Bina toprak altı dış kabuk sistemlerinde yer alan bitümlü örtülerin basınçlı su etkisi altında geçirimsizlik performanslarının belirlenmesi için bir yöntem

Yapı sektöründe yer alan kişilerin başlıca amacı, dış çevresel etmenlerin etkisi altında, sağlık, güven, konfor, vb. kullanıcı gereksinmelerine uygun kullanılabilir ve yaşanabilir bir iç ortam oluşturan; bu nedenle, taşıyıcılık ve dış çevresel etmen denetimi işlevlerini yerine getiren, güvenli ve sağlıklı bir toprak üstü dış kabuk sistemi tasarlamaktır. Genellikle, toprak altı dış kabuk sistemine etki eden dış çevresel etmenler ile sistemin çevrelediği bodrum iç hacminde, sağlık ve konfor gibi kullanıcı gereksinmeleri dikkate alınmamakta ve dış kabuk sisteminden sadece, taşıyıcılık işlevini yerine getirmesi beklenilmektedir. Ancak, bodrum duvar ve döşemeleri, sadece, binanın statik ve dinamik yüklerinin etkisi altında bulunmamaktadır. Bodrum duvar ve döşemeleri, binanın, toprak altı bölgesinde yer almakta; bu nedenle, kendisini çevreleyen zeminin fiziksel koşullarının da etkisi altında olmaktadır. Zemin, ıslak, nemli veya donmuş olabilmekte; aynca, bütün bu özelliklere, aynı zaman diliminde de sahip olabilmektedir. Zemin sıcaklıkları, yüzeye yakın bölgelerde, dış hava sıcaklığına kısmen yaklaşırken, derinlere doğru inildiğinde; kış aylarında artmakta, yaz aylarında ise azalmaktadır. Dış kabuk sistemine, zemin ikliminin yanı sıra bodrum iç ortam iklimi de etki etmektedir. Dış kabuk sistemi, binanın tüm statik ve dinamik yüklerinin yanı sıra, zemin yanal basıncı, yeraltı suyu basıncı vb. yüklerin de etkisi altında olmaktadır. Bu nedenle, toprak altı dış kabuk sistemine etki eden dış çevresel etmenler ile dış kabuk sistemini oluşturan malzemelerin fiziksel özellikleri arasında gelişen olaylar sonunda binanın hizmet ömrünü azaltan ve kullanıcı sağlığını olumsuz yönde etkileyen bodrum hasadan meydana gelmektedir. Bodrum hasarianndan bazdan, donatı korozyonu, ısı yalıtım malzemelerinin ısıl pertormanslannın azalması, çiçeklenme, küf ve mantar oluşumu, ıslak ve nemli duvar ve döşemeler, konfor koşullan istenilen düzeyde sağlanamayan bodrum iç ortamı olmaktadır. Bodrum iç ortamını kullanılabilir ve yaşanabilir bir iç ortam olarak değerlendiren kullanıcı ise, bodrum hasariann önlemek için çeşitli önlemler almakta; alınan tüm önlemlerin maliyeti kullanıcıya yük olmaktadır. Günümüzde, kullanıcı, bütçesiyle, ilk yatınm maliyetinin yanı sıra işletme, bakım ve onanm maliyetlerini de karşılayabildiği, sağlıklı ve konforlu binalar istemektedir. Bu çalışmada, bina toprak altı dış kabuk sistemi ele alınmaktadır. Genel olarak amaç, dış çevresel etmenlerin etkisi altında, sağlık, güven, konfor, vb. kullanıcı gereksinmelerine uygun kullanılabilir ve yaşanabilir bir iç ortam oluşturan; bu nedenle, taşıyıcılık işlevinin yanı sıra dış çevresel etmen denetimi işlevini de yerine getiren, güvenli ve sağlıklı bir toprak alt dış kabuk sistemi tasarlamaktır. Bu nedenle, dış kabuk sistemine etki eden dış çevresel etmenler; etmenler ile dış kabuk sistemini oluşturan malzemelerin fiziksel özellikleri arasında gelişen olaylar tanımlanmakta; diğer bir anlatımla, performans analizi yapılmakta ve oluşabilecek bodrum hasarları belirlenmektedir. İstenilen fiziksel performansı gösteren bir dış kabuk sisteminin tasanmı için, dış kabuk sisteminin, dış çevresel etmenlerin etkisi altında nasıl davranması gerektiği, dış kabuk sisteminin performans gereksinmeleri XIVolarak ifade edilmektedir. Toprak altı dış kabuk sisteminin çevrelediği bodrum iç ortamının kullanıcı gereksinmeleri olarak sızdırmazlık, güvenlik ve higrotenmal konfor olarak seçildiğinde; dış kabuk sistemi için performans gereksinmelerinden biri, 'dış kabuk sistemi, binanın statik ve dinamik yüklerine, zemin yanal basınç etkisine, yeraltı suyunun oluşturduğu yüklere ve zeminde don olayının neden olduğu yüklere karşı dayanıklı ve dengede olmalıdır 1 olarak belirlenmektedir. Diğer performans gereksinmeleri ise, 'dış kabuk sistemi, yükleri zemine güvenli bir biçimde aktarmalı, dış kabuk sistemi, sıçrama suyunu, kapiler suyu, sızıntı suyunu ve yeraltı suyunu bünyesine almamalı, sistem, buhar difüzyonunu, hava, ve ısı akımını kontrol altına almalı ve sistem, fiziksel özelliklerini hizmet ömrü boyunca koruyabilmelidir' olarak ortaya konulmaktadır. Dış kabuk sisteminde, her bir performans gereksinmesini karşılayan bir bileşen; diğer bir anlatımla, bir malzeme olmalıdır. Bazı durumlarda, bir bileşen, birden fazla performans gereksinmesini karşılayabilmektedir. Bir sistem bileşeninin, belirli bir performans gereksinmesini karşılayabilmesi için, fiziksel özelliğinin, belirli bir değerde olması istenmektedir. Sistem bileşeninin sahip olması beklenilen fiziksel özelliği, bileşenin performans kriteri olarak ifade edilmektedir, örnek olarak, dış kabuk sisteminde, ısı akımının kontrol altına alan sistem bileşenlerinden biri ısı yalıtım malzemesidir; bu malzemenin performans kriteri ise, ısı iletkenlik değerinin düşük olmasıdır. İstenilen fiziksel performansı gösteren dış kabuk sisteminin tasarımı ise, performans kriterleri belirlenmiş sistem bileşenlerinin bir araya getirilmesi ile gerçekleşmektedir. Performans kriterleri belirlenmiş sistem bileşenlerinin bir araya getirilmesi ile tasarlanmış bir dış kabuk sisteminin, gerçek hizmet şartlarında, güvenli ve sağlıklı bir fiziksel performans gösterip gösteremeyeceğini belirleyen en önemli faktör; gerçek hizmet şartlannda, sistem bileşenlerinin fiziksel özelliklerinin, performans kriterini sağlayıp sağlayamadığıdır. Gerçek hizmet şartlannda, sistem bileşeninin fiziksel özelliği, kendisi için belirlenmiş performans kriterini sağlayamadığı durumda, bodrum hasarları meydana gelmektedir. Bu nedenle, performans değerlendirme yöntemlerinden yararlanılmaktadır. Bu yöntemlerin amacı, bileşenin, gerçek hizmet şartlarının simule edildiği bir ortamda, bileşenin fiziksel özelliğine ait değerin ölçülmesi ve performans kriteri ile karşılaştınlmasıdır. Bu çalışmanın amacı, yeraltı suyunun mevcut olduğu zeminde yer alan dış kabuk sisteminde, sistemde yer alan bitümlü örtülerin, su geçirimsizlik performansının belirlenmesi için bir yöntem geliştirmektir. Yeraltı suyu bulunan zeminde, dış kabuk sisteminin karşılaması gereken performans gereksinmeleri ve bunlara bağlı olarak sistem bileşenleri ve bileşenlerin performans kriterleri aşağıda verilmektedir.. Dış kabuk sistemi, yeraltı suyunun oluşturduğu basınç etkisine karşı dayanıklı ve dengede olmalıdır; bu nedenle, dış kabuk sisteminin strüktürel bileşenleri, betonarme perde duvar ve radye temel plağı olmalıdır. Strüktürel elemanlar için belirlenen performans kriteri ise, elemanların, yükleri, malzeme, basınç, çekme, kesme, eğilme dayanımlan ve zemin taşıma kapasitesi güvenlik sınır değerleri içinde kalacak şekilde taşıması ve aktarmasıdır.. Dış kabuk sistemi, suyu bünyesine almamalıdır. Bu nedenle, bu çalışmada, sistem bileşeni olarak bitümlü örtüler ele alınmıştır. Bitümlü örtü için belirlenen performans kriteri ise, basınçlı su geçirimlilik katsayısının sıfır olmasıdır. Yeraltı suyu bulunan zeminde, betonarme perde duvar, temel plağı ve bitümlü örtüler ile dış kabuk sistemi iki şekilde tasarlanmaktadır. Bunlar; dıştan ve içten uygulamadır. Dıştan ve içten uygulamada, bitümlü örtüler, yeraltı suyunun yanı sıra w Y4B. rtraf&BET'H KUMKbir takım çevresel etmenlerin etkisi altında bulunmaktadır. Duvara uygulanan bitümlü örtüler, zemin yanal basmanın; döşemede yer alan örtüler ise, bina toplam yükü nedeniyle temel plağında oluşan basınç gerilmeleri, basınç gerilmeleri ile birlikte, hava basmanın, taban plağında oluşan çekme gerilmelerinin ve taban betonunda oluşan çekme gerilmelerinin etkisi altında olmaktadır. Söz konusu etmenler, bitümlü örtüde şekil değişimine neden olmaktadır. Kısaca, dıştan ve içten uygulamada, şekil değiştirmiş bitümlü örtüler, basınçlı suyun etkisi altında olmaktadır. Bir yüzeyi basınçlı su etkisi altında olan, diğer yüzeyi betonarme perde duvar ve temel plağı ile temas eden bitümlü örtüde; örtünün bünyesine suyun nüfuz etme ve taşınma olayları aşağıda açıklandığı şekilde gerçekleşebilmektedir.. Belirli bir basınç etkisi altında sıvı formda su, örtünün yüzeyine gelmektedir, örtünün bünyesinde, birbiriyle ilişkili mikro, kılcal veya makro boşlukların bulunması durumunda sıvı formda su, basınç etkisi ile boşluklara nüfuz etmekte ve boşluklar suya dolduktan sonra örtünün yapı elemanı ile temas eden yüzeyine ve yapı elemanının bünyesine, sıvı formda su olarak geçmektedir. Örtünün bünyesinde, birbiriyle ilişkili mikro, kılcal veya makro boşlukların bulunmaması durumunda sıvı formda su, basınç etkisi ile boşluklara nüfuz etmemekte ve örtünün yapı elemanı ile temas eden yüzeyine geçememektedir. Örtüden, sıvı formda su geçtiği durumda, örtünün su geçirimsizlik özelliğinin olmadığı; aksi taktirde, su geçirimsizlik özelliğinin olduğu kabul edilmektedir.. Belirli bir basınç etkisi altında sıvı formda su, örtünün yüzeyine gelmektedir. Örtünün moleküller arası boşluk boyutunun, su molekül çapından büyük olması durumunda, sıvı formda su, moleküller arası boşlukta, kısmi buhar basınç farkı nedeniyle buharlaşabilmekte, boşluklar buhar formda suya doyduktan sonra buhar formda su, örtünün yapı elemanı ile temas eden yüzeyine ve yapı elemanının bünyesine geçebilmektedir. Buhar formda su, yapı elemanının sıcaklığına ve bağıl nem miktanna bağlı olarak, elemanın bünyesinde yoğuşabilmekte veya yüzeyde terleme olayı görülebilmektedir. Örtünün moleküller arası boşluk boyutunun, su molekül çapından küçük olması durumunda, buhar formda su, örtünün bünyesine nüfuz edememekte ve diğer yüzeyine geçememektedir. Örtüden buhar formda su geçmesi durumunda, örtünün su geçirimsizlik özelliği ile ilgili mevcut bir kabul olmamakla beraber, buhar formda su geçişinin yapı elemanlannda, donatı korozyonu, bodrum iç ortam bağıl neminin artması sonucu iç ortam konfor koşullannın bozulması, küf, mantar, vb. bodrum hasarianna yol açabilmektedir. Bu nedenle, bitümlü örtüden buhar formda suyun geçmesi durumunda, örtünün su geçirimsizlik özelliğinin olmadığı kabul edilmektedir. Mevcut deney yöntemlerinde, şekil değiştirmemiş bitümlü örtülerin bir yüzeyi, en fazla 24 saat basınçlı suya maruz bırakılmakta, ve örtünün diğer yüzeyinden, sadece, sıvı formda suyun geçip geçmediği, çıplak göz ile belirlenmektedir. Mevcut deney yöntemlerinde, şekil değiştirmiş bitümlü örtülerin kullanılmaması, buhar formda suyun geçişinin ölçülmemesi ve deney süresinin en fazla 24 saat olması nedeniyle; bu yöntemlerin, bitümlü örtülerin gerçek hizmet şartlarında kendilerinden beklenilen performans kriterini sağlayıp sağlamadıklannın belirlenmesinde yetersiz kaldıklan kabul edilmiştir. Şekil değiştirmiş bitümlü örtülerin, basınçlı su etkisi altında, sıvı veya buhar formda su geçirip geçirmediklerinin tespit edilmesi için; diğer bir anlatımla, gerçek hizmet şartlannda, su geçirimsizlik özelliğinin kendisi için belirlenen performans kriterini XVIsağlayıp sağlamadığının belirlenmesi için geliştirilen yöntemin aşamalan aşağıda verilmektedir.. Dıştan ve içten uygulamada bitümlü örtüye etki eden çevresel etmenler tanımlanmış, örtüde meydana gelen şekil değişim değerleri ile basınçlı su değerleri bir araya getirilmiş ve bitümlü örtülerin gerçek hizmet şartlanndaki performans seviyeleri belirlenmiştir.. Bitümlü örtülerin performans seviyelerinde sıvı formda su geçirip geçirmediğini tespit etmek ve buhar formda su geçirip geçirmediğini ölçmek; diğer bir anlatımla, bitümlü örtünün su geçirimsizlik özelliğini fiziksel olarak ölçmek için bir deney yöntemi geliştirilmiştir. Deney yönteminde, performans seviyelerinde belirlenen şekil değişim değerleri, örtü numunelerinde simule edilmiştir. Basınçlı su deney aletinde, şekil değiştirmiş bitümlü örtünün bir yüzeyinde, belirli bir süre, basınçlı su etkisi simule edilmiş ve deney süresi boyunca, örtünün diğer yüzeyinden buhar formda su geçip geçmediği, ölçme sistemi ile ölçülerek belirlenmiştir. Yöntemin, tek katlı, enine doğrultuda, okside bitümlü cam tülü taşıyıcılı (50 g/m2, 2.4 mm.), okside bitümlü cam dokuma taşıyıcılı (200 g/m2, 2.9 mm.) ve plastomerik bitümlü polyester keçe taşıyıcılı (180 g/m2, 3 mm.) örtü numunelerinde denenmesi ile elde edilen sonuçlar, aşağıda verilmektedir.. Bazı performans seviyelerinde, bazı örtü tiplerinden buhar formda su geçmektedir. Geçen buhar formda su, geçtiği ortamın sıcaklık ve bağıl nem miktanna bağlı olarak yoğuşmakta ve sıvı formda su olarak açığa çıkmaktadır. Buhar formda suyun, yapı ve kullanıcı sağlığına olumsuz etkileri olması nedeniyle; buhar formda suyun geçtiği durumlarda, örtünün su geçirimsizlik özelliğinin olmadığı kabul edilmiştir. Buhar formda suyun geçtiği performans seviyeleri ve örtü tipleri aşağıda verilmektedir.. 0.02 N/mm 2 basınç gerilmesi altında şekil değiştirmiş okside bitümlü cam tülü taşıyıcılı örtü - 0.05 MPa su basıncı,. 0.8 N/mm 2 basınç gerilmesi altında şekil değiştirmiş plastomerik bitümlü polyester keçe taşıyıcılı örtü - 0.25 MPa hava basıncı ve 0.25 MPa su basıncı,. 0.5 N/mm 2 basınç gerilmesi ve 300 N/50 mm. çekme gerilmesi altında şekil değiştirmiş plastomerik bitümlü polyester keçe taşıyıcılı örtü - 0.25 MPa hava basıncı ve 0.25 MPa su basına,. 0.5 N/mm 2 basınç gerilmesi ve 200 N/50 mm. çekme gerilmesi altında şekil değiştirmiş plastomerik bitümlü polyester keçe taşıyıcılı örtü - 0.25 MPa su basıncı,. 0.5 N/mm 2 basınç gerilmesi ve 100 N/50 mm. çekme gerilmesi altında şekil değiştirmiş plastomerik bitümlü polyester keçe taşıyıcılı örtü - 0.25 MPa su basına.. Diğer performans seviyelerinde uygulanan bitümlü örtülerden buhar formda suyun yanı sıra sıvı formda da su geçmemektedir. Bu nedenle, bu performans seviyelerinde, örtünün su geçirimsizlik özelliğinin olduğu kabul edilmiştir. Aynca, mevcut deney yöntemlerinde, örtüden sıvı formda su geçtiğinin çıplak gözle belirlendiği durumlarda, bu durumun nedeninin örtünün su geçirimsizlik XVIIözelliğinden kaynaklanmadığı, örtünün üretim aşamasında yapılan bir hatadan kaynaklandığı sonucuna varılmıştır.. Yöntemin, piyasada mevcut bütün bitümlü örtü tiplerine uygulanması ile, dıştan ve içten uygulamada, performans seviyelerinde su geçirimsizlik özelliğine bağlı olarak uygulanabilecek bitümlü örtü tipleri ortaya konulmakta, örtüler arasında karşılaştırma yapılabilmekte ve örtünün kullanılması ile de performans gereksinmesini sağlayan; diğer bir anlatımla, güvenli ve sağlıklı dış kabuk tasarlanabilmektedir. Yöntemin değerlendirilmesi ile; yöntemin, gerçek hizmet şartlannda; diğer bir anlatımla, bir yüzeyi basınçlı su etkisi altında olan ve kullanıldığı ortamda maruz kaldığı çevresel etmenler nedeniyle şekil değiştirmiş bitümlü örtülerin diğer yüzeyinden, bu yüzey ile temas eden yapı elemanlannın bünyelerine sıvı formda su geçip geçmediğinin tespitinde ve geçen buhar formda suyun miktannın ölçülmesinde kullanılabileceği sonucuna varılmıştır. XVIII