Rüzgâr Yüklerinin Hesaplanması – I
Özellikle kule projelerinde giydirme cephe tasarımı, inşaat sürecinde maliyet, özgünlük ve cazibe açısından son derece kritik bir hal aldı. Binanızın uzaklardan bakıldığında farkını ortaya koyan, diğerlerine göre daha sıra dışı ya da nitelikli olduğunu, içinde yaşamadan ya da dolaşmadan anlatabileceğiniz en temel unsur olarak önümüzde duruyor. Cephe tasarımıyla kendini pazarlayan binanın, mimari öngörülerle birlikte cephe mühendislik hesaplamaları son derece dikkat çekici oluyor.
Cephe tasarımları çok yüksek katlı olmayan yapılarda da farklılığıyla ön plana çıksa da, asıl yoruculuğu yüksek katlı yapılaşmada ortaya çıkar. Yüksek katlı yapılaşmanın hayatımıza getirdiği dinamiklerden birisi yapı çevresinde rüzgâr hızlarının değişimidir. Binaların yüksekliğinin artmasıyla zemin seviyesindeki rüzgâr hızlarının arttığını biliyoruz. Ayrıca çevresinde dolaşırken ya da konaklarken mikro iklimi de nasıl baskıladığını gün içinde dahi gözlemleyebiliriz. Üst katlarda esen rüzgârın şiddetiyle, yaya seviyesinde esen rüzgâr hızları arasında da ciddi farklar olabiliyor. Bilindiği üzere rüzgâr profili tanımı, yükseklik artışına bağlı değişim gösteren logaritmik hız değeridir. Üst katlarda bu yüksek hızlı rüzgâr hareketlerinin bir de yapısal açıdan getirdiği farklı dinamikler mevcuttur, örneğin rüzgâr yükleri gibi…
Atmosferik sınır tabaka teoremiyle rüzgâr yükü ya da cephe yükü hesaplamaları analitik olarak dahi çözümlenebilir. Havanın (rüzgârın) oluşturduğu bu basınç, yoğunluğu ve hızının karesi ile orantılıdır. Çok basit bir yaklaşımla, rüzgâr şiddetinin 10 m yükseklik için 25 m/s olduğunu kabul edelim. Havanın yoğunluğunu da 1.25 kg/m3 olarak alırsak, yüzeyde okuyacağımız basma değerinin metrekarede yaklaşık 40 kg olabileceğini hesaplarız. Yaptığımız bu kabuller basit cephe tiplerine sahip, yüksek katlı olmayan binaların cephe yüklerini belirlemede oldukça kullanışlı olabilir. Buna paralel linkte verdiğimiz dokümanlarda yerel yönetmeliğe göre tablolara bakarak bina yüksekliğine göre yükü ne alabileceğinizi gayet kolay hesaplayıp, seçebiliriz.
Bizim ele aldığımız rüzgâr yükü hesaplamaları ise yapıların formu, çevre binalar, topografya detayı ve yüksekliğin değişimiyle birlikte gündeme geliyor. Örneğin sizin yapınızın çevresinde yer alan başka yüksek binalar var. Bu binalarla temas eden rüzgâr sizin yapınıza serbest dolaşımdaki esme şiddetinden daha yüksek geliyor olabilir. Bazı durumlarda ise size gelecek rüzgâr diğer yapıların oluşturduğu bariyerle daha düşük hızda sizin yapınıza ulaşabilir. Bu durumda cephede oluşacak yük değeri için bir tasarım kriteri belirlemeniz gerekir.
Bununla birlikte biliyoruz ki yapınızın formundan kaynaklanacak şekilde de rüzgâr hızlanmaları oluşabilir. İki kule binayı barındıran ve alt kullanım baza alanlarında alışveriş merkezi olarak hizmet veren bir tasarıma odaklanalım. Kulelere çarparak ayrılan rüzgârlar alt katlardaki rüzgâr şiddetini binaların arasında kesit daralmasından dolayı daha hızlı şekilde cepheye vurmasına sebep olur. Literatürde de cepheye tam karşıdan gelen kuvvetlere basma yükü (pozitif basınç) ismini verirken, akışın ayrıldığı noktalarda oluşan hızlı rüzgârın yüzeyi teğet geçtiği yerdeki kuvvetlere ise emme yükü (negatif basınç) ismini veririz. İlerleyen yazılarımızda tam olarak biz bu değerleri nümerik olarak nasıl yaklaşımlarla hesaplıyoruz, rüzgâr yükü değerlerinin kolay yorumlanır raporu nasıl hazırlanır bunlara değineceğiz.
