Çekme Yapıları Nasıl Çalışır ve Hangi Malzemeler Kullanılabilir?

Yapılar ve yapısal çabaların sınıflandırılması üzerine mimarlığın birinci sınıfına dönelim. İster doğal ister insan yapımı olsun, çoğu yapıda sıkıştırma kuvvetleri birincil aktörlerdir. Bunlar, yapının iç kısmına uygulanan, parçanın bir yönde kısalmasına veya adından da anlaşılacağı gibi sıkıştırılmasına yönelik eşit ve karşıt yüklerle üstlenilen çabalardır. Bunun örneklerini bulmak zor değil: Örneğin, bir taş duvar veya ahşap bir kütük, her malzemenin doğasında bulunan dahili sıkıştırma çabalarıyla bir kaplamanın ağırlığına dayanabilir. Gerilim çabaları ise, uygulanan hareket kuvveti yönünde bileşenleri uzatma eğilimindedir. Örneğin, çelik iyi bir çekme mukavemetine sahip bir malzemedir. Betonarmede ise tam olarak parçanın çekişte olduğu kısımlarda kullanılır. Ancak, direklerin sıkıştırma çabalarını emdiği kabloların veya halatların hareketiyle çekilen yüzeylerden oluşan membran, gerilmiş yapılarda olduğu gibi, bir yapının yalnızca germe parçalarına sahip olması da mümkündür.

Çekme Yapılar

 Robert Cartes'e göre, "Çekme yapılar, kablolar, yapısal bir çelik çerçeve ve temeller tarafından desteklenen esnek kumaş membranlar ile karakterize edilen antiklastik formlardır." İlk örnekler, barınak oluşturmak için gerilmiş hayvan derileriyle atalarımızın çok ilkel mimarilerine kadar uzanıyor. Bu makalenin gösterdiği gibi, çadırların tarihi, Yerli Amerikalıların çadır tipleri veya yerel kaynakların bilgisiyle inşa edilen Bedevi Kara Çadırları gibi örneklerle, insanların yaratıcılığını ve adaptasyonunu vurgular. Halkı yağmurdan korumak için kullanılan Roma'daki Kolezyum'da bile kullanımlarını gösteren araştırmalar da dahil olmak üzere, basit çadırlardan büyük sirk yapılarına kadar tarih boyunca pek çok örnek var.

Bununla birlikte, bu teknoloji, deneylere hayran olan ve sürdürülebilirlik kavramlarını bu terim ile popüler hale gelmeden çok önce uygulamış olan mimar Frei Otto'nun büyük katkılarıyla, yirminci yüzyılda hızla gelişti. MoMA tarafından üretilen, kariyerinin bir retrospektifine göre " Otto Alman Hava Kuvvetleri'ne alındı, İkinci Dünya Savaşı sırasında pilot olarak görev yaptı. Chartres'daki bir esir kampında, herhangi bir inşaat malzemesi kullanmadan köprüleri ve binaları onarmaya çalışan bir yeniden inşa ekibinin sorumluluğuna verildi. Frei Otto, daha sonra öğrenciyken keşfettiği, yaygın mühendislik uygulamaları değil, gerçek yenilikler olan yapısal çözümlere yöneldi." Otto, gergin yapılar üzerinde kapsamlı denemeler geliştirdi ve Münih Olimpiyat Stadı gibi önemli ve heybetli işler yaptı. "Frei Otto'nun minimal yapılar teorisi, yapı ve malzemelerin maksimum verimliliği ile mevcut inşaat enerjisinin optimum kullanımını sağlama girişimi olarak özetlenmiştir. Sonuç olarak, mimarı bir tasarımcıdan çok bu enerjinin yöneticisi olarak görmektedir. Bu yapılar, inşaatta yer alan malzeme ve emeğin toplamıdır."

Bu alandaki bir diğer önemli isim, bu sürecin inşaat yapısına çevrilmesine izin veren matematiksel hesaplamalar geliştiren bir başka Alman olan Horst Berger'di. Berger'in çalışmaları arasında 1981'de tamamlanan Suudi Arabistan, Cidde'deki Hac terminali ve Denver Uluslararası Havalimanı'ndaki Büyük Salon (1994) yer alıyor.

Genellikle çelikten yapılmış kablolar ve çerçeveler de dahil olmak üzere çok az elemanlı son derece sade yapılar, membranlar için kullanılabilecek çeşitli malzeme seçenekleri vardır. Bunlar dayanıklılıklarını, bakım kolaylığını ve daha fazla zorlamaya dayanma yeteneklerini artırmak için sürekli gelişme eğilimindedir. Dış mekanlar için en yaygın olarak kullanılan, su geçirmezlik, yangına dayanıklılık ve kumaş renkleri sağlayan koruyucu filmlerle kaplanmış bir iç ağdan oluşan "Yapısal Kaplamalı Kumaş"tır. En yaygın malzemeler aşağıdaki gibidir:

Polivinil Klorür (PVC)

Bu muhtemelen en yaygın kullanılan malzemedir. Architen Landrell tarafından geliştirilen bir araştırmaya göre PVC, iyi bir dayanıklılık ve bakım kapasitesine sahiptir ve diğer seçeneklere göre daha ekonomiktir. Ancak dışarıdan içeriye en az miktarda ışığın aktarılmasını sağlar.

Politetrafloretilen (PTFE)

Etilen polimer bir plastik olan PTFE oldukça sağlam ve dayanıklıdır. Bununla birlikte, en pahalı seçenektir; demonte edilmesine ve daha sonra yeniden kurulmasına izin vermez. Ultraviyole ışınlarına karşı direncinden dolayı çöl gibi aşırı iklimlerde veya çok soğuk yerlerde yaygın olarak kullanılmaktadır.

Silikon Kaplı Fiberglas (SiPE)

Bir proje daha yüksek derecede yarı saydamlık gerektirdiğinde, bu en çok önerilen malzemedir. İşlevsel özellikleri, yaklaşık 35 yıllık ömrü ve ultraviyole ışınlarına karşı iyi direnci ile PTFE'ye benzer.

Etilen Tetrafloroetilen (ETFE)

ETFE (etilen tetrafloroetilen), flor bazlı bir plastiktir. Bu malzeme 1970'lerden beri yaygın olarak kullanılmaktadır ve neredeyse tam şeffaflığa izin vermektedir. Çoğunlukla seralarda, cephelerde, havuzlarda, hayvanat bahçelerinde ve diğerlerinde kullanılır. İyi bir yangın direncine sahiptir ve kullanım ömrünün sonunda kolayca geri dönüştürülebilir.

Ayrıca, yeni özellikleri dahil etmek ve bu membranların verimliliğini artırmak için devam eden araştırmalar bulunmaktadır. Örneğin, fotovoltaik hücreleri membranlara dahil etmek, yapay aydınlatmayı entegre etmek ve kullanımlarının daha yaygın olabilmesi ve dolayısıyla giderek daha zorlu gereksinimleri karşılayabilmesi için termal ve akustik nitelikleri daha da iyileştirmek.