Endüstriyel Miras İyileştirme ve Güçlendirme

Proje Arka Planı

Hanyang Arsenal, Huguang Genel Valisi Zhang Zhidong tarafından kurulmuş; inşaatı 1892'de başlamış, üretim 1894'te başlamıştır. Tesis daha sonra yaklaşık 1,08 milyon Hanyang yapımı tüfek üretmiştir; bu, Direniş Savaşı'nda en yaygın kullanılan Çin silahıdır ve binaları Çin'in modern sanayi tarihinin fiziksel başlangıcıdır.

Guibei (Kuzey Kaplumbağa Tepesi) başlangıç bölgesi şu anda toplam 108.600 m²'lik ikinci yenileme turundan geçiyor; bunun 88.000 m²'si eski fabrika binalarından oluşuyor. Yeniden geliştirme, endüstriyel mirasın canlandırılmasını temel alıyor; kültür ve yaratıcı endüstrileri merkeze, kültür turizmi ve dinlenmeyi destekleyici programa yerleştiriyor ve uluslararası bir kültürel değişim merkezi ile dünyaca tanınan bir kültür turizmi destinasyonu kurmayı hedefliyor. Proje, 48 bina ve endüstriyel miras yapısının korunması ve yenilenmesini kapsıyor; her bina için ayrı tasarım, eskiyi eski gibi onarma, özgün karakteri geri kazandırma ve ölçülü biçimde yeni donatı ekleme ilkeleriyle yürütülüyor.

Yapısal olarak alan tek bir bina tipi değil, bir yüzyıllık endüstriyel inşaatın birikimidir. Fotoğraflardaki atölye salonları, beton kolonların halka kirişleri ve döşeme kirişlerini taşıdığı, kolonlar arasında tuğla dolgu duvarların bulunduğu ve salonun tüm genişliğini ara destek olmadan geçen perçinli veya kaynaklı çelik çatı makaslarına sahip geniş açıklıklı yapılardır. Çatı örtüsü ve üzerindeki ışıklık yapıları makasların üstünde yer alır; temeller sığdır ve dönemine özgüdür.

Güçlendirme öncesi durum, uzun süre terk edilmiş bir üretim tesisinin tipik hâlidir. Tuğla dolgu duvarlar çatlamış ve dökülmüş, çelik makaslar ve birleşimleri boya filmini aşacak kadar korozyona uğramış, çatı panelleri kırılarak salonlara gün ışığı girmiş ve zemin molozla kaplanmıştı. Hem kabuk hem taşıyıcı sistem onarım gerektiriyordu ve çalışmalar hâlâ kiracıları, canlı etkinlikleri ve halka açık ziyaretleri barındıran bir parkta sürdürülmek zorundaydı.

Sorunlar

• Taşıyıcı sistemler karışık ve düzensizdir. Bir yüzyılı aşkın sürede inşa edilmiş bir alanda tuğla yığma, betonarme çerçeveler, birkaç kuşağa ait çelik makaslar ve sonradan eklenen dolgu bir arada bulunur; 48 binanın tamamına tek bir tipoloji uygulanamaz. Her yapı kendi koşullarında değerlendirilmek zorundaydı.

• Salonlar ara kolonsuz geniş açıklıklıdır. Bir atölye genişliğini geçen çelik makas çatıyı ve dönüştürülmüş bir salonda stüdyoların, sahnelerin, galerilerin ve kamusal toplanma alanlarının yeni hareketli ve ekipman yüklerini taşır. Altındaki kolonlar makasları ve döşeme kirişlerini taşır; eksenel talepleri binanın tüm yüksekliği boyunca birikir. Bu sistemde bir kolondaki ya da bir makastaki eksiklik yerel bir sorun değildir, çünkü o yük için ikinci bir yol yoktur.

• Miras kısıtı, geleneksel ilk refleksi devre dışı bıraktı. Bu binaların değeri özgün yapılar olmalarıdır. Kalınlaştırılmış beton kesit, elemanın oranını değiştirir ve tarihi dokuya kalıcı bir müdahale bırakır; makaslara tam çelik manto uygulamak da özgün çelik işçiliği yeni bir çelik kafes içine alarak aynı sonucu doğurur. İkisi de özgünlüğü anlamının temeli olan bir bina ile bağdaştırılamazdı ve ikisi de geri alınamazdı.

• Ağırlık, temiz yükseklik ve temeller kesin sınırlardı. Mevcut temeller özgün endüstriyel yükler için boyutlandırılmış ve kendileri de tarihi yapı olduğundan, arkeolojik risk almadan büyütülemezdi. Aynı zamanda döşeme plaklarının altındaki temiz yükseklik azaltılamazdı, çünkü kültür ve turizm programı bu yüksekliğin sağladığı iç hacim üzerine kuruluydu. Herhangi bir güçlendirme sistemi, ağırlık ve yükseklik bütçesinden olabildiğince az harcayarak kapasite eklemek zorundaydı; ağırlığın kaçınılmaz olduğu her yerde ise bu ağırlık taşınmalı ve doğrulanmalıydı.

Güçlendirme Stratejisi

• Karbon fiber takviyeli polimer kumaş, döşeme plaklarına uygulandı

Mevcut beton döşeme plakları incelendi ve yeni kullanım için gereken eğilme ve kesme kapasitesinin altında oldukları görüldü. Tarihi şap ince, yer yer karbonatlaşmış ve ayrışmıştı; plak etkin derinliği küçüktü ve dönüşümün eklediği hareketli ve bölme yükleri kalan marjı tüketmişti.

Bu iş için plaklara karbon fiber kumaş yapıştırıldı; şeritler döşeme yapısının alt yüzündeki çekme bölgesine, ek şeritler ise mesnetlerde kesme için uygulandı. Şeritler sınıfına göre 0,111 ile 0,333 mm arasında kalınlığa sahip olduğundan, bir şerit pratikte ne ağırlık ne de derinlik ekler. Burada belirleyici özellik buydu. Plak alt yüzüne yapıştırılmış bir çelik plaka, tarihi yükleri zaten taşıyan plak ve duvar sistemine gerçek ağırlık eklerdi ve altındaki her odadan temiz yüksekliği alırdı; bu tesiste tüm programın bağlı olduğu alan tam olarak bu yüksekliktir.

İş, hareketli çalışma platformlarından yukarı doğru yürütüldü; alt tabaka hazırlandı ve şeritler aşağıdan ıslak yapıştırıcıya yuvarlanarak yerleştirildi. Tarihi bir plağın alt yüzü, tozlu ve düzensiz kalma olasılığı en yüksek yüzeydir ve buradaki yapışma kalitesi tamamen buna bağlıdır.

• Çelik plaka yapıştırma, kirişlere ve çelik çatı makaslarına uygulandı

Çelik plaka yapıştırma, en büyük talep ve en büyük bozulmanın görüldüğü iki elemanda kullanıldı.

Kirişler. Halka kirişleri ve kolon akslarındaki kirişler, yeni yükleme altında eğilme kapasitesi ve rijitlik açısından yetersizdi. Çekme yüzlerine yapısal epoksi ile çelik plaka yapıştırılarak kompozit çelik-beton kesit oluşturuldu. Çelik plaka birim alan başına liften çok daha fazla kuvvet taşır ve yüksek elastisite modülü elemanın rijitliğini artırır; bu, dönüştürülen salonların yeni bölmeleri ve uzun açıklıkları nedeniyle sehimin — yalnızca dayanımın değil — bir kullanılabilirlik sorunu olduğu bu projede önemlidir.

Çelik çatı makasları. Makaslar tesisteki en ağır etkilenen elemanlardı. Bir yüzyıllık maruz kalma ve eksik bakım, başlık ve gövde çubuklarında kesit kaybına; talebin en yüksek ve özgün detaylandırmanın en kırılgan olduğu düğüm noktalarında ağır korozyona yol açmıştı. Yüksek gerilmeli elemanlara ve birleşim bölgelerine çelik plaka yapıştırılarak korozyonla kaybedilen kapasite geri kazandırıldı ve dönüştürülmüş kullanım için gereken kapasite eklendi. Çelik elemana yapıştırılan plaka aynı zamanda kaybolan kesitin yerel takviyesi olarak çalışır; bu, hiçbir yüzeye yapıştırılan fiber sistemin üstlenemeyeceği bir roldür.

Yöntemin kendi yükümlülükleri vardır ve bunlar tasarımın parçasıydı. Çelik plaka eleman üzerinde görünür ve tarihi dokunun görünümünü değiştirir; bu nedenle yalnızca yapısal talebin bunu haklı çıkaracak kadar yüksek olduğu ve o elemanın miras okumasının kabul edebileceği yerlerde kullanıldı. Plaka hem korozyon hem yangın koruması gerektirir ve onu yapıştıran yapıştırıcı sıcaklıkla hızla dayanım kaybeder.

• Çelik manto, kolonlara uygulandı

Kolonlar en büyük kazanımı gerektiren elemanlardı ve en kapsamlı müdahaleyi aldılar.

Her kolonun çevresine bir manto inşa edildi: mevcut betonun dört köşesine yerleştirilen köşebent çelik profiller, belirli aralıklarla yatay kuşaklar veya plakalarla birbirine bağlandı ve çelik ile özgün beton arasındaki boşluk büzülmesiz harç veya püskürtme beton ile dolduruldu. Manto aynı anda üç şekilde çalışır. Köşebent profiller ve harç dolgusu kesitin eksenel kapasitesine katkı sağlar; bu, kolonun artan döşeme ve çatı yükü birikimini taşıdığı yerde önemlidir. Sürekli çelik kafes beton çekirdeği kuşatarak kolonun basınç dayanımını ve şekil değiştirme kapasitesini artırır ve daha da önemlisi, gevrek ve zayıf kuşatılmış bir elemanı sismik etki altında sünek deformasyon geliştirebilen bir elemana dönüştürür. Manto ayrıca kolonun kesme kapasitesini yükseltir ve birleşim bölgelerinde kirişlerle bağlantıyı güçlendirir.

Kolonlarda manto doğru seçimdi çünkü talep yalnızca dayanım değil, kuşatma ve süneklikti ve eklenen çeliğin elemanın tüm yüksekliği boyunca sürekli olması gerekiyordu. Yapıştırılmış bir fiber sistemi kuşatma ekleyebilirdi, ancak gereken eksenel kapasiteye ulaşmak için çok sayıda katman gerekirdi; köşelerdeki çelik kafesin sağladığı kesit kazanımı ise çelik tonajı ve kapladığı alan açısından çok daha verimlidir.

Yangın ve korozyon koruması

Güçlendirme tamamlandıktan sonra tüm sistem kaplandı. Yapıştırılan sistemlerin, mantoların ve çelik işlerinin üzerine püskürtmeli yangın ve korozyon koruması uygulandı; bu aynı anda üç amaca hizmet eder. Her iki yapıştırılmış sistemdeki epoksiyi korur; bu epoksi yangına dayanıklı değildir ve açıkta bırakılmamalıdır. Yapıştırılmış çelik plakayı ve manto çeliğini korozyondan korur. Ve makaslar ile güçlendirilmiş elemanların üzerinde sürekli, açık renkli bir yüzey oluşturur; bu, yenilenen salonların onarım yamalarından oluşan bir mozaik değil, tutarlı bir endüstriyel iç mekân olarak okunmasını sağlar.

Sonuç olarak

Hanyang Arsenal projesi, yapısal sorun ile koruma sorununun birlikte çözülmesi gereken bir vakadır. Karma sistemlerden oluşan yüz yıllık bir endüstriyel yapı stoğu, yedekliliği olmayan geniş açıklıklı salonlar, eskiyi eski gibi onarma yönünde katı bir gereklilik ve vazgeçilemeyen temeller ile temiz yükseklikler: bunların her biri tek başına yöntem seçimini daraltırdı. Birlikte ise, 88.000 m² endüstriyel mirasın eksiksiz güçlendirilmesi için üç sistemin birleşimini pratik yol hâline getirdi: ağırlık ve yüksekliğin harcanamadığı döşeme plaklarında işi karbon fiber kumaş üstlendi; kapasite ve rijitliğin belirleyici talep olduğu kirişlerde ve korozyona uğramış çatı makaslarında işi yapıştırılmış çelik plaka üstlendi; ana yük yolunun gerektirdiği eksenel kapasite ve kuşatmayı kolonlara çelik manto sağladı ve tümü tek bir püskürtmeli koruyucu kaplama ile kapatıldı; böylece yenilenen salon hâlâ bir endüstriyel iç mekân olarak okunuyor.

Miras yenilemesi için daha geniş ders, tek bir en iyi güçlendirme yöntemi olmadığıdır. Yalnızca her eleman için doğru yöntem vardır; bu yöntem onun gerçek talebine, miras değerine ve bulunduğu alanın kısıtlarına göre seçilir.