İTÜ Mühendisliğe Hazırlık Kulübü

2017 Design Together Yarışması

Bilim Merkezi ve Müzesi

İÇİNDEKİLER

Mimari Tasarım

Yapısal Tasarım

Mekanik Tasarım

İş Planlaması

Çalışma Koordinasyonu

Sürdürülebilirlik Stratejisi Çalışmaları

ve Enerji Analizleri

Kullanılan Yönetmelik ve Standartlar

Referanslar

Proje Alanının

Koordinatları (41.106523, 29.021146)

&

Arazinin

Çevresindeki Yapılar

İle İlişkisi

Projenin ana yapısı on üç adet altıgen planın bir araya gelmesiyle kurgulanan müze ve bilim merkezi

altıgen planlı modüler strüktürlerden oluşmuştur.

Altıgenlerin farklı yüksekliklerde kademelendirilmesi ile kütleye hareketlilik sağlanmıştır.

Bilim adamları ve matematikçiler yaptıkları araştırmalar sonucu en verimli şeklin

altıgenlerin birleşmesiyle oluştuğunu ispatlamışlardır. Maksimum kullanımı esas alan

bu hesaplamalarda kusursuz altıgenlerle petek şekli oluşturulur. Bu matematik düzeni

diğer geometrik şekiller ile mümkün olmamaktadır. Daire, beşgen ve

sekizgen gibi şekillerde birleşimler sonrasında boşluklar veya kullanılmayan alanlar

oluşması muhtemeldir. Kare ve üçgende ise, aynı hacmi doldurmak için gereken duvar

çevresi daha fazla olacağından en az malzeme ile bir alanı en iyi şekilde bölmek için altıgen

en ideal olan şekil tipidir. Bu veriler ışığında projeyi oluşturan birimlerin altıgen olması

kararı alınmıştır. Bu karar doğrultusunda birimlerin işlevlerine göre konumlandırılmasında,

yapılan enerji (güneş,gölge,rüzgar…) analizlerindeki fiziksel veriler esas alınmıştır.

Plan Düzleminde

Alınan Kararlar

1-Giriş

3- Konferans Salonu

4 - Fuaye

5 - Kafe/Mutfak

2-Ana Sergi

Salonu

6-Geçici Sergiler

9 - Lab.

8 - Atölye

7 - İdare

10- HVAC

Merkezine

İniş

Peyzajda yer alan su öğesi, yeşil alan, otopark gibi birimler ile yapı arasındaki

ilişkiler planlanırken sirkülasyonun akıcı olmasına özen gösterilmiştir.

Ayrıca arazinin kuzeyinde var olan mevcut yeşil dokuya zarar verilmemeye

Çalışılarak, mimari tasarım şekillendirilmeye çalışılmıştır.

Otoparkın yerinin değiştirilip kuzeyde yeniden planlanmasının amacı ise

Gün ışığından maksimum düzeyde yararlanılması istenildiğinden dolayıdır.

Giriş

A – A Kesiti

B – B Kesiti

C – C Kesiti

D – D Kesiti

Yapısal Tasarım KararlarıYapı, altıgenlerden oluşan bir geometrik tasarıma sahiptir. Farklı bir tasarıma sahip olmasının yanı sıra

estetik bir tasarım sağlandı.Yapının taşıyıcı sistemi, üzerine etkiyen yükleri ve kendi ağırlığını güvenli bir şekilde zemine

aktarabilmektedir. Bu ağır görevi nedeniyle, yapının iskeleti olarak da düşünülebilecek olan taşıyıcı sistemin seçimi ve tasarımı son derece önemli olmaktadır.

Betonarme elemanlarla oluşturulan yapıda uygulama kolaylığı ve mimari tasarıma katkı sağlaması amacıyla dairesel kolonlar tercih edilmiştir.

Statik tasarım da, betonarme binanın en temel ilkelerinden; ‘Depreme Dayanıklı Yapı Tasarımı’ yeterli dayanım, yeterli rijitlik ve yeterli süneklilik koşullarına uyularak sağlanmıştır. Bunlara ilave olarak, betonarme yapıların davranışlarıyla ilgili olarak kullanılan yeterli stabilite, yeterli sönüm ve yeterli

adaptasyon ilkeleri de dikkate alınmıştır.Yapının oturma alanının büyük olmasından dolayı; deprem esnasında yeterli deplasman ve

oturmaların sağlanabilmesi için yapı arasına dilatasyon derzi bırakılarak 2 ayrı kısımda (A ve B blok ) statik çözümlemesi yapılmıştır.

I.Yapı Blok bilgileri

A Blok; 3.5 m yüksekliğinde 200 m² lik altıgen bir bodruma ve 5 m, 7m , 9m yüksekliklerinde değişen 2000 m² lik altıgen şekillerden oluşan zemin kata sahiptir. Kot farklılıklarından dolayı kolonlarda

meydana gelen narinlik etkisi sürekli kolon tasarımı ile ortadan kaldırılmıştır. Bodrum katta zemin itkisini karşılamak amaçlı 35 cm genişliğinde perde duvar kullanılmıştır.

B Blokta 4 m yüksekliğinde 600 m² lik altıgenden oluşan zemin kat bulunmaktadır. Blokta bulunan bir altıgenin konferans salonu olarak kullanılacak olmasından dolayı -1.5 m alt kotu bulunmaktadır. Kot

farkı olan alanların temel tasarımı ayrı ayrı yapılmıştır.

1-1 Kesiti

Yapılan analiz sonucunda taşıyıcı kolonlar 80 cm çapında

dairesel, kirişler 40x70 cm ebatlarında dikdörtgen olarak; TS 500ve yapının 2. derece deprem bölgesinde olması DBYBHY ile TS 498 yönetmelikleri dikkate alınarak kullanılabilirlik sınır durumu

ve izin verilen sehim değerleri kontrol edilerek seçilmiştir.

Plak seçiminde açıklıkların büyük olması, mimari kısıtlamalar ve

uygulama kolaylığı da göz önüne alınarak açıklıklar arasına

kirişler konularak çözümlenmiştir. Bu durumda yapılan analizler

sonucu 20 cm plak kalınlığı uygun görülmüştür.

İnşa edilecek yapının zemin sınıfı Z3 olarak alınmıştır. Z3 zemin sınıfı orta-sıkı kumun bileşenleridir. Zemin yatak katsayısı 3000 t/m3, zemin emniyet gerilmesi 30 t/m2 dir. Zemin

sınıfının Z3 olmasından dolayı Spektrum Karakteristik Periyotlar Ta=0.15 sn ve Tb=0.6 sn olarak bulunmuştur.TDY-2007 'nin zemin gruplandırma ve sınıflandırmasındaki amacı

gözönünde bulundurularak da mevcut zeminin deprem büyütme katsayısı belirlenmiştir.Temel, zemin özellikleri ve yapı alanı dikkate alınarak “radye temel” ile çözümlenmiştir.

Analiz sonucunda 70 cm kalınlığında kirişsiz radye temel uygulanmıştır.

II.Autodesk 360 Statik Model

Yapısal Analiz ve Yapılara Etkiyen Karakteristik YüklerYapı analizi REVİT STRUCTURAL, SAP2000 ve STA4CAD programlarında yönetmeliklerin

öngördüğü kurallar çerçevesinde gerçekleştirildi.

III.Yükler altında yapı

Analiz sonuçlarında ;

-Kalıcı (Ölü, Sabit) Yükler: •Döşeme ağırlığı •Kiriş ağırlığı •Duvar ağırlığı •Kolon ağırlığı ,-Hareketli Yükler: Yapı tek katlı olduğundan dolayı 2 KN/m2 ,

-Kar Yükü: TS498 Ek-1'e göre İstanbul'un konumu göz önünde bulundurularak K=0.82 KN/m2 ,-İlave Yükler: Kaplama ağırlıkları ,

-Rüzgar Yükü: İstanbul'un konumu göz önünde bulundurularak TS-498 Yönetmeliğine uygun R=0.82KN/m2 ,

-Deprem Yükü: DBYBHY-2007’ye göre; Deprem Bölge Katsayısı (Ao)=0.3g, Zemin Sınıfı Z3, Deprem Yapı Davranış Katsayısı (R)=7, Deprem Yapı Önem Katsayısı (I)=1,2 ,

alınmıştır.Analizler sonucunda Estetik, Ekonomik ve Emniyetli bir yapı tasarlanmıştır.

Malzeme, tüm betonarme elemanlarda; beton sınıfı olarak C30, donatı olarak TS708-2010 yönetmeliğine göre S420 nervürlü betonarme çeliği seçilmiştir.

IV.S110 Kolonu Kuşatılma Kontrolü V.S109 Kolonu Kesme Dayanımı Kontrolü

VI. K109 Kirişi Sehim ve Çatlak Kontrolü

VII. X Yönünde Kesme Kuvveti Detay Görünümü

VIII. Y Yönünde Oluşan Moment Diyagramları

Mekanik projelendirme yapılırken sürdürülebilirlik stratejileri ön planda tutulmuş ve

disiplinler arası kontroller BIM programları sayesinde kolaylıkla sağlanmıtır.

Yönetmeliklerde yer alan kurallar temel ilkelerin oluşturulmasında ve başlangıç

kararlarının alınmasında önemli rol oynamıştır.Mekanik projelendirmeyi aşağıda

başlıklar halinde inceleyebiliriz.

-Havalandırma Tesisatı

-Temiz Su Tesisatı

-Yağmur Suyu Toplama ve Arıtma Tesisatı-Toprak Altı Enerjisi Kullanımı (Isı Pompası Tesisatı)

-Yangın Tesisatı

Havalandırma Tesisatı :Ana sergi alanında asma tavan kullanılmadığından dolayı ‘‘oval tip’’ kanal kullanarak estetik bozulmamıştır. Klima santralinde İMEKSAN marka tercih edilmiştir.

‘’IKS’’ modeli ısıtma-havalandırma ve klima santrallerinde hava emiş veya karışım hücresi, filtre, ısıtma ve soğutma serpantinleri, nemlendirici ve vantilatörleri değişik kombinasyonlarda

yerleştirerek yapılmış santraller tercih edilmiştir. Isı geri kazanımlı ünite tasrımları tercih edilmiş bu sayede sadece havalandırma tesisatı kullanarak ısıtma-soğutma ve iklimlendirme

tesisatlarına gerek kalmamıştır. Hesaplar yapıldıktan sonra gücüne göre klima santrali seçilmiştir.

Su Tesisatı: Hvac merkezinde bulunan depo sayesinde suların kesilmesi durumunda hazırda kullanılmak üzere su bulunmaktadır. Yağmur tesisatındaki suları da peyzaj altına

yerleştirilen depolarda toplanmaktadır. Süs havuzunu doldurmak için ve çevre sulamasında kullanarak sudan tasarruf edilmektedir.

Toprak Altı Enerjisi Kullanımı (Isı Pompası Tesisatı): Toprak altı enerjisi için yerin 2750 mm altına su boruları döşenmiştir. Çünkü toprağın 2-3 metre altında her zaman hava sıcaklığı

sabit olup 15 derecedir. Bu kullanılarak binada kullanılacak suyun bu sayede ısıtılması planlanmış ve gerekli ısı enerjisini mümkün olduğu kadar azaltarak yapının dışa

bağımlılığının azaltılması planlanmıştır.

Yangın Tesisatı : İncelenen yönetmelikler ışığında ıslak boru sprinkler sistemi kullanılmıştır. Ana sergi alanında asma tavan kullanılmadığından dolayı yukarı yönlü sprikler kullanılmıştır.

Bu sayede su daha çok alana etki etmektedir.

Toprak Kaynaklı Isı Pompası

Belirli bir alanda 2-3m derinliğinde hafriyat alınarak borular

yatay olarak serilir ve üzeri toprakla kapatılır. Toprağın 2-3

m altındaki sıcaklık değerleri yıl boyu belli değerler

arasındadır ve çok küçük değişimler geçirmektedir. Bu

değer aşağıdaki grafikten de görülebileceği gibi 7-12 C

arasında değişmektedir.

Toprağın bu özelliği ısı pompasını toprak hattı ile entegre

ederek kışın ısı çekilebilecek bir ısı kaynağı yazın ise ısının

atılabileceği kaynak olarak kullanılabilmesini sağlar.

-10 °C

+34°C

Güneş Takip Sistemli Paneller

(Solar Tracker-Güneş İzleyici)

Yağmur suyunun başta çatılar olmak üzere, otopark gibi açık alanlar, yollar ve bina/duvar çevresindeki drenaj borularından toplanabiliceği planlanmıştır. Yağmur suyu toplama tesisatı; toplama yüzeyi, yatay ve dikey oluklar, filtreler, pompa, yağmur suyu deposu ve dağıtıcı sistemlerden oluşmaktadır.

Yağmur Suyu Toplama ve Arıtma

Solar panellerde güneş takip (solar tracker - güneş izleyici)

sistemleri verimliliği %40'a kadar artırabilmeyi sağlamıştır. Güneş enerji panelleri güneş ışınlarını dik bir açı ile alabilmeleri

için hareketli olarak tasarlanmıştır ve güneşin hareketi boyunca

takip etmektedir. Bu sistemlerin kullanılmasındaki amaç

çevredeki kirlenme ve küresel ısınma gibi sorunların önüne geçip

yenilenebilir enerji kaynaklarıyla ihtiyacın giderilmesini

sağlamaktır.

Solar Modüller

Işık Kaynağı

Kablolar

Akümülatör

Solar Panellere Sahip Çiçek Formlu Aydınlatmalar

Ağaçlardan esinlenerek tasarlanan solar aydınlatmaların yaprakları % 21 verimle çalışan güneşpanellerinden oluşuyor. Geceleri aydınlatma işlevini yerine getiren Solar Çiçekler, gündüz olduğundakavurucu güneşten biraz olsun kaçıp gölgesindeotururken Wi-Fi bağlantısı kurabileceğiniz vetelefonunuzu şarj edebileceğiniz bir dinlenme alanı haline geliyor.

Cephede Yer Alan Panel Sistemleri

Güneş hücreleri (fotovoltaik hücreler), yüzeylerine gelen güneş ışığını doğrudan elektrik enerjisine dönüştüren yarıiletken maddelerdir. Bu projede yüzeyleri dikdörtgen şeklinde biçimlendirilmiş olan güneş hücrelerinin kalınlıkları 0,1- 0,4 mm arasındadır.

Güneş enerjisi, güneş hücresinin yapısına bağlı olarak % 5 ile % 30 arasında bir verimle elektrik enerjisine çevrilebilir. Buproje kapsamında yüksek verimle çalışan paneller tercih edilmiştir. Güç çıkışını artırmak amacıyla çok sayıda güneş hücresi birbirine paralel bağlanarak bir yüzey üzerine monte edilir, bu yapıya güneş hücresi modülü ya da fotovoltaik modül adı verilir. Güç talebine bağlı olarak modüller birbirlerine seri ya da paralel bağlanarak bir kaç Watt'tan MEGA Watt'lara kadar sistem oluşturulur.

Fotovoltaik Modüller

Çalışma Koordinasyonu

3 Boyutlu olarak çalışmaya imkan

sağlayan BIM programları

sayesinde farklı disiplinler arası

koordinasyon hızlı ve başarılı

bir şekilde sağlanmış olunup

alınacak kararların hızlı ve

doğru bir biçimde alınmasına,

oluşan problemlerin-çakışmaların

öngörülüp projelendirmenin

başarılı bir şekilde

oluşmasına olanak

sağlamıştır.

Güneş-Gölge

Analizleri

Yapılan bu gün ışığı analizinde mekanlar içerisindeki ışık yayılımları

görülmektedir. Planlandığı üzere atölye ve labaratuvarlar, idari kısım, kafe ve

fuayenin konumlandığı yerlerde güneş ışığı içeri alınırken depo ve konferans

salonunun ışık almaması sağlanmıştır. Ana sergi alanında ise ortada kalan alanın

aydınlık açıklığı sayesinde ışıkla vurgulanması sağlanırken sergi alanlarına

geçildikçe ışık miktarı azalmaktadır. Bu şekilde ışığın kullanılması analizler ile

planlanmıştır.

Konferans salonu gibi mekanlarda

ışığın kontrol edilebilmesi için yapay

aydınlatma tercih edilmiştir.

Kafe, fuaye gibi alanlarda ise gün ışığından

maksimum derecede yararlanılması

amaçlanmıştır.

Çatıda solar panel koyulacak olan yerlere bu analiz doğrultusunda karar verilmiştir. Sağ üst köşedegörüldüğü gibi kırmızı noktayla işaretli alanlara gölgede kaldıkları için panel yerleştirilmemiş,

yerleştirilen alanlarda maksimum verim alınması planlanmıştır.

Kullanılan Yönetmelikler

&

Standartlar

TS-500 Betonarme Yapıların Tasarım ve Kuralları

(ŞUBAT 2000)

DBHBHY-2007 Deprem Bölgelerinde Yapılacak

Binalar Hakkında Esaslar

Yangın Yönetmeliği

TS ENV 12097 - Binalar İçin Havalandırma

- Kanallar - Kanal Yapım Kuralları

TS-498 Yapı Elemanlarının Boyutlandırılmasında

Alınacak Yüklerin Hesap Değerleri (Kasım 1997)

RevitCity

BimObject-

Autodesk Seek

Referanslar

Doğangün, A. (2013). Betonarme Yapıların Hesap ve

Tasarımı. İstanbul: Birsen Yayınevi.

CELEP, Z. (2005). Betonarme Yapılar. İstanbul: İTÜ.

Bim 360

Insight 360

Green Building

Studio

Akademik Personel

Mimarlık Bölümü

Yrd.Doç.Dr.Yüksel TURCAN

Arş. Gör. Bilgehan İYİCAN

ReferanslarAkademik Personel

İnşaat Mühensisliği Bölümü

Doç.Dr. Şenol Gürsoy

Doç. Dr. İlker Kalkan

Özmen, G. (2015). ÖRNEKLERLE SAP2000-V17 . İstanbul:

Birsen Yayınevi.

Torkan, R., & Amasra, S. (2014). STA4CAD Çok Katlı

Betonarme Yapıların Analizi ve Tasarımı. İstanbul: Birsen

Yayınevi.

Mimari Proje Tasarım Ekibi

Aynur

Teke

Saime Reyhan

Kayacı

Statik Proje Tasarım Ekibi

Büşra

Karahüseyin

Şeyda

Yılmaz

UlaşKoç

Mekanik Proje Tasarımı

Burak

Akkaya