Işık geçirgen cephe sistemlerinde oluşan yapı fiziği sorunlarının incelenmesi Mersin örneği
Examination of building physics problems associated with translucent and transparent facades cases from Mersin
Yazar: ELİF YAPICI
Danışman: PROF. DR. ÖZLEM EREN
Mimar Sinan Güzel Sanatlar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mimarlık Ana Bilim Dalı / Yapı Bilgisi Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Mimarlık = Architecture

Özet:
Mimarlık tarihinin ilk dönemlerinden itibaren aynı anda hem iç hem de dış mekanları tanımlayan kabuk; kullanıcıların fizyolojik, algısal, psikolojik ve sosyolojik ihtiyaç veya istekleri doğrultusunda şekillenmiştir. Tüm bu girdiler aynı zamanda inşaat ve malzeme teknolojisindeki gelişmeler ile onları hem takip eden hem de etkileyen ikili bir ilişki içindedir. Doğal ışığı iç mekana alma ve dış mekanla (bağlamla) görsel bağlantı kurma ihtiyacı, ayrıca özellikle modernizm akımının etkisiyle gerçekleşen inşaat teknolojisindeki gelişmeler, yarı saydam ve saydam cephe sistemlerinde çok büyük bir çeşitliliğin ortaya çıkmasına neden olmuştur. Halen inşa edilmiş olan birçok cephe sistemi, dış etkenler (güneş radyasyonu, sıcaklık değişimleri, nem, kirlilik vb.) veya bilgi/uygulama eksiklikleri nedeniyle yaşam döngüleri boyunca performans gereksinimlerini karşılayamamaktadır. Bu çalışma, inşa edilen yarı saydam ve saydam cephelerin nasıl bozulduğunun, inşa edildikten sonra ne tür problemlere ev sahipliği yaptıklarının yapı fiziği kapsamında/perspektifinde incelenmesini amaçlamaktadır.
Yarı saydam ve saydam cephe sistemleri ile ilgili yapı fiziği problemlerinin incelenmesi amacıyla, sistemler elemanların biraraya geliş şekillerine göre, temel olarak strüktürel açıdan ele alınarak sınıflandırılmıştır. Sistemlerin sınıflandırılmasından sonra kullanılan tüm bileşen ve malzemeler ile bunlar üzerinde oluşabilecek yapı fiziği sorunları, literatür taramasından sağlanan bilgiler doğrultusunda belirlenmiş ve bu bilgiler 2. ve 3. bölümlerde verilmiştir. Çalışmada, sistemlerde meydana gelebilecek hem bozulmalar hem de hatalar ele alındığından bu terimlerin ikisini de kapsayan "sorun" terimi kullanılmıştır. Dolayısıyla bu ayrım (hata ile bozulma ayrımı), literatürde de olduğu gibi sorunların nedenlerinin nitelenmesi ile sağlanmıştır.
Literatür taraması sonucunda sorunları tespit etmek, sorunların nedenlerini belirlemek ve durumunu değerlendirmek için bir rehbere ihtiyaç olduğu düşünülmesi nedeniyle iki tablo oluşturulmuştur. Tablolardan biri ilgili bileşen ve malzemeleri ayrıca her biri ile ilişkili olarak oluşabilecek tüm yapı fiziği sorunlarını içerir. Bu tabloda incelemenin ikinci aşamasında kullanılmak üzere her soruna farklı kodlar verilmiştir (bölüm 4.1'de gösterilmiştir). İncelemenin ikinci aşaması, vaka çalışmaları için taranacak alanın seçimi ile başlamış ve bu karar, daha önce tespit edilen sorunların olası nedenleri ve alandaki varlığı (bölüm 4.2'de açıklanmıştır) dikkate alınarak verilmiştir. Alan seçiminden sonra vaka analizlerinde kullanılacak ikinci tablolar hazırlanmıştır. Bu tablolar vakalar hakkında bilgi kaydetmeyi/vermeyi amaçlamaktadır. Tablolar iki kısımdan oluşmaktadır; bunlardan biri veri toplamak için incelenecek binaları, cephe sistemlerini ve sorunlara neden olabileceği düşünülen bağlamla ilgili verileri içermektedir. Tablonun diğer kısmı ise birinci tabloda sorun(lar)ı ve neden(ler)i incelemek için verilen kodlar ile bölüm 4.3'te anlatılan sorun(lar)ın durum değerlendirme sonucunu (derecesini) gösteren bölümü içermektedir. Sorunların derecesi Analitik Hiyerarşi Yöntemi adı verilen bir karar verme yöntemine göre belirlenmiş ve bu yöntemin adımları bölüm 4.4'te bu çalışmada nasıl uygulandığına dair detaylarıyla anlatılmıştır.
Alan araştırmasında yapılan tüm inceleme ve teşhisler bölüm 5'te anlatılmıştır. İncelemeler yerinde görsel gözleme dayalı olarak yapılmış ve hem binalar hem de sorunlar hakkında toplanan tüm veriler; bina yöneticileri, mimarlar, mühendisler, ilgili personel, varsa yüklenici cephe firmaları ve Mersin Yenişehir Belediyesinden temin edilen haritalardan yola çıkılarak elde edilmiştir. Tablolar öncelikle üç vaka üzerinde test edilmiş ve daha sonra bu testlere göre revize edilmiştir. Tablolar teşhis amacıyla kullanılırken sorunların derecelendirilmesi; sorunun etkilediği performans kriterleri (taşıyıcılık, ısı-buhar-su yalıtımı, görsel konfor), sorunun boyutu (malzeme, bileşen, sistem), sorunun kötüleşme eğilimi, sorunun başka bir soruna sebebiyet verme eğilimi ve olası iyileştirme yönteminin kolaylığına göre belirlenmiştir. Hızla yapılaşan ve niteliksiz yapılar üretilen Mersin, Yenişehir ilçesinde incelenen 50 binadan 9'unda 15 adet yapı fiziği sorunu tespit edilmiş ve derecelendirilerek analiz edilmiştir.
Son bölümde vaka çalışmaları ve literatür taramasındaki bulgular tartışılmıştır. Sonuç olarak, en çok tespit edilen sorunun dolgu bileşenlerinde yabancı madde birikimi olduğu söylenebilir ve bu sorunun genellikle sızdırmazlık bileşenlerinin zamanla UV ışınlarına maruz kalmasıyla ilişkili olarak ortaya çıktığı düşünülmektedir. Sorunların dereceleri karşılaştırıldığında, korozyonun etkilediği performans gereksinimi ve kötüleşme eğilimi nedeniyle çoğunlukla 3. dereceli bir sorun olarak belirlenmiştir. Her bir bileşen tipinde incelenen sorun sayısı göz önüne alındığında, bileşenler çoktan aza sıralanırsa dolgu bileşenlerinin listede ilk sıralarda yer aldığı tespit edilmiştir. Seçilen alanın iklim koşullarından dolayı beklenen bir sonuç olan atmosferik etmenlerden güneş ışığına maruziyetin, sorunlara neden olan tüm etmenler arasında en büyük orana sahip olduğu görülmüştür. Bu çalışmadan elde edilen veriler incelenen saydam ve yarı saydam cephe sistemlerinin yapı fiziği sorunları nedeniyle performans gereksinimlerini karşılayamadığını kanıtlamaktadır. Bu çalışmada Mersin Yenişehir ilçesinde incelenen saydam yarı saydam cephelerde oluşan sorunların tasarım ve yapı fiziği sorunlarından oluştuğu görülmüş; yapı fiziği sorunlarının büyük bir bölümünün ise atmosferik etmenler nedeniyle oluştuğu belirlenmiştir. Bu doğrultuda bakım/onarım planlaması için öncelikle muayene ve teşhis yapılması gerektiği açıktır. Bu çalışmanın gelecekte, bakım/onarım adımlarının planlanması ve ne tür bir bakım/onarım yönteminin uygun olduğuna karar verilmesi, gerektiğinde iyileştirilecek sorunlar arasında önceliklendirme yapılması için kullanılabileceği düşünülmüştür. Çalışmada oluşturulan muayene ve teşhis tablolarının geliştirilerek farklı cephe sistemleri için de aynı yöntemin uygulanabileceği düşünülmektedir.

Abstract:
From the early eras of architectural history, the shells that define both interior and exterior spaces have been shaped by the physiological, perceptual, psychological and sociological needs or desires of users. All of these inputs also have a dual relationship with developments in construction and material technology by being both followed by and affecting them. The need of getting natural light into spaces and having a visual connection with the context, and the developments in construction technology mainly during manifestation of the modern movement led to a vast expanse of diversification in translucent or transparent facade systems.  Still many facade systems that have been built can not fulfill performance requirements through their lifetime because of external agencies such as solar radiation, changes in temperature, moisture, pollution or lack of knowledge/applications. This study aims to investigate how these translucent and transparent facades that have been built decay, what kind of problems occur after they are built and examination of these problems in the scope/perspective of building physics.
In the aim of examining the building physics problems associated with translucent and transparent facade systems, the systems are classified based on how their elements come together so mainly considering their structural principles. After the classification of the systems, all the components and materials that are being used and the building physics problems that may occur are determined following the information provided from the literature review (presented at the 2nd and 3rd sections). The term "problem" has been used to describe both decays and errors that may occur on the systems. Thus qualification of the reasons behind the problems have been the origin to this distinction as also is in the literature.  
Because a need is seen to have a guide to inspect the problems, identify their causes and assess the state of the problems; two tables are created. One of the tables includes all the building physics problems that may occur presenting related components and materials and different codes are given to each problem in order to use in the second phase of the inspection (given in Section 4.1). The second phase of the inspection started with the selection of the area that will be searched for the case studies and this decision has been made considering the probable reasons behind the problems that have been determined earlier and their existence in the area (given in Section 4.2). After the selection of the area the second tables are prepared to apply on these cases. These tables aim to save/give information about the cases and consist of two parts; one of them introduces the buildings that will be examined to collect data, their facade systems and data about the context that are thought to cause the problems. The other part of the table includes the codes that have been given in the first table to inspect the problem(s) and cause(s), and also a section that shows the severity of the problem(s) presented in Section 4.3. The severity of the problems is determined based on a decision-making method called Analytic Hierarchy Process and the steps of this method are described in Section 4.4 with the details of how it has been applied in this study.
All the inspections and diagnoses done at the field research presented in Section 5. Inspections done due to in situ visual observation and all the data that have been collected about both the buildings and the problems are provided from; building managers, architects, engineers, related personnel, contractor facade companies if any and the maps obtained from the Mersin Yenişehir Municipality. The tables were tested on three cases then were revised based on these tests.  While using the tables for inspection, severity of the problems has been determined according to; performance criteria that the problem has affected (structural performance, thermal-vapour-water insulation, visual comfort), the scale of the problem (material, component, system), the tendency to aggravate of the problem, the tendency of causing another problem and the ease of rehabilitation. 15 building physics problems have been diagnosed and assessed at 9 buildings out of 50 that have been examined in Mersin, Yenişehir which is a settlement that is being constructed rapidly and in poor quality.
At the last section the findings at case studies and the literature review have been discussed. As a result it can be stated that the most common building physics problem that have been inspected is staining at the infill panels and it is thought that this problem usually occurs in relation with UV exposure of the sealants in time. Comparing the severity of the problems, it has been seen that corrosion is mostly determined as a  severe problem  because of  the performance requirement it affects and tendency to aggravate. Considering the number of the problems has been inspected at each of the component type it can be stated that infill components are the first on the list when sorted the most to less. It can be stated that exposure to sunlight which is an atmospheric agency has the biggest ratio in all the agencies that causes the problems which was an expected result due to climatic conditions of the selected area. Therefore it can be stated that this study proves that many transparent and translucent facade system fail to fulfill the performance requirements because of the building physics problems occurs on them. Additionally this study shows the reasons behind the problems that facades are facing are usually the atmospheric agencies even though they could have been  prevented with design decisions at urban scale, building scale or detail scale. It is obvious that inspection and examination should have been done to plan the rehabilitation. This study can be used for planning the rehabilitation steps and deciding what kind of rehabilitation method is favorable and make prioritization possible if needed. The inspection and diagnosis tables can be used or improved for different contexts and more knowledge can be obtained for future studies.