Henn ve TU Dresden, Dünyanın İlk Karbon Beton Yapısını Tamamladı

Alman mimarlık ofisi Henn ve Technical University of Dresden (TU Dresden), çelik yerine karbon fiberle güçlendirilmiş bir beton türü olan karbon betonu kullanarak, dünyada bu malzemeyle yapılan ilk yapısını tamamladı.

Cube olarak adlandırılan, 243 metrekarelik bina, yeni malzemenin test edilmesi için inşa edildi ve üniversitenin kampüsü için laboratuvar ve etkinlik alanı işlevleri görecek.

Malzemenin ayırt edici özelliği ise, karbon fiberin tekstil kalitesine atıfta bulunarak, daha hafif ve sağlam olmasının yanı sıra kıvrımlı beton cephenin görüntüsü oluyor.

Henn, tasarımı duvar ve tavanın aynı yapı elemanları olmadığı fakat tek bir organik süreklilikte birleştiği bir tasarım olarak tanımlıyor.

Mimarlar, çevresel sorumluluğu yeni bir biçimsel özgürlükle bir araya getirerek, gelecek için tasarımın vizyonunu somutlaştırmak istemiş.

Henn’in sürdürülebilirlik lideri Giovanni Betti, The Cube’ün ince cephesinin, karbon betonla daha kolay üretildiğini, bunun sebebinin ise karbon fiberin paslanmaya dayanıklı bir malzeme olması sebebiyle etrafının daha az betonla kaplanarak üretilebilmesi olduğunu dile getirdi.

“Karbon fiber çelikten 4 kat daha hafif, 6 kat daha güçlüdür ve korozyona maruz kalmaz. Bu durum, donatıların sudan korunması için daha az beton kullanılabileceği ve aynı boyuttaki betonun daha fazla yük taşıyabileceği anlamına geliyor. Bileşenler ve yapılar incelebildiğinden dolayı, %50 veya daha fazla malzeme tasarrufu sağlayabilir. Bu sayede CO2 emisyonu, su ve kum gibi diğer kaynakların tüketimi azaltılabilir.”
Giovanni Betti

Cube’ün tasarımı, her iki tarafta ve binanın çatısında çapraz olarak, büyük cam pencereler barındırıyor. Bu dalgalı pencereler, çevre peyzajın manzarasını çerçevelerken aynı zamanda binanın kıvrımlı şekliyle aynı dilde hareket ediyor.

Yapı karbon fiberin iletkenlik özelliğinden de aktif olarak faydalanıyor. Yapının beton duvarları bu kapsamda, yalıtım yastıkları, ısıtma elemanları ve etkileşimli dokunmatik yüzeyler ile donatılmış.

“Karbon fiber iletkendir ve içinden hafif bir akım geçse dahi ısı üretir. Bu durum strüktürel bütünlüğü denetlemek için bile kullanılabilir.”
Giovanni Betti

Cube’ün beton bileşenleri, iki yöntem kullanılarak üretilmiş: açık renkli bükülen kısım, kontrplak bir kalıp üzerine yerleştirilmiş karbon fiber levhalar üzerine püskürtme beton ile yapılırken, daha küçük ve koyu renkli kısımlar, karbon levha katmanları içeren, prefabrike beton panellerden yapılmış.

İlk kez 2021’de duyurulan yapı, Alman inşaat sektörünün en büyüğü olan ve devlet tarafından finanse edilen bir araştırma projesi olan Carbon Concrete Composite (CCC) kurumunun bir çalışması olarak geliştirilmiş. Aynı zamanda proje adını buradan alıyor: CCC yani C³, The Cube olarak yapıya ismini vermiş.

TU Dresden’de, dünya çapındaki birkaç üniversiteyle ortak çalışma sonucu geliştirilen karbon betonun araştırmalarında, karşılaştırılabilir bir köprü tasarımı için karbon betonun geleneksel inşaat tekniklerine göre yaklaşık %30 daha az küresel ısınmaya sebep olduğu görülmüş.

Karbon fiberin kendi başına yüksek bir karbon ayak izine sahip olmasına (birim ağırlık başına çelikten 8 kat daha fazla karbon yoğunluğuna sahip) rağmen, sahip olduğu mukavemet sayesinde, destek olarak kullanılan malzemelerden tasarruf edilebilmesinden kaynaklanıyor.

Yine bu araştırmalara göre karbon fiber, paslanmaya dayanıklı doğası sayesinde kullanıldığı yapılara, geleneksel yöntemle inşa edilmiş yapılara oranla daha uzun bir kullanım ömrü sağlıyor.

Beton, dünyanın en çok kullanılan malzemeleri arasında, sudan sonra ikinci sırada yer alıyor ve küresel karbon emisyonlarının %4-8 kadarını oluşturduğu tahmin ediliyor.

Dünyanın inşaat taleplerini karşılarken, iklimsel hedefleri de göz ardı etmeyen, çevre dostu çözüm arayışları devam ediyor. Örnekler arasında Seratech’in, direkt olarak fabrika bacalarından karbondioksit toplanarak üretilen karbon nötr betonu ve University of Colorado’nun çalışmalarından algea (yosun) betonu yer alıyor.

Dünyanın İlk Karbon Beton Binası: Cube