Şişirme yapılar

PNÖMATİK (ŞİŞİRME)
YAPILAR
Şişirme sistemler
Hava
basınçlı
membran
olarak
yükleri
taşırlar.Kablolar gibi membran düzlemi aracılığıyla
sadece çekme kuvvetlerini aktarırlar. Yapay olarak
verilen hava basıncı, membran yüzeyin her yerinde
düzgün yayılı yük olarak membran yüzeine dik
olarak etkir.
Şişirme sistemler değişik şekillerde
sınıflandırılabilir
Birinci sınıflandırma olarak; basınç düzeyine göre
şişirme sistemler:
a)
Hava-destekli(Alçak basınçlı) ve
b)
Hava- şişirmeli (Yüksek basınçlı) sistemler olarak
iki gruba ayrılabilirler.
Alçak basınçlı şişirme sistemlerde iç basınç dışarıdaki
atmosfer basıncından biraz fazladır, uygulanan
basınç yaklaşık olarak 200kgf/cm2 dir.Yüksek
basınçlı şişirme sistemlerde ise iç basınç 2000
ile70000 kgf/c2 arasındadır.
Şişirme sistemler değişik şekillerde
sınıflandırılabilir
İkinci sınıflandırma, tabaka sayısına göre:
a) Tek tabakalı (Hava –destekli)
b) İki tabakalı (Hava-şişirmeli) sistemler şeklinde yapılabilir.
-Üçüncü sınıflandırma, geometrik biçimlerine göre:
a) Bir boyutlu,
b) Yüzeysel (yastık)
c) Hacimsel (şişirme) sistemler olarak gruplandırılabilir.
Dördüncü sınıflandırma, basınç farkının sağlanmasına göre:
a)
Şişirme (basınç fazlalığı)
b)
Emme (basınç azığı) yoluyla öngerilen sistemler olarak
tanımlanabilir.
Basınç fazlalığı oluşturmak için kapalı bir hacim içine gaz veya
akışkan bir madde doldurulur.
-
Tek tabakalı şişirme sistemlerde biçimin seçimi
mimari estetik açısından önemli olduğu kadar,
seçilen yüzey geometrisinin membran bezlerden
yapılabilirliliğini
ve
statik
davranışını
da
etkilemektedir. Çadır sistemlerde uygun biçimlerin
ters eğrilikli yüzeyler olmasına karşın uygulanan iç
basınç arttıkça şişirme sistemlerin yüzeyi küre
biçimine yaklaşır. Basınç en büyük olduğunda yüzey
bir küre olur. Başka bir deyişle küre en büyük
hacmi en küçük yüzeyle örten bir minimum yüzey
olarak tanımlanabilir. Şişirme sistemlerde böyle bir
minimum yüzey, aynı zamanda membran oluşacak
çekme
kuvvetlerinin
her
doğrultuda
aynı
büyüklülerde kalmasını sağladığı için önemlidir.
Böylelikle membran malzemesi en uygun şekilde
kullanılarak, aşırı yüklemelerden kaynaklanacak
yırtılmalarda önlenmiş olur.
Hava-destekli
(alçak
basınçlı)
şişirme
sistemlerde uygun şekiller küre ve silindir kesitleri,
koniler yada bunların benzeri olan tek ve çift
eğrilikli yüzeylerin birleştirilmesi ile elde edilen
biçimlerdir. Örneğin küre kesitli olanlarda yarım
küre, üç yada dörtte bir küre parçaları, küresel
parçaların birden çok sayıda yan yana getirilip
kümelenmesiyle oluşan biçimlerdir. Silindir ve konik
geometriler, dönel semer yüzeyler, elipsoidler ve
tor yüzeyi gibi çift eğrilikli yüzeyler de kullanılır.
Tabanda dikdörtgen çevreli olanların köşeleri
yuvarlatılarak gerilmeler azaltılır ya da yarım
silindirin iki ucuna küre parçaları eklenir.
Silindir formu
Küre formu
Membran örtüdeki gerilmeleri azaltmak için
şişirme örtünün kablo ile güçlendirme yöntemi de
kullanılmaktadır. Bu yöntemin diğer olumlu yönü de
şişirme sistemi yüksekliğini ve böylece örtülen
hacmi
azaltmasıdır.
Kablo
takviyeli
şişirme
sistemler’de hem membrandaki gerilmeler azalmakta
ve hem de iç ve dış mekanın aşırı büyümesi
önlenmektedir.
Böylece
hava-destekli
şişirme
sistemler:
a) Yalın şişirme
b) Kablo takviyeli şişirme sistemler olarak alt iki grup
olarak sınıflandırılabilir.
Kablo takviyeli
Çerçeve üzerine membran örtü
Şişirme sistemlerde önemli konulardan biri de
membran örtünün dayanımıdır. Membran örtüler,
PVC, aluminyum buharı, silikon filmi, teflon gibi
malzemeler ile iki yüzü de kaplanarak korunmakta,
ömürleri 20 yılın üzerine çıkmaktadır. Cam elaf
örgülü, teflon kaplamalı, kablo takviyeli şişirme
sistemler uzun ömürlerinin yanında 500 m lik
açıklıklara kadar uygulanabilmektedir.
Tenis salonu
Dünyanın en uzun şişirme yapısı 215m x 215m x 45m
Güney kore
-
Hortum olarak adlandırılan bir boyutlu elemanların
sıralanmasıyla, yada bunların eğri yüzeylere
ugulanmasıyla tek veya çift eğrilikli şişirme
sistemler elde edilir. Bunlar;
-Bir boyutlu (ters eğrilikli) hortum sistemler,
-Hacimsel (küresel) hortum sistemler,
- Düzlemsel hortum sistemler,
- Ters eğrilikli hortum sistemler,
Tensegirity hortum sistemler
Tensegirity sistemler,
Buckminster Fuller’in adını
verdiği (Tensegirity= Tensional+ Integrity) ve
bünyesinde daha çok çekme gerilmelerinin ortaya
çıktığı taşıyıcı bir sistemdir. Tensegirity hortum
sistemler sistemde içi şişirilen hortumlar bir bakıma
basınç elemanı olan kemer gibi çalışarak kablolara
veya membran yüzeye öngerilmeyi sağlarlar.
Büyük açıklıklarda membran örtü tel, ip, örgü
kablo, kablo ağı gibi çekme elemanlarıyla bir yönde
yada iki yönde güçlendirilir. Bu şekilde geçilecek
açıklıklar
artar
veya
kullanılacak
membran
malzemenin inceliği azalır ya da iç mekan yüksekliği
azalabilir. Kabolar yardımıyla membran yüzey daha
küçük
parçalara
bölünerek
rüzgar
nedeniyle
oluşabilecek dalgalanmalar önlenebilir.
Şişirme sistemler ana taşıyıcı sistem veya
yardımcı strüktür elemanı olarak yada kalıp elemanı
olarak
uygulamada
kullanılmaktadır.
Şişirme
sistemlerle büyük açıklık gerektiren yapıların yanı
sıra taşınabilir binalar, geçici binalar ve acil afet
binaları da yapılabilir.
Membran yapıların ömürlerinin kısa olması
nedeniyle en uygun yapılar geçici yapılardır. Tenis
kortu, yüzme havuzu gibi spor tesisleri kışa doğru
şişirme
yapılarla
örtülerek
kullanılmaktadır.
Taşınabilir bina olarak inşaat şantiyelerine, gezici
ve sabit sergi salonlarında kullanılabilir.Sanayi
tesisleri için depo, ambar, atölye ve hangar olarak
kullanılabilir. Hava koşullarına bağlı olmaksızın
çalışabilmek için şantiyede yapı, yapım sürecinde
bir şişime zarla korunabilmektedir.
Şişirme yapıların üstünlükleri
 Geniş iç hacimler arada kolon olmaksızın geçilebilir.
 Yapım ve montaj süresi kısadır.
 Montajı
kolaydır,büyük
ustalık
ve
deneyim
gerektirmez.
 Sökülüp başka bir yerde yeniden kurulabilir.
 Hafif olması nedeniyle nakliyesi ucuzdur.
 Işık geçirebilmsi nedeniyle aydınlatma gideri azdır.
 Geçici kullanımlar için uygundur.
 Şişirme balonlardan
yardımcı eleman olarak
yararlanılmaktadır. Jeodezik kubbelerin yapımında
montaj
elemanı
olarak
yararlanılır.
Binishel
tekniğinde şişirme balonlar, betonarme kabukların
kalıbı yerine kullanılmaktadır.
Expo 70 Fuarında ABD pavyonu Osaka _Japonya
Mimar Davis, Brody ve ortakları
Expo 70 Fuarında ABD pavyonu, 142 m uzunluğunda ve
83.5 m genişliğinde oal bir alanı örten hava-destekli (tek
tabakalı) kablolarla güçlendirilmiş basık bir geometriye sahip
şişirme sistemdir. Yapının basık olması depreme ve rüzgara
karşı dayanıklılık sağlamaktadır. Çatı membranı üzeri vinil
kaplama yapılmış cam liflerinden oluşmaktadır. Kablolar
baklava biçimi yani köşegenler doğrultusunda düzenlenmiş, bu
düzenleme çelikte %25 tasarruf sağlamıştır. Membanın yatay
etkileri basınç halkası (betonarme basınç kirişi) ile
karşılanmıştır.Bu basınç halkası 1.2 m yüksekliğinde ve 3.5 m
genişliğinde bir kesite sahiptir. Halkanın mesneti temelin ısıl
genleşmeler vb. yük değişimlerinden oluşacak mesnet
kaymalarına izin verecek biçimde tasarlanmıştır. Şişirme
sisteminin iç basıncı 10.5 N/m2 e ayarlanmış olup 4
kompresör tarafından sağlanmaktadır, 2 de yedek kompresör
ile bir acil jeneratörü bulunmaktadır. Şişirme sistemin kazara
sönmesi durumunda çatı membranının desteklemek için
serbestçe ayakta duran iç taşıyıcı elemanlar bulunmaktadır.
Yaya
girişleri
çeşitli
yerlerdeki
döner
kapılarla
sağlanmaktadır.
ABD Pavyonunun girişi
ABD Pavyonunun dışı
ABD Pavyonunun çatısının üstten görünüşü
Çatının şişirme sırasındaki görünüşü
Silverdome Stadyumu Çatısı, Pontiac-Michigan
Mimarlar O’Dell/Hewlett ve Luckenbach
Silverdome Stadyumu
Silverdome Stadyumu da Expo 70 Osaka ABD
pavyonundaki sistem özelliklerine benzer yapılmıştır, havadestekli( tek tabakalı) çatı, basık form, baklava biçimi destek
kabloları ve bir çevre halkasından oluşmaktadır. Çatı boyutları
220m uzunluğunda 159 m genişliğindedir. Çatıyı bastıran
öngerilmeli kablolar köşeleri kesilerek sekizgene dönüştürülmüş
bir
dikdörtgen
planın
köşegenleri
doğrultusunda
yer
almaktadır. Çevre halkası düzensiz bir sekizgen olması
dolayısıyla simetrik yükleme altında bile eğilme momentleri
etkisi altındadır, sürekli bir kemerden çok bir kiriş gibi
davranmaktadır. Çevre halkası kirişi kompozit H kesitli olup
betonarme ve çelik profillerden oluşur. Çevre halkası bir
ucundan çelik kolonlara diğer ucundan eğik dikmelere
mesnetlenmiştir. Basınç halkasına membran içinnden geçen ve
şişirme sistemin basıklığını sağlayan destek halkaları
bağlanmaktadır.
Çatı membranı teflon kaplamalı cam lifi bezidir. Bu
kaplama türü vinil kaplamaya göre daha dayanıklı ve kir
tutmayı en aza indiren yüzeye sahiptir.İç basıncın aniden
kaybedilmesini önlemek için yapının giriş ve çıkışlarında çift
kapılı basınç setleri kullanılmıştır.
• Silverdome Stadyumu
Expo 70 Fuarında Fuji Pavyonunda 50m
çapındaki bir dairesel alanın üstü her biri 78 m
uzunluğunda ve 4 m çapında 16 adet hava şişirmeli
(hortum)
kemerin
yan
yana
getirilmesi
ile
örtülmüştür. Eşit uzunluklu hortumların geçtiği
açıklıklar farklı olduğundan ortadaki kemerler yarım
çember profilinde iken uçlardaki kemerin tepesi
daha yükseğe ve ileriye itilerek de bir semere
benzeyen görünüş elde edilmiştir. Şişirme kolonlarla
desteklenmiş membran duvarlar kemerin üstüne
tutturularak yapının her iki ucu kapatılmıştır. Bütün
kemerler yatay doğrultuda tokalı geniş şeritlerle
birbirlerine
kenetlenerek
yapı
bütünleştirilmiştir.Hortum kemerler polivinil bezden
yapılmıştır. Bu bezin dışının su geçirmemesi için
içinin de hava geçirgenliğini azaltmak için PVC
kaplama yapılmıştır. Bez hortumlar çelik silindirlerle
kelepçelenerek beton temellerle ankrajı yapılmıştır.
Expo 70 Fuarında Fuji Pavyonu
Expo 70 Fuarında Fuji Pavyonu
Expo 70 Fuarında Fuji Pavyonu
Expo 70 Fuarında Fuji Pavyonu, plan
Airtecture Exhibition Hall | 1996 | Germany
Airtecture Exhibition Hall | 1996 | Pneu | Germany
Airtecture Exhibition Hall | 1996 | Pneu | Germany
Bubbles in the snow - Snow Castle | Pneu | Finland
Bubbles in the snow - Snow Castle | Pneu | Finland
Bubbles in the snow - Snow Castle | Pneu | Finland
Bubbles in the snow - Snow Castle | Pneu | Finland
Nebelgang | 2001 , Germany
Spironef | 1999 | Pneu | France
Spironef | 1999 | Pneu | France
Spironef | 1999 | Pneu | France
Spironef | 1999 | Pneu | France