Architectural problems encountered in the interaction of stick aluminium curtain wall systems with the building structure

Öz

Stick aluminium curtain wall (SACW) systems are the most common curtain wall systems used in Turkey. These sytems offer many advantages including architectural variation, modular design, ease of production and assembly and economy. Beside their architectural properties, due to the fact that they are hung on the building structure, SACW systems create significant load effects on structural systems. These load effects include lateral loads such as seismic and wind loads as well as static vertical loads. This load transfer is not one way. The vertical and lateral displacements of building structures also act on curtain walls. Healthy load transfer between the SACW and the building depends on architectural decisions during the design and construction process. Due to their wide use SACW systems are prone to architectural mistakes. These mistakes often represent themselves at latter stages of the construction and require solutions which will affect the architectural characteristics and structural behavior of buildings. This study focuses on SACW design and construction processes to find the effects of architectural decisions on curtain wall behavior. Case studies that include architectural design mistakes are selected to classify and study the reasons and the solutions of these mistakes. The importance of cooperation between all the stakeholders including the architects and engineers is emphasized for the prevention of these mistakes.

Anahtar Kelimeler

• Curtain wall
• Structural system
• Architectural design

Türkiye’de çubuk alüminyum giydirme cephe sistemlerinin tasarım ve uygulama süreçlerinde mimari tasarım – taşıyıcı sistem uyum sorunları

Öz

Çubuk alüminyum giydirme cepheler (ÇAGC) Türkiye’de en yaygın kullanılan giydirme cephe sistemleridir. Bu sistemler mimari çeşitlilik sağlamaya elverişli doğaları, modüler yapıları, üretim ve montaj kolaylığı ile ekonomik olmaları gibi pek çok olumlu özellikler sunmaktadır. Mimari özelliklerinin yanı sıra ÇAGC sistemleri yapı taşıyıcı sistemine asılan elemanlar olarak yapılar üzerinde önemli yük etkileri oluşturmaktadır. Bu yük etkileri sadece durağan düşey yükler kadar rüzgar ve deprem gibi önemli dinamik ve yanal etkileri de içermektedir. Ayrıca yük aktarımı tek yönlü de değildir. Yapı taşıyıcı sistemlerinin düşey ve yanal yer değiştirmeleri de giydirme cepheler üzerinde yük etkileri oluşturmaktadır. Bu karşılıklı etkileşimin sağlıklı bir şekilde gerçekleşmesi ÇAGC tasarım ve uygulamalarında verilen mimari kararlar ile yakından ilişkilidir. Yaygın kullanılan giydirme cephe sistemleri oldukları için ÇAGC sistemlerin tasarım ve uygulamalarında mimari hatalara rastlanmaktadır. Bu hatalar genellikle inşaat süreçlerinin geç aşamalarında ortaya çıkmakta ve yapı mimarisi ile taşıyıcı sistem davranışlarını etkileyecek çözümlerin üretilmesini gerektirmektedir. Bu çalışma kapsamında ÇAGC tasarım üretim ve uygulama süreçleri incelenmiş, bu süreçlerde verilen mimari kararların giydirme cephe ile yapı taşıyıcı sistemini nasıl etkilediği araştırılmıştır. Türkiye’de gerçekleştirilen ÇAGC sistem uygulamaları arasından mimari hatalar içeren örnekler seçilerek bu örnekler bazında sorunların nedenleri ve çözüm yöntemleri incelenmiş, sınıflandırmaları yapılmıştır. ÇAGC tasarım ve uygulamalarında hataların önlenmesi için başta mimarlar ve mühendisler olmak üzere bütün paydaşların sürecin başından itibaren beraber çalışmaları gerekliliği vurgulanmıştır.

Anahtar Kelimeler

• Giydirme cephe
• Taşıyıcı sistem
• Mimari tasarım

Kaynakça

1. Klein T., Integral facade construction: Towards a new product architecture for curtain walls (doktora), Delft University of Technology, Faculty of Architecture, Architectural Engineering + Technology Department, Rotterdam, 2013
2. Azcarate-Aguerre, J.F., Den Heijer, A., Klein, T., Integrated facades as a product-service system-business process innovation to accelerate integral product implementation, Journal of Facade Design and Engineering, 6 (1), 41-56, 2018
3. Chen, K., Lu, Weisheng., Design for manufacture and assembly oriented design approach to a curtain wall system: A case study of a commercial building in Wuhan China, Sustainability, 10 (7), 1-16, 2018
4. Uz, F., Alüminyum ile tasarlamak: 1970’lerde Ankara mimarlığında alüminyum, Ankara Araştırmaları Dergisi, 7 (1), 75-103, 2019
5. Güzel, O. N., Sönmez, A., Giydirme cephelerin performans özellikleri, Ege Mimarlık, 2002/4 (44), 12-17, 2002
6. Köse Kır, T., Giydirme cephe tasarım sürecinin mimari tasarım süreci ile ilişkisi üzerine bir inceleme (yüksek lisans), T.C. İstanbul Aydın Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 2019
7. Bertan, S., Giydirme cephelerin tasarım ve yapım sürecinin analizi ve Türkiye'deki durumun değerlendirilmesi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 2016
8. Gündüz, Ş., Türkiye’de çubuk sistem ile inşa edilmiş giydirme cephe uygulama detaylarının incelenmesi (yüksek lisans), T.C. Bursa Uludağ Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Bursa, 2020

9. Köksoy, E., Yüksek binalarda taşıyıcı iskelet-cephe ilişkisi ve giydirme cephe düzenleri (yüksek lisans), İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 2001
10. Atalay, B., Alüminyum giydirme cephe sistem seçiminde uygulama öncesi süreç analizi (yüksek lisans), İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 2006
11. Demirkale, M., Alüminyum giydirme cephe sistemlerinin avantaj ve dezavantajlarının irdelenmesi ve İstanbul’da uygulanan rezidans örnekleri (yüksek lisans), Haliç Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 2017
12. Gülbağ, A.B., İnşaat projelerinde giydirme cephe uygulamaları ve maliyet analizi (yüksek lisans), Mimar Sinan Güzel Sanatlar Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 2012
13. Güvenli, Ö., Tarihsel süreç içinde malzeme cephe ilişkisi ve giydirme cepheler (yüksek lisans), Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 2006
14. Koçak, G., İnşaat sektöründe alüminyum giydirme cephe sistemlerinde karşılaştırmalı maliyet analizi (yüksek lisans), İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 2019
15. Baniotopoulos, C., Nikolaidis, T., Moutsanidis, G., Optimal structural design of glass curtain-wall systems, Proceedings of the Institution of Civil Engineers: Structures and Buildings, 169 (6), 450-457, 2016
16. Marchand, K., Davis, C., Sammarco, E., Bui, J., Casper, J., Coupled glass and structure response of conventional curtain walls subjected to blast loads: validation tests and analysis, Glass Structures & Engineering, 2, 17-43, 2017
17. Naqash, M.T., Formisano, A., De Matteis, G., Aluminium framing members in facades, Key Engineering Materials, 710, 327-332, 2016
18. Barnaure, M., Voiculescu, M., The seismic behavior of curtain walls: an analysis based on numerical modelling, Mathematical Modelling in Civil Engineering, 9 (4), 1-8, 2013
19. Wan Wong, S., Analysis and design of curtain wall systems for high rise buildings (yüksek lisans), University of Southern Queensland, Faculty of Engineering and Surveying, Toowoomba, 2007
20. Tığ, G., Deprem ve rüzgar etkisi altında giydirme cephe sistemlerinin incelenmesi ve optimum profil kesitlerinin geliştirilmesi (yüksek lisans), Balıkesir Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Balıkesir, 2005
21. Kızılarslan, O., Giydirme cephe sistemlerinde kullanılan alüminyum profillerin tasarlanması, termal ve statik açıdan incelenmesi (yüksek lisans), Trakya Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Edirne, 2016
22. Sarar, Y., Alüminyum giydirme cephelerde çok kriterli karar verme yöntemleri ile taşıyıcı sistem seçimi (yüksek lisans), Düzce Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Düzce, 2018
23. Sözüer, N., Cam giydirme cephenin binanın dinamik özelikleri üzerindeki etkileri (yüksek lisans), Boğaziçi Üniversitesi, Kandilli Rasathanesi ve Deprem Araştırma Enstitüsü, İstanbul, 2017
24. Terzioğlu, B., Giydirme cepheler için uzman görüşü değerlendirme yöntemi ile bütünleşmiş bir analiz aracı önerisi (yüksek lisans), İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 2020
25. Flyvbjerg, B., Five misunderstandings about case-study research, Qualitative Inquiry, 12 (2), 219-245, 2006