Gökdelenlerin İnşasının Tarihsel Süreci | Karşılaşılan Sorunlar ve Çözümleri

Merdivenler

Gökdelen kavramı ilk olarak 19. yüzyılda 43 metre uzunluğunda olan bir binanın inşası ile ortaya çıkmıştır. O zamanlar yüksek binalardaki sorun merdivenler olduğundan sorun asansörle çözülmüş fakat ilk asansörlerin kusuru halatların kopması halinde düşmelerine engel hiçbir şeyin olmamasıdır.

Vermontlu makinist Elisha Graves Otis düşen bir asansörü anında durdurabilen bir alet icat etmiş. Elisha Graves Otis 1854 yılında icadını New York’taki  bir fuarda sergilemiş. Fuarda Otis, üzerinde durduğu platformu tutan halatın kesilmesi emretmiş halat kesildikten sonra  platformun  birkaç santim düştüğü görülmüş ve güvenli kilitleme mekanizmasının gökdelenler için güvenli olduğu görülmüştür. Böylece Elish Graves Otis dünyanın ilk tam otomatik güvenli asansörünü icat etmiş.

Asansörün Çalışma Mekanizması

Asansörün en önemli unsuru olan halat, kabinin üstüne takılan kuvvetli bir yayla sağlama alınmış. Bu yaylar asansörün iki yanında bulunan sivri uçlara bağlanmış sivri uçlar üzerine oturtulmuş bir sıra dişli olan rayın üstünde hareket ediyor. Halatın kopması olayı tetikliyor ve yay gevşeyerek sivri uçları dişlilere doğru iterek kabinin olduğu yerde durmasını sağlıyor.

New York’taki Equitable Building şirketinin merkez binası, içinde bir asansör bulunan ilk binadır. Equitable daha iyi güneş ışığı ve hava alan gürültüden uzak olan üst katların binanın en değerli katları olduğunun farkına varmış ve binanın üst katlarını yüksek ücretle kiraya vermişler. Günümüzdeki aynı mantık yıllar önce Equitable binası tarafından keşfedilmiş.

Dünyanın en yüksek gökdeleni unvanına sahip Burj Khalifa (828 metre/160 kat) 53 farklı asansör bulunmaktadır. Bazıları saatte 35 km hıza ulaşarak 120. kata 50 saniyeden kısa bir sürede varabiliyor. En büyük asansörler 46 kişiyi aynı anda taşıma kapasitesine sahiptir. Burj Khalifa’daki asansörlerden biri hız limitini aştığı anda acil durum frenleri devreye giriyor ve metal fren pabuçları kılavuz raylara bastırarak asansörü birkaç metre içinde durduracak kadar fren gücü üretiyor.

Materyal

Chicago’daki Monadnock binası 1893 yılında dünyanın en büyük ofis binası unvanını almış. 16 katlı olup taş binanın sınırlarını zorlayan bir yapı. Altlardaki duvarların binanın ağırlığını taşıyabilmesi için 2 metre kalınlığında olması gerekiyordu. Yapı çok ağır olduğundan bir süre sonra toprağın içine gömülmeye başladı. Taşın gökdelenler için uygun bir malzeme olmadığı görülmüş oldu.

Monadnock binasının mimarı Daniel Burnham New York’taki Flatiron binasını tasarlarken arsanın darlığından dolayı 22 katlı bir yapıyı üçgen şekilde tasarlıyor. Binanın duvarlarının taştan yapılamayacağını bilen Burnham çelik bir iskelet meydana getiren kolon ve kirişlerle inşa ediyor. Binanın hava koşullarından etkilenmemesi için taştan duvarları çelik iskeletin üzerine perde gibi örtüyor.

Burj Khalifa çelik ve taşın en uygun şekilde birleştirildiği bu yapıda 30 bin tonu aşkın çelik kullanılmıştır. Çelik yapay taşın yani betonun içine gömülerek inşa edilmiş. Bu yapı cam ve çelikten oluşan bir giydirme cepheyle kaplanmıştır. Duvarlar Burj Khalifaya 2 kat uzunluğunda ki birimler halinde eklenmiştir. Parçalar katı olsa da birleşme yerleri esnek olup ağır bir mobilyayı gökdelenin kenarına doğru iterse zemin bükülerek dıştaki duvarı aşağı doğru iter ancak duvar parçaları arasındaki esnek eklemler hareketi emerek duvarın tamamının zarar görmesini engelleyerek tasarlanmıştır.

Sıcaklık

Burj Khalifada parçalar arasında kullanılan eklemler; çöl güneşinin gökdelenin üzerinde gezinerek belirli yerleri ısıtırken duvardaki her parçanın ayrı ayrı esneyip büzülmesine de olanak veriyor. Yapının dış yüzeyindeki cam güneşten gelen ışığı geri yansıtıyor. Pencerelerin dış yüzü ince bir metal tabakasıyla kaplı olup binayı ısıtacak olan mor ötesi radyasyonun yönünü değiştiriyor ancak kızılötesi ışınları karşısında işe yaramıyor. Bu yüzden pencerenin iç yüzü de ince bir gümüş tabasıyla kaplanmıştır.

Süre

417 metrelik World Trade Center’ın inşası için mühendislerin yüksek gökdelenlerin daha kısa sürede inşa edilmesi için bir yolunu bulmaları gerekiyordu. New York’taki ikiz kuleler dünyanın en uzun binaları unvanını almadan önce binayı geliştirmekte olan insanlar bina inşaatının süresinin onlara maliyet olarak geri döndüğünü görmüş ve  çözümü kulelerin belirli kısımlarının önceden imal edip sonra monte etmede bulmuşlar fakat sorun şu ki 50 tonluk ağır parçaların yukarıya nasıl kaldırılacağı. Kanguru vinç adı verilen 50 ton kaldırabilen vinçler  ikiz kulelerin inşasında kullanılmış ve yapının inşa süresinin hızlandığı görülmüştür.

Burj Khalifa’nın yapımında da kanguru vinç kullanılmıştır. İnşa edilen çelik kafesler vinç yardımıyla yükseltilerek zıplamalı şekillendirici denilen özel kalıplara yerleştirilmiş. Beton dökülüp kuruduktan sonra kalıp zıplamaya hazır hale gelmiştir. Hidrolik pistonlar betonu geride bırakarak kalıbı yukarı doğru iterek Burj Khalifa’nın katları inşa edilmiş.

Rüzgar

1970 yılında Sears kulesini inşa eden mimarlar 100 katlı olacak bu yapının rüzgara maruz kalacağı sorunuyla karşılaşmışlardır. Sears kulesinin mimarları çözümü için binanın içinde olması gereken çelik iskeleti binanın dışına taşımışlar. Dış iskelet binanın rüzgara karşı bükülmesini zorlaştıracaktı. Sears kulesinin üst katları saatte 90 kilometreyi aşan rüzgarlarda bile sadece 15 cm hareket ettiği görülmüş.

Sears kulesinden daha çok katlı olan Burj Khalifayı rüzgara karşı korumak için düz yada dörtgen yapmak yerine şekil 6′ da görüldüğü gibi kulenin her bölümü rüzgarı farklı bir yöne iletecek şekilde tasarlanmış.

Deprem

1999 yılında dünyanın en büyük gökdeleni olan Tayvan’daki Taipei dünyanın en hareketli sismik bölgesi olan pasifik ateş çemberinin üzerinde oturuyor. Şehir yılda yaklaşık 2 kez depremlerle karşı karşıya geliyor. Taipei 101 in mimarları bir sorunla karşılaşıyor ve Taipei binasının kolonlarını sabit geri kalan kısımlarını esnek tasarlanıyor.  Taipei yapım aşamasındayken şehri deprem vurduğunda deprem küçük binaları yerle bir ederken Taipei ayakta kalmayı başarıyor.

Burj Khalifa güçlendirilmiş beton iskeleti sayesinde Richter ölçeğine göre 6 büyüklüğünde meydana gelebilecek depreme dayanabilecek şekilde inşa edilmiştir.

Kaynak / Reference

• Mega Yapılar: Gökdelenler – National Geographic, 2014.