PNÖMATİK (ŞİŞİRME) YAPILAR

(1)

PNÖMATİK (ŞİŞİRME)

YAPILAR

(2)

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.

(3)

(4)

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

.

(5)

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.

(6)

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.

(7)

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.

(8)

Silindir formu

(9)

Küre formu

(10)

(11)

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.

(12)

Kablo takviyeli

(13)

(14)

Çerçeve üzerine membran örtü

(15)

(16)

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.

(17)

Tenis salonu

(18)

Dünyanın en uzun şişirme yapısı 215m x 215m x 45m Güney kore

(19)

(20)

(21)

(22)

(23)

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.

(24)

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.

(25)

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.

(26)

(27)

(28)

(29)

(30)

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.

(31)

(32)

Expo 70 Fuarında ABD pavyonu Osaka _Japonya Mimar Davis, Brody ve ortakları

(33)

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.

(34)

(35)

ABD Pavyonunun girişi

(36)

ABD Pavyonunun dışı

(37)

ABD Pavyonunun çatısının üstten görünüşü

(38)

Çatının şişirme sırasındaki görünüşü

(39)

Silverdome Stadyumu Çatısı, Pontiac-Michigan Mimarlar O’Dell/Hewlett ve Luckenbach

(40)

Silverdome Stadyumu

(41)

Silverdome Stadyumu da Expo 70 Osaka ABD pavyonundaki sistem özelliklerine benzer yapılmıştır, hava- destekli( 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.

(42)

• Silverdome Stadyumu

(43)

(44)

(45)

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.

(46)

Expo 70 Fuarında Fuji Pavyonu

(47)

(48)

(49)

(50)

(51)

(52)

(53)

(54)

(55)

Expo 70 Fuarında Fuji Pavyonu, plan

(56)

(57)

(58)

(59)

(60)

(61)

Airtecture Exhibition Hall | 1996 | Germany

(62)

Airtecture Exhibition Hall | 1996 | Pneu | Germany

(63)

Airtecture Exhibition Hall | 1996 | Pneu | Germany

(64)

(65)

(66)

(67)

(68)

(69)

(70)

Bubbles in the snow - Snow Castle | Pneu | Finland

(71)

(72)

(73)

(74)

(75)

Nebelgang | 2001 , Germany

(76)

(77)

(78)

Spironef | 1999 | Pneu | France

(79)

(80)

(81)

Spironef | 1999 | Pneu | France

(82)

(83)

(84)