çatı sistemlerinde ise çatıyı oluşturan elemanların birleşim şekilleri dişlidir ve birleşimi kama, bulon, çivi gibi geleneksel birleşim araçlarıyla yapılır. Mekanik özelliklerine göre dört sınıfa ayrılan yapı malzemesi ahşabın, Türkiye’deki mevcut yönetmeliklere göre emprenye işleminden geçirilme zorunluluğu da yoktur.

Batı’da ve Türkiye’de uygulanan ahşap çatı sistemlerinin temelinde, ahşabın sınıflandırılmasından, hesap tekniklerinden, ahşap çatıyı oluşturan elemanların birleşim şekillerinden ve birleşiminde kullanılan araçlardan kaynaklanan farklılıklar olduğu gözlemlenmiştir. Avrupa’da ve Türkiye’de uygulanan ahşap çatı sistemlerinin karşılaştırılmasına esas olan bu farklılıklar şu şekilde sıralanabilir:

1. Ahşabın mekanik özelliklerine göre sınıflandırılması,

2. Ahşabın korunma işleminden geçirilme zorunluluğu,

3. Çatı sistemlerinde kullanılan ahşap birleşim şekilleri,

4. Çatı sistemlerinde ahşap birleşiminde kullanılan araçlar,

5. Çatı sisteminde kullanılan ahşabın boyutlandırılma teknikleri,

6. Çatı sistemlerinin prefabrike yapı elemanı olarak değerlendirilmesi,

7. Çatı sistemlerinin nakliyesi, depolanması ve kurulumu,

8. Çatı sistemlerinin güncel malzemeyle uyumu,

9. Çatı sistemlerinin sağladığı mekân serbestliği ve ağırlığı,

10. Çatı sistemlerinde kullanılan ahşap miktarı,

11. Çatı sistemlerinde kullanılan ahşap maliyeti,

12. Çatı sistemlerinin maliyeti arasındaki farklılıklar.

AHŞAP ÇATI SİSTEMLERİNİN MODELLENMESİ

Avrupa’da ve Türkiye’de uygulanan ahşap çatı sistemlerinin karşılaştırılması için 990x1450 cm boyutlarında örnek bir plan oluşturulmuş, aynı yük ve fiziksel koşullar Türkiye’de geçerli olan yönetmelikler doğrultusunda, karşılaştırılacak çatı sistemlerine uygulanmıştır. Türkiye’de uygulanan oturtma ve geleneksel ahşap asma çatı sistem kesitleri ve birleşim araçları genel kabullere göre ele alınmıştır. Avrupa’da kullanılan geniş aralıklı ahşap kafes sistem ve sık aralıklı ahşap kafes sistemlerde (60 cm aralıklı) kullanılan ahşap kesitleri ve birleşim araçları ise Woodexpress programı ile Avrupa Birliği Ahşap Yapı Standardı Eurocode5’e göre hesaplanmıştır. Woodexpress yazılımıyla hesaplanan çatı sistemleriyle ilgili ahşap miktarı, boyutu ve metal bağlantı elemanlarının ölçüleri ve miktarlarının tespit edilebilmesi için kullanılan parametreler aşağıdaki gibidir. Sık aralıklı ahşap kafes sistem için belirlenen birim kafes genişliği ve yüksekliği Şekil 1’de gösterilmiştir.

Kafes Genişliği: 9,9 m, Kafes Yüksekliği: 2,2 m,

Saçak Mesafesi: 0,6 m,

Ahşap Cinsi: 1. sınıf çam,

Kar Yükü (4. Bölge): 150 kg /m²,(7)

Rüzgâr Basıncı: 80kg / m²,(8)

Marsilya Tipi Kiremit Çatı Yükü: 50 kg / m²,

Kafes Aralığı: 60 cm (sık aralık için), 270 cm (geniş aralık için),

Kiremit Altı Tahtası Kalınlığı: 2 cm,

Bağlantı Tipi: Delikli metal plaka, Metal Plaka Kalınlığı: 1,5 mm, Tip: Çivili,

(Türkiye 4. iklim bölgesinde, denizden 900 m yükseklikteki 3 katlı yapı için.)

Örnek plan üzerinde modellenen ahşap çatı sistemlerinden perspektifler Şekil 2’deki gibidir.

AHŞAP ÇATI SİSTEMLERİNİN KARŞILAŞTIRILMASI

Karşılaştırmaya konu olan ahşap çatı sistemleri arasındaki farklılıklar şu şekilde özetlenebilir:

1. Ahşabın Mekanik Özelliklerine Göre Sınıflandırılması: Yapı malzemesi ahşap, Ahşap Yapı Dizayn Standardı Eurocode5’e göre toplam 3 grup, 26 sınıfa ayrılır.(9) Ahşabın sınıflandırılması, makineyle, ahşaba zarar vermeyecek şekilde yapılabilir.(10) Türkiye’de sıkça uygulanan ahşap oturtma çatı sistemi ve geleneksel ahşap asma çatı sistemi çatılarda kullanılan yapı malzemesi ahşap ise TS 647’ye göre 4 sınıfa ayrılmıştır.(11) Ahşap sınıflandırılmasındaki hassasiyet ahşabın etkin kullanımını tetikler, ahşabın yeterli miktarda kullanımını sağlar.

2. Ahşabın Korunma İşleminden Geçirilme Zorunluluğu Yönünden Karşılaştırılması: Avrupa’da kullanılan Ahşap Yapı Dizayn Standardı Eurocode 5, yapı malzemesi ahşabın dayanımını güçlendirmek ve ömrünü artırmak için biyolojik organizmalara karşı koruyucu tedbirlerin alınması şartını getirir. (12) Türkiye’de kullanılan, Ahşap Yapıların Hesap ve Yapım Kuralları TS 647 de ise, yapı malzemesi olarak ahşabın kullanımında koruyucu tedbirlerin alınması şartı yoktur. Koruyucu tedbirlerin alınması şartı kullanılan ahşabın ömrünü en az beş kat artırır. (13)

3. Birleşim Şekilleri Yönünden Karşılaştırılması: Avrupa’da uygulanan çatı sistemlerinde, çatı sistemini oluşturan kafeslerin ve kafeslerin birbiriyle ilişkisini sağlayan yardımcı elemanların birleşimleri düzlemseldir. Türkiye’de uygulanan çatı sistemlerinde dişli birleşimler uygulanır. Marangoz tipi olarak adlandırılan bu birleşimler için ustalık gerekir, birleşimler işçiliğe dayandığından malzeme zayiatı artar, işin bitirilmesi için geçen süre uzar ve iş kazası riski artar. Düzlemsel birleşim şekilleri malzeme zayiatını en aza indirdiği gibi fabrikasyon üretimi de destekler.

4. Birleşimde Kullanılan Araçlar Yönünden Karşılaştırılması: Avrupa’da uygulanan çatı sistemlerinde, kafes üretiminde kullanılan birleşim araçları düzlemsel plakalardır. Düzlemsel birleşim şekillerinin birleşiminde kullanılan bu plakalar kendinden çivili olabileceği gibi yerinde kafes imalatı sağlayan delikli metal plaka veya plywood plaka şeklinde de olabilir. Türkiye’de uygulanan geleneksel çatı sistemlerinde kullanılan çatı birleşim araçları ise çivi, bulon ve kamalardır. Kafes sistemlerde kullanılan modern birleşim araçları malzemenin yeterli miktarda, etkin kullanımını sağlar. Düzlemsel birleşim şekillerine imkân sağlayan metal plakalar ahşap endüstrisinin lokomotifidir. (Şekil 3)

5. Ahşabın Boyutlandırılması Yönünden Karşılaştırılması: Avrupa’da uygulanan sık aralıklı ve geniş aralıklı kafes sistem çatı ahşap kesitleri ve kullanılan ahşap miktarı, Eurocode5 doğrultusunda bilgisayar programları yardımıyla hesaplanabilir. Programlar, gerekli parametrelerin girişi doğrultusunda yeterli kesit değerlerini hesaplar. Türkiye’de uygulanan çatı tiplerinde kullanılan ahşap boyutları çoğunlukla genel kabullere göredir. Ahşap çatı kurulumunda kullanılacak malzemenin hesaplanması sistemin güvenilirliğini artırır, eksik veya fazla malzeme kullanılmasını önler.

6. Prefabrike Yapı Elemanı Olarak Karşılaştırılması: Yapıyı oluşturan elemanların özel bir yerde, endüstriyel üretim teknikleri kullanılarak üretilmesine “prefabrikasyon” denir. Avrupa’da uygulanan ahşap kafesler, çatının kurulacağı alanda imal edilebileceği gibi fabrikalarda da üretilebilir. Ahşap kafeslerin fabrikada üretilmesiyle kafes çatıların imalat hataları en aza indirilebilir, kalite ve uzun ömür birlikte sağlanır. Türkiye’de çatı kurulumu genelde yerinde yapılmaktadır. Bu durum çatıyı oluşturan elemanların ön üretimini gerektirmez. Üretimde sağlanan hız, kalite, malzemenin etkin kullanımı, işçilik hatalarının en aza indirilmesi ve mekanizasyon prefabrikasyonun önemli avantajlarındandır.

7. Nakliyesi, Depolanması ve Kurulumu Yönünden Karşılaştırılması: Avrupa’da uygulanan ahşap çatı sistemlerinde fabrikada üretilen kafeslerin şantiyeye nakliyesi gerekmektedir. Nakliyesi yapılan kafesler şantiyede depolanır. Kafesler düz bir alana dik yerleştirilir veya ahşap kadranlar üzerine yatırılır. Fabrikada hazırlanmış olan kafesler genellikle vinç yardımıyla ilk çatı kafes stabilitesi sağlandıktan sonra, çatı platformunda birleştirilirler. (Şekil 4) Türkiye’de uygulanan çatı sistemlerinde, çatı yerinde kurulduğu için ahşap malzemenin nakliyesi haricinde bir nakliyeye ve özel bir depolama şekline ihtiyaç yoktur.

8. Güncel Malzeme Uyumu Yönünden Karşılaştırılması: Avrupa’da uygulanan sık aralıklı kafes sistem çatılar, çatı sistemini tamamlayan güncel malzemelerle ölçüsel uyum içindedir. 60 cm arayla yerleştirilen kafesler, çatı sistemini üstten tamamlayabilen 120x240 cm ebatlarındaki OSB ve alttan tamamlayan alçı panel montajı için iskelet işlevi görür. Diğer çatı sistemlerinde, çatı sistemlerini tamamlayan güncel malzemelerle ölçüsel bir ilişki sözkonusu değildir.

9. Mekân Serbestliği ve Ağırlık Yönünden Karşılaştırılması: Türkiye’de sıkça uygulanan oturtma çatı sistem, çatının kurulması için binanın üst kat bitişinde döşeme oluşumunu gerekli kılar. Üst kat döşemesinin oluşması için kolon-kiriş sistemi üst döşeme kotuna kadar devam eder ve oturtma çatının kurulacağı platform oluşturulur. En üst katta oluşturulan ve oturtma çatının kurulacağı bu alan yapıya ek bir yük getirir ve ara kolon-kiriş oluşumundan dolayı kullanımı kısıtlar. Avrupa’da sıkça uygulanan sık aralıklı kafes sistem çatı, geniş aralıklı kafes sistem çatı ve Türkiye’de uygulanan geleneksel asma çatı sistemlerinde çatılar mesnetlere oturduğundan dolayı ara kolon-kiriş bağlantılarına ve döşemeye gerek kalmaz. Böylece en üst kat diğer katlardan bağımsız olarak istenildiği gibi düzenlenebilir ve yapı hafifler.

10. Kullanılan Ahşap Miktarı Yönünden Karşılaştırılması: Örnek plan üzerinde modellenen çatı tiplerine göre kullanılan ahşap miktarı azdan çoğa göre sırasıyla; sık aralıklı ahşap kafes sistem çatı, ahşap oturtma çatı, geniş aralıklı ahşap kafes sistem çatı ve geleneksel ahşap asma çatı sistemi şeklindedir. (Şekil 5) Avrupa’da kullanılan sık aralıklı ahşap kafes sistem çatıda, Türkiye’de kullanılan oturtma çatı sisteme oranla % 26.3

daha az ahşap kullanılmıştır. Sık aralıklı ahşap çatıda kullanılan ahşap miktarında, geleneksel ahşap asma çatı da kullanılan ahşaba göre ise % 35 tasarruf sağlanmıştır.

11. Ahşap Maliyeti Yönünden Karşılaştırılması: Karşılaştırmaya konu olan çatı tiplerindeki ahşap maliyeti ahşap miktarına paralel olarak aynı oranda dağılım gösterir.

12. Çatı Maliyeti Yönünden Karşılaştırılması: Örnek planda modellenen ahşap çatı tiplerine göre çatı sistem maliyeti azdan çoğa göre; sık aralıklı ahşap kafes sistem çatı, geniş aralıklı ahşap kafes sistem çatı, geleneksel ahşap asma çatı ve ahşap oturtma çatı sistemi şeklinde sıralanmaktadır. (Şekil 6) Türkiye’de sıkça uygulanan oturtma çatı maliyeti Avrupa’da kullanılan sık aralıklı kafes çatı maliyetinin 2,19 katıdır. Sık aralıklı ahşap kafes sistem çatıda, oturtma ahşap çatıya kıyasla çatı maliyetinde % 55 tasarruf sağlanmıştır.

Ahşap çatı sistemleri maliyetlerinin hesaplanmasında 2014 yılı Çevre ve Şehircilik Bakanlığı(14), Vakıflar Genel Müdürlüğü İnşaat Birim Fiyatları(15), İller Bankası Kanal ve İnşaat Birim Fiyatları(16) kullanılmıştır.

SONUÇ VE ÖNERİLER

Bu çalışmada Türkiye’de uygulanan ahşap oturtma çatı ve geleneksel ahşap asma çatı sistemleri ile Avrupa’da uygulanan sık aralıklı ahşap kafes çatı ve geniş aralıklı ahşap kafes çatı sistemleri karşılaştırılmıştır. Karşılaştırmaya esas kriterler ve Avrupa’da uygulanan ahşap çatı sistemleriyle, Türkiye’de uygulanan ahşap çatı sistemlerinde ortaya çıkan farklılıklar aşağıda özetlenmiştir. (Tablo 1)

Ahşap çatı sistemleri, 12 kriter doğrultusunda değerlendirilmiş ve Avrupa’da uygulanan sık aralıklı ahşap kafes sistem çatılarda, diğer ahşap çatı sistemlerine göre, daha az miktarda ahşap kullanıldığı ve çatı sistem maliyetinin daha düşük olduğu tespit edilmiştir.

Avrupa’da uygulanan ahşap çatı sistemlerinin, Türkiye’de uygulanan ahşap çatı sistemlerinden daha az maliyetli olmasının başlıca nedenleri, kafesi oluşturan çatı elemanlarının düzlemsel birleşimi ve ahşap birleşimlerinde kullanılan düzlemsel plakalardır. Ayrıca, kafes sistem çatılarda, oturtma çatılar için ihtiyaç duyulan betonarme çatı platformuna ihtiyaç yoktur. Bu durum, en üst katlarda, kolon ve kirişin bölmediği serbest bir mekân kullanımı sağlamakla beraber yapıyı hafifletir, çatı maliyetini azaltır. Avrupa’da uygulanan sık aralıklı ahşap kafes çatı sistemlerinde, geniş aralıklı ahşap kafes çatı sistemlerine göre daha az ahşap kullanılmasının ve buna bağlı olarak sistem maliyetinin daha düşük olmasının nedeni ise çatı elemanlarının birleşiminde kullanılan plakalar yardımıyla geniş açıklıkların küçük kesitlerle geçilmesidir. Bununla beraber, sık aralıklı ahşap kafes sistemde çatı kafesleri, OSB, alçı panel ve benzeri çatı sistemini tamamlayıcı malzemelerle ölçüsel olarak uyum içindedir. Sık aralıkla yerleştirilen ahşap kafesler bu malzemelerin kurulumu için iskelet görevi görür. Bundan dolayı, çatı sistem kurulumunda, tavanda alçı panel montajı için profillere ihtiyaç kalmaz, çatı maliyeti azalır.

Türkiye’de uygulanan ahşap çatı yapım teknikleri, ahşap zayiatına neden olmakta, işçiliğe dayalı olduğu için iş kazaları riskini artırmakta, çatı sistem kurulum hızını ve ahşap çatı ömrünü azaltmaktadır. Ahşap israfının önlenmesi, mevcut ahşap malzemeden etkin bir şekilde faydalanılması için Türkiye’de çağdaş ahşap yapı ve çatı üretiminde modern teknikler uygulanmalı, yönetmelikler güncellenmeli, gerekli ön yatırım yapılmalı, ahşaba hak ettiği değer verilmeli ve ağaç endüstrisinin sürekliliğini sağlayan yapıcı politika izlenmelidir.

KAYNAKLAR

1987, TS 498: Yapı Elemanlarının Boyutlandırılmasında Alınacak Yüklerin Hesap Değerleri, TSE, Ankara.

1979, TS 647: Ahşap Yapıların Hesap ve Yapım Kuralları, TSE, Ankara.

2000, Eurocode 5: Design of Timber Structures, BSI, İngiltere.

Hanhijarvi, Antti; Ranta-Maunus, Alpo; Turk, Goran, 2005, Potential Of Strength Grading Of Timber With Combined Measurement Techniques, VTT Publications, Finlandiya.

Lebow, Stan T.; Makel, William J., 1995, Selection And Use Of Preservative Treated Wood In Forest Service Recreational Structures, U.S. Government Printing Offıce, Amerika.

Mindham, C. N., 2006, Roof Construction and Loft Conversion, Blackwell Publishing, İngiltere, ss.9-157.

Odabaşı, Yalman, 1981, Ahşap Çatıların Hesap ve Detayları, Teknik Kitaplar Yayınevi, İstanbul, ss.1-10.

Odabaşı, Yalman, 2000, Ahşap ve Çelik Yapı Elemanları, Beta Basım AŞ, İstanbul, s.1.

Jean-Luc, Sandoz; Yann, Benoit, 2007, Timber Grading Machine Using Multivariate Parameters Based on Ultrasonic and Density Measurement, Cost E 53 “Quality Control for Wood and Wood Products” Konferansı, Polonya, ss.167-173.

Usta, Hamza, 2007, Ahşap Çatı Makaslarının Düğüm Noktalarında Ön Ahşap Uzunluğunun Deneysel Yöntemle Tayini, Yayımlanmamış Yüksek Lisans Tezi, GÜ FBE, Ankara, ss.1-9.

URL1. plantingsequoiasblog.com/2013/09/16/farm-apartment-trusses-in-which-i-overwhelm-you-with-pictures-of-wood-and-machinery/ [Erişim: 01.01.2015]

URL2. www.mitek.com.au/About/Introduction.aspx [Erişim: 01.01.2015]

NOTLAR

1. Odabaşı, 2000, s.1.

2. Usta, 2007, ss.1-9.

3. Lebow; Makel, 1995.

4. Sandoz; Yann, 2007, ss.167-173.

5. Odabaşı, 1981, ss.1-10.

6. Mindham, 2006.

7. 1987.

8. 1987.

9. 2000.

10. Hanhijarvi; Ranta-Maunus; Turk, 2005.

11. 1979.

12. 2000.

13. Lebow; Makel, 1995.

14. Çevre ve Şehircilik Bakanlığı İnşaat Birim Fiyatları, 2014.

15. Vakıflar Genel Müdürlüğü İnşaat Birim Fiyatları, 2014.

16. İller Bankası Kanal ve İnşaat Birim Fiyatları, 2014.