Gökdelenler nasıl yapılıyor? Gökdelen tasarımı nasıl yapılır?

İnsanlığın yaptığı en büyük binalarındaki mühendislik teknolojileri ve gökdelenlerin yükselişini keşfedin. Süper yapılar Gökdelenler nasıl yapılıyor? Gökdelen tasarımı neden önemli? Gökdelen yapılacak zemin nasıl seçilir? Gökdelenin malzemesi nasıl olmalı? Gökdelenin çekirdeğini hangi unsurlar oluşturuyor? Gökdelenlerdeki asansör sistemleri nasıl çalışıyor? sorularının cevabı için okumaya devam edin.

Gökdelenler nasıl yapılıyor?

Gökdelenler kentlerdeki nüfus artışının kilit bir çözümü olmakla kalmıyor, ülkelerin gurur sembolleri olarak da görülüyor. Gökdelen adını verdiğimiz binalar çok yakın zamanda, 19. yüzyılın sonlarında ortaya çıktı. İnşaatçıların çağlar boyu süregelen bir düşmanı var: Yerçekimi.

Ancak 19. yüzyılın sonlarına gelindiğinde çağdaş mühendislik teknikleri ve malzemeleri nihayet yerçekimi ne karşı zafer kazanmayı başardı.

Tarihin büyük kısmı boyunca dünyadaki en yüksek insan yapımı yapı, 147 metrelik Büyük Giza Piramidi’ydi. Oysa günümüzde bu yükseklik “gökdelen” tanımını zar zor karşılıyor. O zamanlar tüm binalar tuğla ve harçtan inşa edildiği için hepsi aynı prensibi temel alıyordu: Bina ne kadar yüksekse zemin o kadar geniş olmalıydı.

Ancak Sanayi Devrimi‘yle birlikte daha güçlü ve daha uzun demir ve çelik kirişler inşa edebilir hale geldik. İşte bu her şeyi değiştirdi. Artık yer seviyesinde çok fazla alan kaplamadan daha uzun binalar yapmak mümkündü. Böylece, günümüzün en yüksek ve en çok konuşulan binalarını doğuran uluslararası bir yarış başladı.

Gökdelenler hem tasarım hem de inşaat bakımından büyük zorluklar içeriyor. Rüzgârlar sallanmalarına neden olabilir, depremler en güçlü temelleri bile sarsabilir, yangınlar çelik çekirdekleri eritebilir.

Gökdelenler oksijenin daha az ve havanın daha soğuk olduğu yüksekliklere çıktığı için bunları da telafi etmek gerekiyor. Tüm bu nedenlerden dolayı gökdelen inşa etmek, doğaya karşı insanın yaratıcılığını sınıyor.

Gökdelen tasarlamak

Gökdelen tasarlamak, genellikle yüzlerce yetenekli uzmanın ve binlerce inşaat işçisinin birlikte çalışmasını gerektiriyor. Süreç, planlamayla başlıyor. Günümüzde, zemin koşullarından yük ve stres testlerine, sağlık ve güvenlik mevzuatından acil tahliye prosedürlerine kadar her şeyi hesaba katan karmaşık bilgisayar destekli tasarım süreçleri kullanılıyor.

İnşaat başladıktan sonra dikkatler “üstyapı” denilen çelik iskelete veriliyor. Üstyapı, binanın içinden geçen dikey sütunlar ve yatay kirişlerden oluşuyor. Üstyapı, yerçekimi kuvvetini zemindeki nispeten küçük bir alana yayıyor.

Kuvvet oradan yeraltına uzanan altyapıya (betonarme ile desteklenmiş çelik sütunlar, plakalar ve yaylar) aktarılıyor. Bu sayede binanın beton ve cam dış yüzeyi veya giydirme cephesi yalnızca kendi ağırlığını desteklemek zorunda kaldığı için daha yükseğe ulaşabiliyor. Bununla birlikte, nihayetinde tüm yapı kil üzerinde duruyor. Yani temel de bulutlara yükselen görünür yapı kadar önemli.

En çok gerinim üstyapıya biniyor. Genellikle on kattan yüksek olmayan ilk gökdelenlerde demir kullanılıyordu ama yüksek inşaatlara ABD’nin öncülük ettiği 20. yüzyılda çelik tercih edilmeye başlandı. Eskiden üstyapılar, yükü yaymak için hem yatay hem de dikey destek içeren çelik kutulara benziyordu.

Ancak gökdelenler büyüdükçe bu destekler arasındaki mesafe azaldı, kullanılabilir zemin alanı da azaldı (Bu önemli bir sorundu.) ve ağırlık arttı. 1960’ların ortalarında, birbirine bağlı dış sütunları temel alan boru şeklinde yeni bir tasarım ortaya çıktı. Bu tasarım, gereken iç sütun sayısını azalttı. Dünya Ticaret Merkezi ve diğer rekortmen yapılar bu tasarım sayesinde inşa edilebildi.

BİLİYOR MUYDUNUZ? Dünyanın ilk gökdeleni, 1885’te Chicago’da inşa edilen 45 metrelik Home Insurance Binası’ydı.

Modern gökdelenler yaklaşık 150 yıldır insanlarda hayranlık uyandırmak üzere tasarlanıyor. Gözalıcı tasarımların amacı kiracıları, işletmeleri ve ziyaretçileri etkilemek. Teknik olarak gökdelenler üç, hatta beş kilometreye bile ulaşabilir. Ticari uçaklar sekiz kilometreden yüksekte uçtuğu için kazara çarpışma riski aslında pek yok ama ıı Eylül saldırılarından sonra kamuoyunun yüksek gökdelenlere duyduğu güven azaldı.

Gökdelenlerler tehlike mi?

Şu anda gökdelenlerin önündeki en büyük engel terörizm tehdidi. 11 Eylül’de New York’taki Dünya Ticaret Merkezi’nin ikiz kuleleri yukarıdan aşağıya ve içten dışa doğru çöktüğünden beri mimarlar gökdelenlerin nasıl tasarlanması ve ne gibi olaylara dayanması gerektiğini yeniden düşünmek zorunda kaldılar. Bunun belki de en çok hissedildiği gökdelen,

Kasım 2014’te eski ikiz kulelerin yerinde açılan One World Ticaret Merkezi oldu. Güvenlik, bu sembolik mega yapının en önemli özelliği. 56 metrelik penceresiz beton kaide, merdiven ve asansör boşlukları için 0,9 metrelik betonarme duvarlar, patlamaya dayanıklı plastikten yapılmış pencereler, itfaiyeciler için özel merdivenler, biyolojik ve kimyasal filtreler içeren havalandırma sistemi, binadaki güvenlik özelliklerinden birkaçı.

Bu kadar çok insanı tek bir binaya sığdırmak genel olarak elbette bir güvenlik riski doğuruyor. Üstelik gökdelenler büyüdükçe maliyetleri de artıyor. Acaba gelecek nesiller gökdelenleri idolleştirmeye devam edecek mi yoksa 4 bin yıllık “yapıları büyütme” tutkumuz sona mı erecek?
Bunu zaman gösterecek.

Gökdelen için sağlam zemin

Bir gökdelenin şekillenmesinden çok önce temelinin planlanıp kazılması gerekir. İlk olarak zemin incelenir. Zeminin sadece bileşimi değil, deprem olasılığı da dikkate alınır ve gerekirse önlem olarak sismik sönümleyiciler monte edilir. Daha sonra, beş kat derinliğe kadar inebilen bir çukur kazılır. Bunun içine dikey kazıklar veya donatılar gömülerek altyapı ana kayaya sabitlenir.

Tipik olarak bu altyapı, yatay çelik kirişlerden oluşan bir ızgara üzerine oturan dökme demir plakalara dayanan dikey sütunlardan oluşur. Altyapı, yerin altında bir piramit gibi yayılır, çok büyük bir ağırlığı dağıtır ve betonla kaplıdır. Temel ve altyapı inşası tamamlandıktan sonra üstyapı sabitlenir ve inşaat ancak o zaman gerçekten başlayabilir.

Yapılacak gökdelende malzeme önemi

Gökdelen tasarımı ve inşasındaki gelişmeler; inşaat malzemelerindeki, özellikle de çelik ve betonun iki temel bileşenindeki gelişmelerden çok etkilendi. İnşaat teknolojileri gittikçe gelişiyor.

Betonun çelik çubuklardan oluşan bir ızgaraya dökülerek güçlendirilmesi gerekir. Ancak 500 bin ton insan ve malzeme ağırlığına dayanmak için çubukların içinde akıllı lifler ve karbon nanotüpler (insanlığın bildiği en güçlü malzemelerden biri) de kullanılabilir.

Beton duvarlar ve iç iskeletler de giderek daha hafif, daha güçlü ve yangına daha dayanıklı hale geldi. Betonu donmadan daha yükseklere çıkarmak için soğutulmuş, basınçlı pompalama prosedürleri kullanılır.

Ancak gökdelenlerin yapılmasını mümkün kılan en önemli şey, modern çelik imalatının evrimi oldu. İngiliz Henry Bessemer’ın 19. yüzyılda çeliğin seri üretimini mümkün kılan sürecinden, Fazlurrahman Han’ın 500 metrelik yapıları mümkün kılan boru şeklindeki çelik üstyapılarına kadar geldik.

Çelik günümüzde de modern gökdelenlerin belkemiğini oluşturmaya devam ediyor.

Gökdelenin çekirdeğini hangi unsurlar oluşturuyor?

1. Ana kaya. Yüzey toprağının çok altındaki katı kaya tabakası. Yapı, demir plakalara perçinlenmiş çelik kazıklarla buraya sabitlenir.
2. Betonarme. Gökdelenin omurgasını çeliğin yanı sıra betonarme oluşturur. İnşaatın başlaması için sağlam, düz bir taban sağlar.
3. Temel ızgarası. Altyapıya geniş, güçlü ve sağlam bir çekirdek sağlayan çelik kirişler ve ana kirişlerden oluşan çerçeve.
4. Sütunlar. Metal plakalarla temel ızgarasına sabitlenen çelik kolonlar gökdelenin çekirdeğinden ve çevresinden yükselir.
5. Zemin kat. Sadece güçlendirilmiş merdivenleri ve asansörleriyle değil, binanın güvenlik sistemleriyle de burası gökdelenin kalbi.
6. Asansörler. Asansör boşlukları binanın çekirdeğinden yükselir. Dış duvar boyunca gözlem asansörleri de kullanılabilir.
7. Kirişler ve ana kirişler . Çelik kirişler ve ana kirişlerden oluşan kafesler üstyapıya güç verir. Korozyon ve ısı koruması için genellikle sıva, vermikülit ve fiberglasla kaplanırlar.
8. Giydirme cephe. Yükün çoğunu üstyapı taşır. Betonarme ve yangına dayanıklı sıvadan yapılan giydirme cephe ise esas olarak kendi ağırlığını taşır.
9. Pencereler. Her kat tamamlandıktan sonra dış pencere panelleri yerine yerleştirilir. Süper temperli camdan veya bazen patlamaya dayanıklı plastikten yapılırlar.
10. Kule ucu. Antenlerin aksine, temel bir tasarım elemanı olduğu için binanın resmi yüksekliğine dahil edilir.

Asansörler

Gökdelenlerdeki asansör sistemleri nasıl çalışıyor?

Gökdelenlerin yükselişi için önemli faktörlerden biri de asansördü. Elisha Otis, kablo koparsa kabinin düşmesini önleyen mekanizmaya sahip ilk güvenli asansörü 1852’de icat etti.

Gökdelenlerin farklı yerlerinde normal asansör, yük asansörü, ekspres asansörve gözlem asansörü gibi farklı asansör tipleri çalışabiliyor. Hız, yük kapasitesi ve kapı açılışlarını kontrol etmek için çift yönlü iletişim ve güvenlik sistemleri var.

Kablolardan biri veya birkaçı koparsa diye çoklu kablo kullanılıyor. Asansörler olmasaydı yükseklerde yaşam neredeyse imkânsız olurdu.

1. Tampon. Şaft tabanında bulunan, genellikle yağ dolu bir silindire monte edilmiş bir piston içeren ağır iş
2. Kabin. Saniyede yaklaşık 2,5 metre hızla yaklaşık 12 kişi taşıyabilir. Gelişmiş ağırlık, hız ve sıcaklık sensörlerine sahiptir.
3. Karşı ağırlık. Vinç ve motorların taşıdığı yükü azaltır. Karşı ağırlıklar ve kabinler, kablo koparsa hızı azaltmak ıçm raylar üzerinde hareket eder.
4. Regülatör. Kabine ve şaft tabanına bağlanan, asansörün kontrollü bir hızda hareket etmesini sağlayan kablo ve makara sistemi.
5. Kablo. Tam dolu kabinin ve karşı ağırlığın ağırlığını taşıyabilen çelik bir çekiş kablosu. Gökdelen asansörlerinde genelde dört ila sekiz kablo kullanılır.
6. Vinç. Her asansörün üzerine yerleştirilmiş, kabım kaldırmak ve indirmekle yukumlu motorlu kontrol mekanizmasının bir parçası. Dişli içerebilir veya içermeyebilir.

Ayrıca bakınız

• Dünyanın en yüksek 10 gökdeleninin yükseklikleri ve fotoğrafları