Çok katlı binalarda çapraz lamine ahşap taşıyıcı sistemlerin kullanımının incelenmesi

Abstract

Ahşap, insanların barınak inşa etmeye başladığı ilk dönemlerden beri dayanıklılık, ulaşılabilirlik ve işlenebilirliğinden dolayı en çok tercih edilen yapı malzemelerinden biri olmuştur. Fakat 20. yüzyılın başlarında ahşap yapılar büyük oranda terkedilerek beton ve çelik yapı sistemleri kullanılmaya başlanmıştır. Yapı türündeki bu değişimin sebepleri; nüfusun artmasıyla ahşabın dünya üzerindeki nüfusa göre yeterli olmaması, nitelikli ağaçların azalması, ahşabın yerine geçebilen daha ekonomik malzemelerin bulunması ve dış etkilere karşı daha dayanıklı yapılar oluşturulabilmesidir. Günümüzde sürdürülebilirlik, yenilenebilir enerji kaynakları, küresel ısınma ve sera gazları gibi çevresel kavramların yapı üretimindeki etkileri, yapı malzemeleri üzerine yeniden düşünülmesine neden olmuştur. Yapım endüstrisi dünyadaki enerji kaynaklarının yaklaşık %40'ını tüketmektedir. Ahşap malzemeler karbondioksiti absorbe etme özelliğine sahip olduğu için kullanımının küresel ısınmayı azaltmada etkisi olacağı düşünülmektedir. Yaklaşık son 20 yıldır ortaya çıkan çapraz lamine ahşap paneller çok katlı yapılarda ahşap taşıyıcı sistemlerin kullanılmasına imkân tanımıştır. Taşıyıcı sistem elemanı olarak çapraz lamine ahşap kullanımı, ahşabın ortotropik yapısından kaynaklanan zayıf yönünü ortadan kaldırmaktadır. Üretilen elemanlar liflere paralel ve dik yönlerde aynı dayanımı sağlamaktadır. Oluşturulan bu paneller sayesinde niteliği düşük ağaçların da sektöre kazandırılması sağlanmaktadır. Mevcut ağaç kaynaklarının kullanılmasından çok inşaat sektöründe çapraz lamine ahşap kullanımı amacıyla ağaç yetiştiriciliğinin yapılması ile sürdürülebilir bir çevre oluşturularak, bu malzemeyle ilgili ekonomik olarak ta fayda sağlanabilecektir. Bu çalışmada, yapı malzemesi olarak çapraz lamine ahşabın üretim aşamaları, kullanım alanları, çevresel özellikleri ve taşıyıcı sistem elemanı olarak hesaplama yöntemleri hakkında bilgi verilmiştir. Ayrıca 3, 5 ve 10 katlı tamamen çapraz lamine ahşaptan ve zemin katı betonarme diğer katları çapraz lamine ahşaptan oluşturulan 7 farklı bina modelinin RFEM programında tasarımı ve analizi yapılmıştır. Modellerde bina kat sayısının artması ile zemin katın betonarme olması durumları incelenmiş, tamamen çapraz lamine ahşap taşıyıcı panellerden oluşan bina modelinin yeterli performansı sağladığı görülmüştür. Sonuç olarak, çapraz lamine ahşap kullanımı ile tamamen ahşap taşıyıcı sistem elemanlarından oluşan yeterli dayanıma sahip çok katlı binaların yapılabileceği teorik olarak ta belirlenmiştir.

Wood has been one of the most preferred building materials due to its durability, accessibility and workability since the early times when people started building shelters. However, at the beginning of the 20th century, wooden structures were largely abandoned and concrete and steel construction systems were used. The reasons for this change in the type of building; with the increase in the population, the wood is not enough compared to the population in the world, there are no qualified trees, there are more economical materials that can replace wood and more durable structures can be created against external effects. Today, the effects of environmental concepts such as sustainability, renewable energy sources, global warming and greenhouse gases on building production have led to rethinking on building materials. The construction industry consumes about 40% of the world's energy resources. Since wooden materials have the ability to absorb carbon dioxide, it is thought that its use will have an effect on reducing global warming. Cross-laminated wood panels, which have emerged in the last 20 years, have allowed the use of wooden structural systems in multi-storey buildings. The use of cross laminated wood as a load-bearing system member eliminates the weak aspect of wood due to its orthotropic structure. The produced elements provide the same strength in parallel and perpendicular directions to the fibers. Low quality trees are also brought into the sector with these panel members. It will be economically beneficial by creating a sustainable environment with tree cultivation for the purpose of using cross-laminated wood in the construction sector rather than using existing tree resources. In this study, information about the production stages, usage areas, environmental properties and, calculation methods as a structural system member of cross laminated timber was given. Also, the design and analysis of 7 different building models with 3, 5 and 10 storeys completely made of cross-laminated timber and the ground floor reinforced concrete and the other floors made of cross-laminated timber were performed in the RFEM program. In the models, the increase in the number of floors of the building and the case of the ground floor being reinforced concrete were examined. It has been observed that the building model, which consists entirely of cross laminated timber structural panels, gives sufficient performance compared to other models. As a result, it has been theoretically determined that multi-storey buildings with sufficient strength can be built with the use of entirely cross-laminated timber structural panel system members.