Yalıtım odaklı kenevir betonu uygulamasına apartman ölçeğinde güncel örnek - Doğal Yapı Malzemeleri ve Yöntemleri Derneği

Paris’in merkezi, mimari geleneğin ve çağdaş yapımın sıkça buluştuğu, bina ölçeğinin ve tasarımının kesin şehir planları ile önceden tanımlandığı bir yerdir. Ancak mimarların yaratıcı yaklaşımları, geniş bir malzeme, renk ve tasarım paletinin kullanımı ile mevcut sokak cephesine giydirilen yeni cephenin oluşturulması sonucu, yazılı ve yazılı olmayan kurallara yenilenmiş bir yorum katılmasına olanak sağlamıştır. Bu projede, North by Northwest Mimarlık ve Şehircilik firması mimarları ve LM Mühendislik firması mühendisleri, “faubourg” apartmanlarının[1] çağdaş bir yorumunu oluşturmak amacıyla, doğal bir yalıtım malzemesi ile birleştirilmiş hafif bir yapı iskeletine sahip olan yeni bir apartman binası önermişlerdir.

_{Şekil2: Solda sokak cephesi ve sağda bahçe cephesi http://www.nxnw.fr/projets/Rue-Myrha}

_{[1]« Faubourg”lar, asıl şehir duvarlarının dışarısında konumlanan kentsel alanlardır. Paris’te yer alan “faubourg” binaları yalnızca 2 cepheli (sokak ve bahçe) olmaları, 1.20 m genişliğe sahip ahşap katlanır panjurlu düşey açıklıkları, Fransız balkonları ve birden çok eğimli çinko çatıları ile karakteristik bir yapıya sahiptirler. [2]}_{http://www.nxnw.fr/projets/Rue-Myrha}

Rue Myrhra apartmanı, zemin katta bir adet iş yeri ve üst katlarda toplam 4 adet daireye sahip bir sosyal konut yapısıdır. Binada 3 adet 3+1 daire ve en üst katta 1 adet 5+1 dubleks daire ve çatı arası bulunmaktadır. Bu projeyi diğerlerinden ayıran en temel özellik, kullanılan duvar dolgu malzemesinin yanı sıra mimarlar tarafından arazinin fiziki zorluklarını (iki bina arasında bulunan arazinin dar olması) aşmak amacıyla ve binanın altında sağlam bir zeminin olmaması sebebiyle seçilen yapım sistemidir. Mimarlar, yapının toplam yükünü azaltarak derin temel kazıklarını da azaltmak amacıyla, konvansiyonel betonarme yapım sistemi yerine çelik kolon kirişli yapım sistemini seçmişlerdir.

Tasarım

Bina güneye bakan geniş bir bahçeye açılmak üzere sokaktaki diğer binalar ile hizalanmıştır ve 10mx12m ölçülerinde bir yüzey alanına sahiptir. Zemin kat, sokaktan özel bahçeye erişilen bir pasaj olarak tasarlanmıştır ve düşey sirkülasyon alanına ve bir dükkana ek olarak, bisiklet ve bebek arabaları için bir odaya da sahiptir. Mimarların tanımladığı üzere, “iç mekanlar, bina sakinleri düşünülerek tasarlanmışken cephe tasarımında, binanın sokak cephesinin belirlediği kent peyzajı ile kaynaşması amaçlanmıştır”[1].

Binada kullanıcılar için mahremiyetin ve sakinliğin sağlanması için, her kata yalnızca bir adet daire yerleştirilmiştir. Dairelerdeki açık mutfağa sahip yaşam alanları bahçeye bakmakta ve büyük pencereler ile bolca güneş ve ısı alabilmektedir. Yatak odaları ve banyolar ise, sokak tarafında konumlandırılmış olup mahremiyeti ve konforu sağlamak amacıyla dar pencerelere sahiptirler. Bahçe, bina sakinlerinin beraber kullanabilecekleri, kompost kutularının ve ortak bostanın da yer aldığı keyifli bir alan olarak tasarlanmıştır.

_{Şekil 1: Solda zemin kat planı ve sağda ikinci kat planı http://www.nxnw.fr/projets/Rue-Myrha##sb}

Yapının 2 cephesi tasarımda zıtlık oluşturmaktadır. Sokağa bakan kuzey cephe, düzenli, beyaz badanalı, çevresindeki binalarla benzer oranlarda pencere boyutlarına sahip olup, komşu binalarla aynı hizada yer alan kornişleri ile binanın bulunduğu sokakla bütünleşmesine hizmet etmektedir. Güney cephe ise daha girintili çıkıntılı, ahşap kaplamalı yüzeyi ve bitki örtüsünü odalara taşıyan geniş açıklıkları ile bahçeye açılmaktadır.

Taşıyıcı sistem ve yapım sistemi

Binanın taşıyıcı sistemi 2 parçaya ayrılmaktadır; yeraltı zemini ve yer üstünde bulunan katlar.

Zeminin zayıf olması, taşıyıcı sistemin seçiminde belirleyici olmuştur. Bu nedenle, konvansiyonel bir yapım sistemi için gerekli olabilecek 60 metre derinliğinde olan kazık temel yapımını önlemek amacıyla hafif bir yapım sistemi seçilmiştir. Seçilen hafif yapım sisteminin taşınması için, yalnızca 3 metre derinliğinde bodrum kat temel olarak inşa edilmiştir. Yeraltı zemini hem bodrum kat hem de temel görevi görmektedir: betonarme perde duvarlar ile inşa edilmiş, sağlam bir kutu olarak tasarlanmıştır.

Üst katlar çelik kolon kiriş yapım sistemi ile inşa edilmiş olup, bu sistem içerisine ikincil bir ahşap strüktür inşa edilmiştir ve kenevir betonu yalıtım malzemesi ile doldurulmuştur. Çelik strüktür, 12 adet l kesitli çerçeveden oluşmaktadır. Yan duvarlarda yer alan I çerçevelerde çapraz bağlama yapılmış olup, sokağa ve bahçeye bakan cephelerde pencere açıklıklarına olanak sağlamak amacıyla moment dayanımlı çerçeve kullanılmıştır. Döşemeler, ses yalıtımının da sağlanması için galvanize çelik levhaların üzerine 13 cm kalınlığında beton dökülerek oluşturulmuştur. Yapı strüktürü, döşemelerin alt kotuna yerleştirilen yatay çapraz bağlantılar ile güçlendirilmiştir. Ayrıca, prefabrike çelik çerçevelerin kullanılması, inşaat süresince sokağın uzun süre kapalı kalmasını engellemiştir.

_{Şekil 7: Binanın farklı inşaat aşamaları (çelik strüktür, ikincil ahşap strüktür, alçı fiber levha ve kenevir betonu duvar dolgusu) https://www.batiactu.com/edito/chanvre-et-osstaure-metallique-36703.php– https://www.batiactu.com/edito/le-beton-de-chanvre-s-impose-dans-un-immeuble-faub-36703.php http://www.nxnw.fr/actualite-et-recherche/chantier-leger-rue-Myrha}

Duvarlar, ikincil bir ahşap strüktürün, çelik strüktüre sabitlenmesi ile oluşturulmuştur ve iç mekanda, buhar geçirimli alçı fiber levhalar (Fermacell©) ile kapatılmıştır. Aynı zamanda bu levhalar, kenevir betonu uygulamasında [E1] kalıp görevi görmüştür. Kenevir betonu da, hem ısı yalıtımı hem de dış cephe sıvası için altlık görevi görmüştür. Binanın alışılmadık bir yapım sistemine sahip olması sebebiyle, sistemin her bir parçasını detaylandırmak için mimar ve mühendisler beraberce dikkatle çalışmışlardır. Özellikle de, farklı tipteki sıvaların uygulama yöntemlerini ve bu sıvaların taşıyıcı bir yapı malzemesi olmayan kenevir betonunun içerisine gömülü olan taşıyıcı sistem ile bağlantılarını tasarlamışlardır. Buna ek olarak, soğuk hava köprülerinin ve metalik strüktür üzerinde yoğuşma görünümünün önlenmesi için kenevir betonunun pozisyonunun ve uygulama kalınlığının özellikle iyi bir şekilde çalışılması gerekmiştir. Püskürtülerek uygulanan kenevir betonunun duvar dolgu malzemesi olarak kullanılması da inşaat süresinin kısalmasına katkı sağlamıştır çünkü ikincil ahşap strüktür içerisinde kenevir betonu uygulaması yalnızca 3 hafta sürmüştür.

_{Şekil 8: Çelik, ahşap ve kenevir betonu yapım sistemlerine ait teknik detaylar – kenevir betonu dolgusu https://en.calameo.com/caue77/read/0059881813d747453a0f0 https://www.darchitectures.com/les-architectures-technocritiques-dapres-nature-entretien-avec-laurent-et-gregoire-mouly-lm-ingenierie-2-6-a3949.html https://www.batiactu.com/edito/projection-du-beton-de-chanvre-36703.php}

Yapının farklı yüzeylerinde, farklı tipte sıvalar/kaplamalar uygulanmıştır. Sokak cephesinde, kenevir betonu doğrudan kireç sıva ile kaplanırken bahçeye bakan cephede havalandırılmış ahşap cephe kaplaması kullanılmıştır. Çatı arası duvarları ile çatı yüzeyi, Paris bölgesine özgü bir malzeme olan çinko ile kaplanmıştır. İç duvarlardaki alçı levha yüzeylerin su bazlı bir boya ile kaplanmasıyla, buhar geçirimli duvarlar oluşturularak, yapının ısı ve nem dengesinin oluşturulmasına katkı sağlanmıştır.

Isı yalıtımı ve dolgu malzemesi

Kenevir betonu, kireçten ve kenevir talaşlarından oluşan bir malzemedir. Kenevir, çoğunlukla tohumları ve lifleri için üretildiği için, kenevir sapının iç kısmı genellikle atık malzeme olarak ele alınır. Ancak, bu köpüksü malzeme, yapımda kullanılmak üzere; hafiflik, gözeneklilik, düşük çürüme oranı, yangına ve zararlı böceklere karşı dayanıklılık gibi oldukça ilginç özelliklere sahiptir. Talaşlar genellikle suyla ve kireçle karıştırılır ve ahşap iskeleti çevreleyen bir kalıp içerisine duvar dolgusu oluşturmak için sıkıştırılarak uygulanır (https://youtu.be/9d_wsoZS6j0). Bununla birlikte, duvarlarda, döşemelerde ve çatıda ısı yalıtımı olarak kullanılmak üzere blok ve sıva olarak üretilip kullanılan farklı uygulamalar da mevcuttur[1]. Rue Myrhra binasında, duvarlarda, kalıp içerisine basınçlı püskürtme tekniği uygulanırken, çatıda dökme malzeme tekniği kullanılmıştır. Bu yapıda kullanılan kenevir betonu, Tradical© tarafından üretilen ticari bir üründür. Kenevir betonu, hem duvarlarda hem de çatıda 27 cm kalınlığında olacak şekilde uygulanmıştır. Duvarlara uygulanan kenevir betonunun kuruduktan sonraki yoğunluğu 330 kg/m³ ve ısıl direnci 0,085 W/m.k. iken, çatıda kullanılan kenevir betonu, daha az kireç içermesi ve daha az sıkıştırılması sebepleriyle daha düşük bir yoğunluğa sahiptir ve böylelikle aynı kalınlıkta daha iyi ısı yalıtımı sağlamaktadır.

_{Şekil 9: Kenevir betonunun hazırlanması http://www.nxnw.fr/actualite-et-recherche/chantier-leger-rue-Myrha}

Fransa’da ve diğer ülkelerde kenevir betonu inşaatı

Kenevir betonunun Fransa’da keşfedilmesi 1980’lerin sonlarında gerçekleşmiştir ancak yapı profesyonellerince kullanımı yalnızca 20 yıl öncesinde başlamıştır. Bu da, inşaatçıların ve kenevir betonu üreticilerinin, yetkililerce ve sigorta şirketlerince kabul gören profesyonel üretim, tasarım ve uygulama ilkelerinin yazılmasına müdahil olmaları ile mümkün olmuştur. Bu ilkelerin kabul edilmesinden sonra, kenevir betonu ile inşaat faaliyetleri, deneysel alandan ve kendi kendine inşa etme faaliyetlerinden ayrılıp, Paris’te inşa edilen apartman binasında veya diğer büyük şehirlerde olduğu gibi, mimarlar tarafından daha büyük yapılarda kullanılmak üzere benimsenmiştir. Aynı dönemde, kenevir betonu inşaatı başka ülkelerde[1] de test edilmiş olup, kentsel alanlarda düşük karbon ayak izi olan ve enerji verimliliği yüksek binaların inşaatı ile ilgili benzer ve öne çıkan sonuçlar elde edilmiştir.

_{Şekil 10: Paris’te (FR) çok katlı betonarme bir yapıda kenevir betonunun dış duvarlara püskürtülerek uygulanması http://www.atelier-d.fr/project-view/beton-de-chanvre/}

_{Şekil 11: Bisceglie’de (IT) betonarme bir yapıya ait duvarlarda kenevir betonu püskürtme ve taş kaplama uygulamaları https://www.pedoneworking.it/case-di-luce.html}

_{Şekil 12: Cape Town’da (SA) betonarme bir yapıda ahşap strüktür içerisine sıkıştırılmış kenevir betonu uygulaması https://wolfandwolf.co.za/portfolio/51-chiappini-office/ – https://hemporium.com/2015/10/21/bo-kaap-hemp-building-project/}

_{Şekil 13: Kenevir betonu bloklarının ahşap binada dış cephe ısı yalıtımı olarak kullanımı https://www.hempbuild.ie/apartment-block-with-hempcrete-external-insulation/}

_{Şekil 14: Paris’te (FR) betonarme strüktürlü bir yapıdaprefabrike ahşap ve kenevir betonu cephe panellerinin uygulanması https://www.weber-tradical.com/logement-social-et-beton-de-chanvre/ – https://www.panoramabois.fr/projets/6277}

Nispeten eski (2014) ve küçük ölçekli (zemin kat + 5 katta toplam522 m² alan) bir örnek olmasına karşın diğer yakın tarihli kenevir betonu inşaatlarına kıyasla, Paris’te inşa edilen Rue Myrhra apartmanı, kenevir betonunun kullanımı sayesinde oldukça yüksek enerji verimliliğine (toplam yıllık enerji 50kW/m²’den daha az) sahip olan ve buna rağmen düşük bütçeli ve sade bir apartman binası olması sebebiyle başarılı bir örnektir.

Sonuç

Bu bina, kenevir betonu ile inşaat olasılıklarının ne kadar çeşitli olabileceğini göstermektedir. Çok yönlü hafif ve yanmaz bir malzeme olarak kenevir betonu, ısı yalıtımlı sıva ve yapı bloğu olarak da kullanılabilmektedir ve mevcut bir strüktüre püskürtülerek, kalıp içerisinde sıkıştırılarak veya çelik, ahşap, taş malzeme ile birleştirilerek uygulanabilmektedir. Böylelikle, kenevir betonu yapıların enerji verimliliğini arttırırken yapı inşaatının etkilerini azaltmak amacıyla birçok çözüm sunabilmektedir. Ayrıca, kenevir betonunda bağlayıcı olarak yalnızca kireç kullanılmamaktadır. Birçok örnek, kenevir-toprak karışımlarının aynı tip uygulamalarda kullanımının mümkün olduğunu göstermektedir.[1] Hafif taşıyıcılı yapım sistemlerinde kenevir betonunun kullanımı yeni bir olasılık olarak dünya çapında kabul görmeye başlamıştır. Bu sebeple, Türkiye’nin sürekli gelişen şehirlerinde ürünün kullanımı ve gelişimi için genel kuralların belirlenmesi amacıyla, Fransa[2], İtalya ve Güney Afrika’da[3] çok katlı yapılardaki kenevir betonu uygulamalarına ait en yeni örneklerin kullanılma zamanı gelmiştir.

[3] https://www.thelaststraw.org/building-with-hempcrete-part-1/

https://www.thelaststraw.org/building-hempcrete-hemp-lime-essential-tips-beginner-part-2/

[4]http://hempcretewalls.com/inspiration/

[5] https://www.alterrebati.com/fiche-technique-terre-chanvre

[6] https://barraultpressacco.com/work/obk

https://barraultpressacco.com/work/mrx

[7] https://www.greenbuildingafrica.co.za/worlds-tallest-building-constructed-using-hempcrete-blocks-goes-up-in-cape-town/