7 Ekim 2013 | TEKNİK MAKALE 115. Sayı (Ekim 2013)

Ruveyda Koç İTÜ, Fen Bilimleri Enstitüsü, Çevre Kontrolü ve Yapı Teknolojileri Yüksek Lisans Programı M. Cem Altun İTÜ, Mimarlık Fakültesi, Mimarlık Bölümü
Özet
Dış duvarlar, doğal çevre ile yapma çevre arasında sınır oluşturan geçirimsizlik ve/veya filtre görevi gören yapı elemanlarıdır. Günümüzde malzeme ve yapım teknikleri alanında yaşanan gelişmeler, dış duvar sistemi seçeneklerinin ve yapım tekniklerinin çeşitlenmesi, zaten karmaşık ve girdisi çok olan dış duvar tasarımının daha da karmaşık hale gelmesine neden olmuş, tüm tasarım parametrelerinin aynı anda düşünülmesini ve kontrol edilmesini zorlaştırmıştır.
Çalışmanın amacı, binanın ana bileşenlerinden biri olan “dış duvarlar”ın tasarım sürecinde katkı sağlayabilecek bir “kontrol listesi”nin geliştirilmesidir. Çalışmada literatür taraması yöntemi kullanılmıştır. Bu bağlamda dış duvarların tasarımında söz konusu olan çevresel etmenler ve bunlar sonucu meydana gelen fiziksel olaylar ile kullanıcı gereksinimleri belirlenmiş ve derlenmiştir. Elde edilen verilerden yola çıkılarak, tasarım destek aracı olarak kullanılabilecek bir “kontrol listesi” oluşturulmuştur. Oluşturulan kontrol listesinin kullanılabilirliği bir örnek üzerinde uygulanarak ortaya koyulmuş ve kontrol listesinin değerlendirilmesiyle çalışma tamamlanmıştır.
1. Giriş 
Dış duvarlar, doğal çevre ile yapma çevre arasında sınır oluşturan yapı elemanıdır. Bu nedenle dış duvarların kullanıcıdan ve çevresel etmenlerden kaynaklanan birtakım işlevleri yerine getirmesi söz konusudur. Beklenilen tüm işlevleri yerine getirip, duvarın etkin bir şekilde var olabilmesi için, çevresel etmenlerin ve kullanıcı gereksinimlerinin eksiksiz bir şekilde göz önünde bulundurularak tasarlanması ve uygulanması önem taşımaktadır. Aksi takdirde kullanıcı konforu açısından işlevini yitirmiş, hasarlı duvarlar ortaya çıkmaktadır. 
BRE’ nin İngiltere’de 4442 konutta gerçekleştirdiği yapısal hasarlar ile ilgili bir çalışmanın sonucuna göre binalarda tespit edilen hasarların büyük bir çoğunluğunun dış duvarların opak bileşeni olduğu görülmektedir (Şekil 1a), [1]. Yine 1975-1990 yılları arasında Almanya’da yapılan benzer bir  çalışmada dış duvarların en fazla hasar oluşan bina bileşeni olduğu belirlenmiştir (Şekil 1b), [2]. Bu çalışmalarda söz edilen hasarların büyük bir bölümünün tasarım sürecinde, bir bölümünün ise yapım sürecindeki hatalardan kaynaklandığı belirtilmektedir. Kullanıcı konforu açısından işlevini yitirmiş, hasarlı duvarların ortaya çıkmasını engellemenin yöntemlerinden biri; çevresel etmenler, gereksinimler, olanaklar ve kısıtlamalar gibi girdilerinin doğru tespit edilip tasarım sürecine dahil edilmesidir. 
Bu çalışmada hedeflenen, dış duvarın opak bileşeninin tasarımında göz önünde tutulması gereken tüm parametreleri sistematik bir biçimde belirlemek ve tasarım sürecinde kullanılabilecek bir “kontrol listesi” biçimine dönüştürmektir.



2. Dış Duvar Tasarımında Kullanılabilecek Bir Kontrol Listesi
Sistematik tasarım yaklaşımlarının yapısal sorunların önlenmesinde olumlu etkiye sahip olduğu çeşitli kaynaklarda belirtilmektedir [3], [4]. Dış duvar tasarımındaki çevresel etmenler, gereksinimler, seçenekler gibi girdilerin çokluğu, bunların neticesinde ortaya çıkan çözümlerin karmaşıklığı göz önünde tutulduğunda, tasarım sürecinde metodik yaklaşımların kolaylık sağlayacağı açıktır.
Kontrol listeleri, tasarım sürecinde kullanılabilecek metodik tasarım destek araçlarından biridir. Kontrol listesi bir tasarım probleminin çözümünde göz önünde tutulması gereken parametreleri içeren listelerden oluşmaktadır. Temel yararı; tasarım sürecinde bazı parametrelerin gözden kaçmasının engellemesi ve tüm etmenlerin ve gereksinimlerin sürece dahil edilmesinin sağlamasıdır. Özellikle az deneyimli tasarımcılar tarafından kullanılması, yapılacak hata oranını en aza indirgeyecektir. Tüm tasarımcılar için yararlı olabilecek yaklaşımın kullanımının öğrenilmesi basit ve süratlidir [3].
2.1. Kontrol Listesinin Geliştirilmesinde Kullanılan Yöntem
İTÜ kütüphanesi veritabanında “dış duvar”, “envelope”, “facade”, “external wall”, “aussenwand” anahtar kelimeleri kullanılarak yapılan araştırmada dış duvarlarla ilgili Türkçe, İngilizce ve Almanca kaynaklara ulaşılmıştır. Konuya yaklaşımın sınırlanmaması ve mümkün olan bütün alternatiflerin ortaya koyulabilmesi için, yönetmelik ve standartlar da dahil olmak üzere 20 adet basılı kaynak belirlenmiştir. 
Kaynak incelemesi biçimsel inceleme ve içerik incelemesi olmak üzere iki aşamada gerçekleşmiştir. İlk aşama olan biçimsel incelemede kaynakların konuyu nasıl ele aldığı üzerinde durulmuştur. Bu nedenle kaynakların ana bölümleri incelenmiş ve bütünsel yaklaşım [5], çevresel etmenler [6], düşey elemanların temel özellikleri [1] gibi farklı kaynaklarda konuyu ele alırken farklı yaklaşımlarının  olduğu görülmüş, bu farklı yaklaşımlar kitabın bölümleri olarak değerlendirilmiştir. Şekil 2’de gösterilen 1. ve 2. adım  bu aşamayı anlatmaktadır.

Kaynak incelemesinin ikinci aşaması olan içerik analizinde ise, birinci aşamada incelenen farklı yaklaşımlardan oluşan bölümlerin ana ve alt başlıkları ele alınmıştır. Alt başlıklar, ana başlıklar incelenip ve okunup  içeriklerinin analizi sonucunda ortaya çıkmıştır. Ana ve alt başlıklar belirlendikten sonra, ilk kaynak inceleme aşamasında tespit edilen farklı yaklaşımlara ve bölümlere rağmen birçok konunun ortak olduğu belirlenmiştir. Bu nedenle bilginin bir bütün olarak anlaşılabilmesi için, her bir kaynağa ait ana ve alt başlıklar ile bir liste oluşturulmuş, birden fazla kaynakta geçen konular aynı konu başlığı altında toplanmıştır (Şekil 2, 5.adım). Örneğin [1], [5], [6], [7] numaralı kaynaklarda geçen su ile ilgili özellikleri “su” konu başlığı altında, [5], [6], [7], [8], [9], [10]   numaralı kaynaklarda geçen ısıl özellikler ise “ısı” konu başlığı altında toplanmıştır. Duvardan beklenilen özelliklerin tanımlanmasında performans yaklaşımı kullanılmıştır. Sonuç olarak dış duvarlar ile ilgili tüm özellikler ele alınmış ve  performans kriterleri olarak düzenlenmiştir (Şekil 2).
Ana ve alt başlıklardan aynı veya benzer konulardan bahsedenler aynı konu başlığı altında düzenlenirken, konuların rastlanma sıklığı da gözlemlenmiştir. Şekil 2’de gösterilen 9. adım bunu ifade etmektedir. Konuya giden oklar nekadar çok ise rastlanma sıklığıda okadar çok demektir. Rastlanma sıklığını önem sırası olarak düşünürsek rastlanma sıklığı fazla olan konular önem sırasında da ilk sıraları alır. Örneğin “su” performansı, “ısıl” performans, “yangın” performansı en çok ele alınan konular arasındadır. Bu durum konuların ve buna bağlı olarak dış duvardan beklenilen özelliklerin önem sırası hakkında fikir vermektedir. İncelenen kaynak sayısı sınırlı olduğundan ve çalışma kapsamı çok geniş olmadığından önem sırası için bir sonuca varılmamış, incelenen kaynaklar üzerinden sadece bir veri olarak kullanılmıştır.
Kontrol listesi iki farklı yöntem kullanılarak oluşturulmuştur. Birinci yöntemde listede sınıflandırılan başlıklar arasından duvar için aynı etkiyi gösterecek olanlar aynı performans yaklaşımı içerisinde gruplandırılmıştır (Şekil 3.a). İkinci yöntemde ise sınıflar içerisinde yer alan başlıkların kaynaklarına gidilmiş, ilk başta kitaplar analiz edilirken başlık-alt başlık analizinden sonra yapılan içerik analiziyle tespit edilen özellikler tablodaki başlığı ile birlikte bir başka performans yaklaşımını oluşturmaktadır (Şekil 3.b). 
2.2 Kontrol Listesi   
Dış duvarın opak bileşeninin tasarımında ele alınması gereken parametreleri, işlev, yapılabilirlik, görsel etki ve maliyet başlıkları altında toplamak olanaklıdır. Geliştirilen kontrol listesi, “işlev” başlığı altında yer alan alt parametreleri kapsamaktadır. Bu parametreler, performans yaklaşımı çerçevesinde “performans kriterleri” ne dönüştürülmüş ve ana kriterler ve alt kriterler biçiminde düzenlenmiştir. 
Dış duvarların tasarımında, göz önünde bulundurulması gereken çevresel etmenlerin ve kullanıcı gereksinimlerin miktarı ve önemi iklimden iklime, bölgeden bölgeye v.s gibi etmenlerin toplamında aslında projeden projeye değişim göstermektedir. Bu durumdan yola çıkılarak kontrol listesindeki her performans kriterine, bağıl değerin göz önünde tutulmasına olanak verecek, durum ve şartlara göre değerlendirilebilecek üçlü bir gösterge çizelgesi (+:çok önemli, o: orta, -: az önemli) eklenmiştir (Tablo 1). 
2.3. Geliştirilen Kontrol Listesinin Dış Duvar Tasarımında Kullanım Olanakları
Mimari detay tasarım süreci mimari proje tasarım sürecinde olduğu gibi problemin tanımlanması, tasarım seçeneklerinin geliştirilmesi ve beklentileri tam karşılayabilecek seçeneğin seçilmesi gibi aşamaları içermektedir. Geliştirilen kontrol tablosu tasarım sürecinin farklı aşamalarında göz önünde bulundurulması gereken parametreleri tasarımcının hatırlamasını sağlayarak, sürecin eksiksiz işlemesine olanak tanımaktadır. Dış duvar tasarım sürecinde kontrol tablosu, problemin tanımlanması, seçeneklerinin geliştirilmesi ve seçeneklerin elenmesi aşamalarında tasarım destek aracı olarak kullanılabilmektedir (Şekil 4). 
 
3. Kontrol Listesinin Bir Tasarım Probleminde Kullanılması
Dış duvar tasarım sürecinde girdilerin belirlenmesi ve yapılan tasarımın kontrol edilmesi aşamalarında, geliştirilen kontrol tablosunun kullanılabilirliğinin ortaya koyulabilmesi için bir örnek üzerinde uygulama yoluna gidilmiştir.  Uygulama çalışması için İstanbul Etiler’ de daha önce tasarlanmış olan bir spor okulu projesi seçilmiştir. Çalışmada  spor okulunun batı yönüne bakan duvarın opak bileşeni ele alınmıştır. Binanın taşıyıcısı betonarme olup, seçilen duvar dış mekan ile spor eğitim salonunu birbirinden ayırmaktadır (Şekil 5a).
Ele alınan duvar dört temel katman olan; iç kaplama, gövde, yalıtımlar ve dış kaplamadan oluşmaktadır (Şekil 5b). Çalışmada ilk başta tasarlanmış olan dış duvar(Şekil 5b), kontrol tablosu ile tekrar ele alınmış, kararlar gözden geçirilmiş, göz önünde bulundurulmamış olan parametreler ele alınmış ve tasarım bu bağlamda geliştirilmiştir (Şekil 5c). 
Aşağıda, kontrol tablosundaki performans ölçütleri kapsamında dış duvarın geliştirilmesi yönünde alınan kararlar ve yapılan değişiklikler yazılı ve grafiksel olarak sıralanmıştır.  
   
Taşıyıcılık ile ilgili performans 
Taşıyıcılık ile ilgili performansta, gazbeton olarak değiştirilen duvar gövdesinin aluminyum kaplamayı taşımasındaki riskler göz önünde bulundurularak, kaplamanın ızgarası mesafe tutucular ile kirişlere bağlanmıştır. (Şekil 6).
Su ile ilgili performans 
Duvar toprak seviyesinden yukarıda olduğu için zemin suyuna maruz kalmamaktadır. Yağış ve sıçrama suyuna karşı üç aşamalı bir önlem geliştirilmiştir. Derzleri açık olmakla birlikte, alumunyum cephe kaplaması kısmi su geçirimsizlik sağlamaktadır. Kaplamanın içtarafında yer alan boşluk, içeri giren yağış sularının daha içteki katmanlara ulaşmasının engellemektedir. Isı yalıtımı üzerindeki buhar geçiren su yalıtımı, bu yüzeye ulaşabilecek suya karşı geçirimsizlik sağlamaktadır. (Şekil 7). 
Isı ile ilgili performans 
Isı geçişlerini önlemek için yönetmeliklere de uyularak gerekli ısı yalıtım malzemesi yeri ve kalınlığı araştırılmıştır. 50 mm yapılan ısı yalıtımı yeterli olmakla birlikte, enerji etkinlik açısından yaltım kalınlığı, 100 mm’ ye çıkarılmıştır. Gazbeton duvar gövdesi, ısıl direnci daha da arttırmaktadır, bu nedenle tuğla duvar yerine gazbeton tercih edilmiştir (Şekil 8).
Yangın ile ilgili performans
Yangın durumunda duvar gereken süre boyunca taşıyıcılığını korumaktadır, seçilen malzemeler de yangın dayanımları göz önünde tutularak seçilmiştir, cam yünü yerine yangın dayanımı daha fazla olan taş yünü tercih edilmiştir (Şekil 9). 
Nem ile ilgili performans
Cephe kaplaması ile ısı yalıtım katmanı arasında buhar kontrolü için boşluk bırakılmıştır. Boşluk ise hava geçişi ile yoğuşma kontrolünü sağlamaktadır. İç taraftan boşluğa kadar olan katmanların tümü “buhar geçirgen” olarak seçilmiştir (Şekil 10).
Ses ile ilgili performans 
Bina dışındaki gürültü düzeyi yoğun olduğu için ses kontrolü sağlanmalıdır. Dolu duvar gövdesi ve taş yünü gerekli düzeyde yalıtımı sağlayacaktır (Şekil 11).
Optik özellikler ile ilgili performans
Çevrede güneş ışınımını engelleyebilecek bir engel yoktur.  Optik  olarak alüminyum güneş ışığını yansıtma özelliğine sahip bir metaldir. Batı cephesinde kullanılan parlak alüminyum kaplama güneş ışınlarına maruz kalacağından, çevreye olumsuz etkiyi azaltmak ve gereksiz ısınmayı engellemek için güneş ışınlarını yansıtmayan mat bir alüminyum kaplama tercih edilmiştir. (Şekil 12).
Hareketle ilgili performans
Sistemdeki ısıl genleşme kaynaklı hareketler, aluminyum kaplamadaki derzler ve kaplama ızgarasının bina taşıyıcısına hareketli birleşimler ile bağlanarak göz önünde bulundurulmuştur (Şekil 13).
Hava geçirimsizlik ile ilgili performans 
Harçla birleştirimiş gazbeton blokların oluşturduğu  duvar gövdesi, hava geçişine izin vermeyecektir (Şekil 14).
4. Sonuç
Çalışmada, dış duvarın opak bileşenin tasarımında destekleyici bir araç olarak kullanılabilecek bir kontrol listesi geliştirilmiştir. Kontrol listesinin geliştirilmesinde, sistematik bir yaklaşım kullanılarak ve  olanaklar ölçüsünde farklı dönemlerden ve farklı bakış açıları içeren kaynaklar analiz edilerek, söz konusu olabilecek tüm parametreler göz önünde tutulmaya çalışılmıştır. Kontrol listesi, performans kriterlerine farklı projelerde farklı bağıl değerler verilebilecek bir kontrol tablosu haline dönüştürülmüştür. 
Kontrol tablosu bir tasarım probleminin çözümünde ve kontrolünde kullanılarak, pratikte sağlayabileceği olanaklar belirlenmeye çalışılmıştır:
• Kontrol tablosu, az deneyimli tasarımcıların, karmaşık tasarım problemlerinde, daha fazla parametreyi göz önünde bulundurmasına olanak tanımaktadır.
• Kontrol tablosu, tasarım sürecinin daha sistematik ve kontrol edilebilir gelişmesini sağlamaktadır.
• Kontrol tablosu, farklı performans kriterlerinin farklı “ağırlık” ları olabileceğini hatırlatmaktadır.
• Kontrol tablosu, çözüm seçeneklerinin daha “güvenilir” olmasını sağlamaktadır.
• Kontrol tablosunun bir tasarım destek aracı olarak kullanılmasının “öğrenilmesi” çok kısa sürede gerçekleşebilmektedir. 
• Kontrol tablosunun kullanılması tasarım süresini bir miktar uzatmaktadır.
• Kontrol tablosunda yer alan performans kriterlerinin ayrıntılandırılıp, bağıl değer verme aşamasının geliştirilmesi, kontrol tablosunun bir tasarım destek aracı olarak etkinliğini arttıracaktır.
5. Kaynaklar
[1] Harrison H. W., 1997. Walls, Windows and Doors: Performance, Diagnosis, Maintenance, Repair and the Avoidance of Defects, BRE, Watford
[2] Schild, E., Oswald, R., 1984, Bauschadensverhütung im Wohnungsbau – Schwachstellen Band 2: Aussenwaende und Öffnungsanschlüsse, Wiesbaden, Bauverlag GmbH
[3] Brock L., 2005. Design the Exterior Wall, New Jersey, John Wiley & Sons
[4] Emmitt, S., Olie, J., 2004, Principles of Architectural Detailing, Oxford, Blackwell Publication
[5] Lovell J., 2010. Building Envelopes: An Integrated Approach, New York, Princeton Architectural Press
[6] Nashed F., 1996. Time-Saver Details For Exterior Wall Design, New York, McGraw-Hill
[7] Allen W., 1997. Envelope Design for Buildings, Oxford, Jordoan Hill
[8] Thomas H., 2004. Facade Construction Manual, Basel, Birkhauser-Publishers for Architecture
[9] Knaack U., Klein T., 2008. The Future Envelope 1, Amsterdam, IOS Press
[10]Rich P., Dean Y., 1999. Principles of Element Design, Oxford, Architectural Press
[11]Schaupp W., 1967. External Walls, Cladding Thermal Insulation Damp-Proofing, New York, Transatlantic Arts
[12]Jones, J. C., 1992. Design Methods, New York, Van Nostrand Reinhold
[13]ASCE, Guideline for Condition Assessment of the Building Envelope, 2000.
[14]Özbilen A., 1967. Hava Tabakalı Çift Duvar, İstanbul, Özaydın Matbaası
[15]Sarı A., 1951. İkametgah Yapılarında Dış Duvarların Kıymetlerinin Mukayesesi, İstanbul, İstanbul Matbacılık
[16]Brookes A., 1990. The Building Envelope : Applications of New Technology Cladding, London, Butterworth Architecture
[17]Johnson P. G., 2003. Performance of Exterior Building Wall, New Jersey, ASTM International 
[18]Research Group of Systematic Method for Selecting Building Materials, 1970, Functional Requirement for Building Elements and Components in Dwellings, Report No.58, Building Research Institute, Japanese Ministry of Construction
[19]Ronner, H., 1991. Wand+Mauer, Basel, Birkhauser Verlag
[20]Altun, M. C., 1997, Dış Duvara Dıştan Uygulanan Isı Yalıtım Sistemleriyle İlgili Performans Gereksinmeleri, İTÜ Mimarlık Fakültesi
[21]Bozdağ, K., 1986, “Yapılarda Duvar Gereçlerinin ve Kaplamalarının Getirdikleri Sorunlar”, İç ve Dış Duvar Malzemeleri ve Kaplamaları, YEM. Bildiriler, s.4, 9 Ocak, İstanbul.
[22]Baytop, F., 2010, İnşaat Uygulamalarında Yanlışlar Doğrular, YEM