Çeliğin Tektonik Özellikleri

Çelik yapı elemanlarının bazı tektonik özellikleri ve bu özelliklerden türeyen düz anlam ve yan anlamları incelenmektedir. Yapı bileşeni olarak çeliğin; mimari nesnenin tektonik karakterine katkısı şeffaflık, hafiflik, esneklik, serbest formların oluşturulabilmesi, büyük açıklıkların geçilebilmesi, homojen-izotop bir malzeme olması, sökülüp takılabildiği, fabrika ortamında imal edildiği için imalat kalitesinin yüksekliği ve ölçü hassasiyetinin üst düzeyde olması gibi özetlenebilmektedir.
 

Strüktür (taşıyıcı sistem); yapıda kullanılan malzemelerin uygun tekniklerle birleştirilmesine dayanan ve farklı işlevleri gerçekleştirmek üzere kullanılan değişik yapı öğelerinin (duvar, döşeme, çatı vb.) yapının bütününü kurmak üzere statik kurallar uyarınca bağlantı kurmasını, birleşmesini ve kurgudaki tüm yüklerin zemine aktarılmasını sağlayan sistemdir.

20. yy.da yeni bir taşıyıcı mantığının oluşmasını sağlayan çelik ve betonarme iskelet sistemler ile ayrışan taşıyıcı sistem aslında iskeleti oluşturan taşıma kapasitesi yüksek elemanların tektonik özelliklerinin bir sonucudur.

Strüktürel eleman olarak “çelik”, yapıyı “taşıyıcılık” düz anlamına sahiptir. Çelik, özgül ağırlığı 1 betonarme veya ahşap malzemelere göre oldukça yüksek olmasına rağmen taşıyabildiği yüklere oranla hafif (yan anlam) bir yapı malzemesidir. Bu hafiflik çeliğin (aynı hacimdeki beton ya da ahşaptan daha ağır olmasına rağmen) çok daha küçük hacim yani ince taşıyıcılar ile daha çok yük taşıması kaynaklıdır.

Önerilen Makale: Çelik sac malzemeler ve uygulamaları hakkında detaylı bilgi almak için çelik baklavalı sac sayfamızı ziyaret etmenizi tavsiye ederiz.

Çeliği yapı elemanı olarak ele aldığımızda; betonarme, ahşap sınıflaması yerine hafif ve ağır yapı türleri diye ayırırsak çelik bir anlamda ahşap yapı kültürünün çok katlı yapılarda bir devamı olarak hafif yapı türüne girer. (32 m. açıklık geçebilecek bir prefabrik betonarme kiriş 25 ton iken 32 m. açıklık geçebilecek bir NPI çelik kiriş = 3 ton’dur.)

Çeliğin diğer bir avantajı ise basınca olduğu gibi, çekmeye karşı da dayanım göstermesidir. Çeliğin; hafifliği, biçimlenme kolaylığı kadar endüstri teknolojisine uygunluğu da, cam ve plastiklerle birlikte çağın malzemesi olarak tanımlanmasına ve tarih boyunca devam etmekte olan yapı karakterinin değişmesine yol açmaktadır.

Geleneksel yapıda malzeme olarak yalnız basınca karşı yüksek randıman veren doğal taş ve tuğlanın kullanılma sınırlılığı inşaat sistemi olarak kütle ağırlığının ve basınç gerilmelerinin egemen olduğu kemer, tonoz vb. öğelerden oluşan yığma strüktürün seçimini zorunlu kılmıştır. Yapının böyle bir içerikle tanımlanması, onun taşıyıcılık ve sınırlayıcılık gibi mimarlığın iki temel işlevini birden içermesi nedeniyledir.

Taşıyıcı sistemin oluşumuna ilişkin yaklaşım tümüyle taş, tuğla ve ahşap kullanımına dayalı arkaik teknolojik düzeyle ilgilidir. Malzemelerin bir araya getirilip bağlanması, yapı kabuğu üzerinde boşluk bırakabilme olanak ve sınırları, duvarın yükselmesi paralelinde kalınlığının artmadan sağlamlığının sağlanması, yığma karakterdeki yapım teknikleri ve bağlayıcı malzeme özellikleri çerçevesinde tarım toplumu kültürü boyunca çeşitlilik kazanabilmiştir. Tarım toplumu kültürü teknolojik düzeyinde, mekânı oluşturan yüzeyler taşıyıcılık görevini gösterdiği gibi, mekân sınırlama işlevini de içermektedir. Bu özellik, yapıyı oluşturan duvarın öncelikle taşıyıcı karakter göstermesini zorunlu kılmaktadır. Toplumsal değerlerin ve bunlarla ilgili bezemelerin duvar üzerine işlenmesiyse, seçilen taşıyıcı sistemin olanak ve kısıtları çerçevesinde mümkündür. Kısıtların aşılmasıysa, taşıyıcı sistemin olanaklarının, teknik bağlamda aşılmasıyla gerçekleşmektedir. Bu çerçevede, taşıyıcı sistemlerdeki gelişim, yüzey - cephe kurgusunun oluşumunda son derece belirleyici bir faktör durumundadır.

Taşı, ahşabı yığarak veya çatarak oluşturulan, taşıyıcı ve örtücüsünün tek bedende toplandığı sistemlerin sınırladığı “kuşatılmış”, içe dönük mekânların yerine, örtücü ve taşıyıcı ayrımının getirdiği olanakla “özgürleşmiş”, dışa dönük mekânlar kurgulanmıştır. Mekânsal akışkanlık, esneklik, dinamiklik, hafiflik, iç-dış birlikteliği gibi bir söylemi olan modernist düşünce beden bulmuştur.

Çeliğin özgül ağırlığı betonarme ya da ahşap malzemelere göre oldukça yüksek olmasına karşın; daha küçük boyutlu taşıyıcıların çok yük taşıması özelliği; modernizim ile birlikte yapının ayakta durmasına dair temel özelliklerin farklılaşmasını sağlamıştır. Duvarın ve mekânın bölünmesinde özgürlük getirdiği gibi yapıya semantik açıdan kuvvetli bir hafiflik yan anlamı kazandırır. Hightech süreçlerde sıklıkla kullanılacak olan bu hafiflik imgesi çelik mimarlığında kalite, güç ifadesi, teknolojik üstünlük gibi önemli anlatımları taşır.

Çelik elemanlar belirlenen standartlarda fabrika ortamında üretilerek hem montaj süreci kısalmasını, hem de üretimin daha kontrollü olarak yapılmasını sağlar. Yerinde montaja dönüşen imalat süreci yapı ustalığının ortadan kalktığı ve yapının fabrikasyon bir nesneye dönüştüğü diğer bir tektonik durumu tanımlar. Endüstri devrimi sonrası mimarlık “standardizasyon ve seri üretim ilkelerine verdiği öncelikle binayı neredeyse bir endüstri ürününe dönüştürdü. Mimarlık son üründen çok, üretim sürecinin önem kazandığı bir pratiğe odaklanmıştır.

Çeliğin bu fabrikasyon olma özelliği; yerinde yapım yapı teknolojilerine göre kalite, boyut, fiziksel özellikler konusunda kusursuza yaklaşan çözümler ortaya konmasını sağlar. Bu durum modernizmle ortaya çıkan standardizasyon, zanaatkâr el işçiliğinin yerini makine mükemmelliğinin alması, üretim sürecinde incelikli kontrol gibi imalat kavramlarıyla örtüşür. Mies’in “Less is More” ile ifade ettiği fazlalıktan kurtulma, az ile çoğu elde etme, çokluğu mükemmellikle kontrol altına alabilme kavramları fabrikasyonluk ile örtüşür. Fabrikasyon üretim ve Standart olarak üretilen elemanların yapıda tekrarlı kullanımı mimariye tekrar ve büyüklük kavramlarını getirmektedir.
 

Çelik yapı elemanları tümüyle geri dönüşümlüdür. Yapılarda kullanım ömrü bittiğinde monte edilmiş olan çelik profiller hızla sökülüp başka yere taşınabilmekte ya da yeniden üretim sürecine sokulup yeni ve kaliteli çelik yapılabilmektedir. Çeliğin bu hızlı montaj, geri dönüştürülebilme ve sökülüp taşınabilme özellikleri; çelik yapılara geçicilik yan anlamı kazandırır. Bu da hafiflik, hız, hareketli olma gibi anlatımları ile örtüşmektedir.

Çelik yapı yere bağlı olmadığı hissini verir. Yapım hızı ve sökülüp takılabilme özelliği ile çelik yapı her an bulunduğu yerden gidecekmiş gibi durmaktadır. Çelik; taşın, betonun sonsuza kadar yerinde bulunmak için verdiği güvenceyi vermemektedir.
 

Çelik mimarlığının tektoniğinden bahsederken; metal kökeninden gelen çelik yapı elemanlarının kimyasal özelliklerini incelemek gerekmektedir. Çağın malzemesi olarak metalin türleri zenginleşmiş, kullanım alanları da yaygınlaşmıştır. Endüstri üretimi demir, font, çelik, paslanmaz çelik, corten, galvaniz serileri, alüminyum alaşımları, bronz, zamak, metalin değişik tür malzeme ile birlikteliğine dayanan bileşenler titanyum vb. yeni malzemelerin üretilmesi ve kullanılması mimarlıkta yeni açılımlar getirmektedir.

Günümüzde, en çok kullanılan metal türü olan çeliği çeşitliliği nedeniyle kimyasal olarak tanımlamak oldukça güçtür. Çelik olarak tanımlanan ve farklı kullanımları olan birçok farklı malzeme vardır. Ancak genel ve alaşım olarak yapısını oluşturan iki ana madde söz konusu edilerek bir tanımlamaya gitmek mümkündür. Bu iki temel maddeden biri demir, diğeri ise karbondur. Çelik; Dövülerek, preslenerek, haddeden geçirilerek şekil verilebilen bir demir alaşımıdır. Saf demir, özellikleri itibariyle yapı malzemesi olarak kullanılamaz. Yapılarda karbon, silisyum, manganez, krom, bakır, nikel, gibi maddelerle teşkil edilen demir alaşımları kullanılır. Çeliğin özelliğini belirleyen en önemli eleman karbondur. Çeliğin sertliğini ve mukavemetini arttırır.

Simyacılık modern kimyaya öncülük yapan bir etkinliktir. Simya; “alşimi” ya da “dönüştürmeyi araştıran bilim dalı” olarak tanımlanır. “Simya bilgisinin temelinde yatan sözcük hiç kuşkusuz ki ‘değişim’ yani transmutasyondur. Simya bilgisi bu deyimle birçok şeyi kasteder. Maddelerin fizik ve kimyasal değişimleri, nitelik ve kullanım değiştirmeleri yanında bir maddenin bir başka maddeye dönüşmesi, daha değersiz maddelerin altın ya da gümüşe çevrilebilmesi simya ile uğraşanların en bilinen amaçlarıdır.
 

Geleneksel yapılarla kıyaslandığında çelik yapılar; esneklik kavramını hem düz anlam hem yan anlam olarak içermektedir. Çelik, üzerine aşırı yük gelirse eğilir, bükülür, fakat kırılmaz. Bu da çeliğim beton ve taş gibi ağır ve gevrek, kırılgan yapı malzemelerinden diğer bir farkıdır. Çelik tektonik özellik ile düz anlam olarak esnek bir yapı malzemesidir.

Standart olarak üretilmekte olan çelik profillerin bükülmesi ya da özel olarak üretilen elemanlar ile taşıyıcı ya da tamamlayıcı olarak kullanılan çelik elemanlar 20. yy. mimarlığına yeni açılımlar yapmıştır. Gelişmekte olan 3 boyutlu tasarım ve modelleme programlarının ortaya çıkardığı yeni form arayışlarının çoğu, aslında taşıyıcı ya da tamamlayıcı çelik yapı elemanlarının form verilebilirliği sayesinde gerçeğe dönüşebilmektedir.

Günümüzde mimari nesne sürekli formu bozulan ve yeni bir forma sokulan, ışıklı, elektronik bir malzeme durumuna gelmiştir. Dijitalleşen, sünekleşen, esneyen, deforme olan form yapıya yeni anlatımlar kazandırır. Dijitalleşme birleşme (interaction), erime, kaynaşma (fusion), mutasyon kavramları ile karakterize edilerek çeliğin yeni bir biçim dili ile kullanılmasını sağlar. Çelik; “bozulmuş, erimiş, kaynaşmış, mutasyon geçirmiş” formların taşıyıcı ve kaplayıcısı olarak karşımıza çıkar.

Çelik istenilen bu yeni formun elde edilmesi için bükülebilir, şekillendirilebilir. Özel üretimlerle istenilen şekilde taşıyıcı profiller ve kaplama elemanları elde edilebilir. Çeliğin bu form verilebilir olması durumu çeliğe esnek olma imgesi ile örtüştürülen bir form verilebilirlik özelliği kazandırır. Bu da çeliğin yan anlam olarak esnek olması durumudur.

Çeliğin Masifliği; (Metal Cephe Levhaları)

Çelik taşıyıcılı yapıların dış çeper elemanı olarak kullanılmaya başlayan alüminyum, titanyum, gibi metal levhalarla elde edilen yüzeyler; önerdikleri ışık almaz mükemmelleşmiş masif yüzeylerle mekanikliği ya da (daha yakın örneklerde) dijitalleşen bir yapı dilini taşır. Yapı olmanın ötesinde paketlenmiş ürünlere benzeyen hızlı inşa edilmiş market - alışveriş merkezlerinde, büyük fabrika – depo binalarında ortaya çıkan büyük masif yüzeylerde ya da dijital ortamın biçimlendirme özgürlüğünün sınırlarında tasarlanan özel yapılarda kullanılmakta olan metal cephe kaplamaları çelik mimarlığının diğer bir, anlatım özelliği olarak karşımıza çıkmaktadır.

Pürüzsüz parlak hareketli yüzeyli sac paneller ile ya da (sandviç ve trapez levhalar ile elde edilen) tekrara dayalı sık dokulu yüzeyler olarak karşımıza çıkan bu durum yapıyı masifleştirip mükemmelleşmiş net detayları ile çözer. Kapatılmış geniş (hijyenik) iç mekânlar ve kolonsuz geçilmiş büyük açıklıklar ile yapı “büyük” hale gelir.

Çeliğin Şeffaflığı – Parlaklığı; (Cam-Çelik Malzeme İkilisi)

Çelik iskelet ve Cam çeper sistem ikilisinin kullanımı 20. yüzyıl mimarlığında anahtar rolünü üstlenmektedir. Cam, endüstri devrimi sonrası dönemde çeliğin yardımcı ve tamamlayıcı elemanı olarak yapılarda sıklıkla kullanılmıştır. Çelik mimarlığının dilinin oluşumunda önemli yeri olan cam, çelik taşıyıcılı yapılarda şeffaf çeper oluşturucu eleman olarak kullanılmaktadır. Çeliğin anlatım özellikleri ile örtüşen, Cam Mimarlığı”nda; şeffaflık ve hafifliğin elde edilmesi amacıyla camın kullanımı; yapı çeperindeki boşluğun gelişiminde gelinen son basamaktır.

Çelik yapıların şeffaf çeper elemanı olarak cam; kontrol altında - steril bir cennet, ötesinde doğanın karmaşasından ve sürprizlerinden sonsuza kadar korunmuş mekanlar önerir. Böylece “şeffaflık” doğalı dışlayan, doğa ile araya konulan bir hijyenik durum olarak çelik mimarlığının yan anlamlarına katılmış olur.