Çanakkale Anten Kulesi’nin Statik Projesine Dair

İnşaatın başlaması için sözleşme hazırlığı yapılan, Powerhouse Company & IND [Inter.National.Design] tasarımı Çanakkale Karasal Sayısal Yayın Kulesi'nin yapısal tasarım müellifi İntaç Mühendislik, projenin detaylarını anlatıyor.

Powerhouse Company & IND [Inter.National.Design] ortaklığında tasarlanan Çanakkale Anten Kulesi projesi, Çanakkale Karasal-Sayısal Yayın Kulesi Ön Seçimli Mimari Proje Yarışması’nda birincilik ödülünü kazanmıştı. Türkiye’nin ilk karasal yayın kulesi olma özelliğini taşıyan bu proje, tipolojisi ve tasarımı itibariyle detaylı bir mühendislik çalışmasını gerekli kılıyordu. “Sky Path”, Ziyaretçi Salonu, ve Anten Kulesi olmak üzere üç bölümden oluşan bir kompleks olarak tasarlanan projenin yapısal tasarım müellifliğini üstlenen İntaç Mühendislik, yapının statik projesine dair bilgi veriyor:

Şekil 1. Yapı aksonometrik görünüş

Şekil 2. Yapı için taşıyıcı sistem genel görünüşleri

Projelendirmede ilk adım olarak kule taşıyıcı sisteminin kafes sistem mi yoksa kutu kesit mi olacağının belirlenmesi için çalışmalar yapılmıştır. Tasarımı zorlayan konular arasında, kule tepesinde bulunan dijital yayın antenlerinin deplasman limitleri en önemli yeri tutmaktadır. Bu tip kulelerde yayının kesilmemesi için vericilerin yerçekimi ile olan açılarından 1 dereceden daha fazla sapmamaları gerekmektedir. Bu durum esnek ve narin bir yapı olan kulenin tasarımı için oldukça zorlayıcı bir husustur.

Kulenin tasarımında, özellikle çelik yapılarda makas sistemin daha ekonomik olacağı genel bir kabul olsa da mimari gereklilikten dolayı kulenin kaplanacak olması bu durumu tersine çevirmiştir. Rüzgar yüklerinden dolayı 8mm civarında bir kaplama gereksinimi olduğundan bu kaplama makas sistemin üzerine oldukça fazla yük bindireceğinden içten berkitilmiş kutu kesite dönülmüştür. Aşağıda berkitilmiş kutu kesitin görünüşleri verilmiştir. Bu sistem çelik ayaklı tüm asma köprülerde kullanılan sistemdir.

Şekil 3. Yapı için tasarlanan optimum kesitler

Kule kısmı, 95m’ye varan yüksekliği ile projenin en hassas bölümüdür. Bu tip kule sistemlerin narinlikleri yüksek olduğundan rüzgar yükleri altında rezonans ve aşırı titreşim sorunları yaşanabilir. Bu amaçla, öncelikli olarak ön rüzgârın titreşim frekansları hesaplanarak sistem periyodlarının kontrolü gerçekleştirilmiştir. Yapılan analizler sonucunda kulenin hakim titreşim frekansının 0.5Hz değerinden büyük olması durumunda rüzgardan kaynaklanacak olumsuz etkilerin önüne geçileceği görülmüştür. Aşağıdaki şekillerde de gösterildiği gibi ön analizler gerçekleştirilerek frekansların uygun olduğu görülmüştür.

Şekil 4. Yapı için gerçekleştirilen CFD rüzgar analizleri

Şekil 5. Yapının sonlu elemanlar modeli ve rüzgar yükleri altındaki deformasyonlar

Ön hesaplamalar sonucunda sistem geometrisinin ve kesit tiplerinin belirlenmesinin ardından detaylı hesaplara başlanmıştır. Özellikle bu tip yüksek yapılarda üstyapı ve zemin davranışının beraber değerlendirilmesi önem arz etmektedir. Bu amaçla zemin parametreleri İntaç mühendisleri tarafından değerlendirilmiş, kazıklı temel gereksiniminin olduğu belirlenmiştir. Sonrasında ise yapı-zemin etkileşimli sonlu eleman modeli kurularak analizler gerçekleştirilmiştir. Yapı-zemin etkileşimli modeli oluştururken kazıklar yapısal eleman olarak kule temellerinin altında modellenerek uygun parametreler ile zemin etkisi temsil edilmiştir.

Şekil 6. Yapı-kazık-temel-zemin etkileşimli modelleri

Yapının bulunduğu bölge yüksek rüzgar yüklerine açık olduğu gibi, aynı zamanda da bir deprem bölgesidir. Yapının aynı zamanda beklenen yüksek deprem yüklerine de dayanıklı olması amacıyla anten kulesi için Sahaya Özgü Sismik Risk Analizi çalışması yapılarak olası bir depremin bu bölgedeki spesifik etkisi elde edilmiştir. Mevcut yönetmeliklerde bu tip yapılar için deprem yüklerinin ne ölçüde azaltılacağı belirtilmediğinden lineer olmayan hesaplar yapılarak öncelikle deprem yükü azaltma katsayıları hesaplanmıştır. Sonrasında ise yapıya özel sönümler belirlenerek tasarım spektrumları elde edilmiştir. En son adımda ise tüm bu bilgiler esas alınarak deprem yükleri hesaplanmış ve sistem de buna göre boyutlandırılmıştır.

Detay boyutlandırma yapılırken gerek sonlu elemanlar ile yapılan karşılaştırmalı çözümler, gerekse de el ile yapılan mertebe kontrolleri ile sonuca gidilmiştir. Her aşamada uygulanabilirlik, ekonomi ve güvenlik faktörleri düşünülerek adımlar atılmış ve tasarım sonlandırılmıştır.

Yapı deniz kenarında olması sebebiyle zamanla yapı yüzeyinde oluşacak korozyon etkisinin önüne geçebilmek, aynı zamanda doğal bir görünüme sahip olması amacıyla yapı çeliği olarak korten çelik kullanılmıştır. Bu çelik hava koşullarına yüksek mukavemet gösterir. Kısaca ifade edilecek olursa “paslı” ya da “paslandırılmış” çelik de denebilir. Bu çeliklerin en yaygın olarak bilinen COR-TEN Amerikan USX Corporation tarafından geliştirilen, özel üretilmiş çelik metalidir.

Diğer adıyla “Eskitme Çelik” de denebilir. Birkaç yıl boyunca hava şartlarına maruz kaldıysa doğal olarak paslanır, pas patine gibi özel bir tabaka oluşturur ve yıpranmış görünüm özel inşaatlarda, çelik imalatlar ile çalışan sanatçı ve tasarımcı mimarlar için özel ilgi alanına dönüşür.

CORTEN Çelik Kaplama kendine has renge sahiptir. Yapılan bu seçim ile bütün yapının nerdeyse her tarafının cesaretli bir şekilde “paslı çelik” ile kaplanmış olması çarpıcı bir renk ve etki yaratacaktır.