Tarihi yapıların statik ve dinamik yükler altında lineer ve non-lineer analizi: Küçük Ayasofya Camii örneği

Abstract

Kültürel bir miras olan tarihi yapı ve anıtların korunmasından, restorasyonundan ya da tarihi yapı ve anıta yapılacak müdahaleden önce yapı hakkındaki tüm bilgilerin bilinmesi gerekmektedir. Yüzyıllardır çeşitli savaşlar, yangınlar, depremler ve doğal afetler gören bu yapıların yük taşıma mekanizmasını bilmek, yapıda kullanılan malzemelerin mukavemet ve karakteristiklerini anlamak ve bu anlamda tarihi yapıya müdahale etmek gerekmektedir. Yapısal koruma yada müdahalede yapıya sanatsal, tarihsel, mimari ve mühendislik açısından yani bütün disiplinler açısından yaklaşmak yapının tarihsel anlamının bozulmasını önleyecektir. Bu çalışmada, tarihi yapı ve anıtlara sanat tarihçilerinin, mimarların ve arkeologların bakış açısı altında mühendisçe yaklaşımla yapısal durum saptaması yapılacaktır. Bu saptama yapının zemin ve geoteknik yapısı, malzeme mukavemet ve karakteristiği ile yapı modellenmesi ve hesaplamalardır. Çoğu yığma olarak inşaa edilen bu yapıların, tamir ve takviyesi ile modellenmesi birtakım parametrelerin bilinmesine bağlıdır. Bu parametreler, yapıda kullanılan taş, tuğla ve harç gibi elemanların miktarı, birbirlerine göre oranı, dayanımları, mekanik karakteristikleri ve davranışıdır. Taş yada tuğla ve harçtan oluşan bu yapı elemanının davranışının ne şekilde alınacağı, yapısal takviye ve onarımda kullanılacak teknikler ve malzemeler tek tek araştırılmış ve sonuçlar diğer çalışmalarla irdelenmiştir. On bölümden oluşan bu çalışmanın birinci bölümünde, tarihi yapı ve anıtlarla ilgili yapılan çalışmalar ve bu çalışmanın amacı ile izlenen yol anlatılmıştır. İkinci bölümde, tarihi yapı ve anıtların korunması, takviyesi ile bu amaçla yapılan deneysel çalışmalar anlatılmıştır. Yine bu bölümde, tarihi yapıların korunması, tamir ve takviye yöntemleri belirlenmiştir. Üçüncü bölümde, tarihi yapı ve anıtlar üzerine yapılan çalışmalar anlatılmıştır. Bu çalışmalar, yapı üzerinde yapılan deneyler, malzeme deneyleri, sarsma tablası deneyleri, serbest titreşim deneyleri, üç boyutlu analiz, güçlendirme ve onarım yöntemleri ile onarılmış yapılar üzerinde yapılan deneylerdir. Konu ile ilgili çalışmalara ışık tutacak olan bu değerli çalışmalar, yapılan deneylerin amacı, yapılış şekli ve sonucu şeklinde yazılmıştır. Dördüncü bölümde, Osmanlı ve Bizans yapılarında kullanılan taş, tuğla teknikleri ile duvar yapımları ve bu duvarlar üzerinde yapılan deneysel çalışmalar anlatılmıştır. Sonraki çalışmalara ve diğer tarihi yapıların onarım ve takviyesine yardımcı olmak amacıyla taş, tuğla ve harç teknikleri yüzyıllara göre ayrılmıştır. Beşinci bölümde, İstanbul ve çevresindeki tarihi yapılarda sıkça kullanılan kireçtaşı ve bu taşın mühendislik büyüklükleri anlatılacaktır. Kireçtaşı üzerinde yapılan mekanik deneyler ve sonuçlarının anlatıldığı bu bölümde yapılan deneysel çalışmalarla önceki çalışmalar karşılaştırılmıştır. XIVAltıncı bölümde, yapı ve duvar modellerinde kullanılan plastisite teorisi ve plastik analiz yöntemi üzerinde durulmuştur. Ayrıca malzeme ve geometri yönünden non- lineer davranış anlatılmış, hesap yöntemleri ve kabulleri belirlenmiştir. Yedinci bölümde, hem yapısal modellemede ve hem de duvar elemanlarının modellenmesinde kullanılan sonlu elemanlar yöntemi anlatılmıştır. Özellikle modellemede ele alınan şekil fonksiyonları ile önceki bölümde tespit edilen sonlu eleman ağ büyüklükleri bu bölümde ayrıntılı olarak ifade edilmiştir. Sekizinci bölümde, tuğla-harç yada taş ve harçtan oluşan yığma duvarların davranışı belirlenmeye çalışılmış ve yapısal modellemede bu tür kompozit elemanın ne şekilde ele alınacağı tespit edilmiştir. Ayrıca modellemede yapının sonlu eleman büyüklükleri de belirlenmiştir. Dokuzuncu bölümde, tarihi yapıların tamir ve takviyesi ile statik-dinamik analizini belirlemek amacıyla bir örnekleme yapılmıştır. St. Sergius and Bacchus Kilisesi (Küçük Ayasofya Camii)' nin örnek alındığı bu bölümde yapı üzerinde yapılan deneysel çalışmalarla, analitik hesaplar anlatılmıştır. Sonuç bölümünün yeraldığı onuncu bölümde, tüm bu çalışmalar sonucunda elde edilen bulgularla, yöntemler özetlenmiş, yapısal takviye ve kuvvetlendirme teknikleri ile yapısal modelleme özetlenmiştir.