Sivas Gökmedrese: Yapı Mühendisliği Ön Değerlendirmeleri

Transkript

1 Sivas Gökmedrese: Yapı Mühendisliği Ön Değerlendirmeleri Alper İlki, Mustafa Cömert, Cem Demir İstanbul Teknik Üniversitesi, İnşaat Fakültesi, Sarıyer, İstanbul Tel: (212) E-Posta: Şafak Cengiz Vakıflar Genel Müdürlüğü, Çankaya, Ankara Tel: (312) E-Posta: Özet Ülkemiz farklı dönemlerden ve farklı medeniyetlerden bizlere aktarılmış olan ve kültürel mirasımızın çok önemli bir kısmını oluşturan pek çok tarihi yapıyı barındırmaktadır. Zamana bağlı etmenler, savaşlar, bilinçsizce gerçekleştirilmiş müdahaleler ve depremler nedeniyle risk altında olan söz konusu eserlerin gelecek kuşaklara aktarılması, çok disiplinli ve sürekli bir çaba sarf edilmesini gerektirmektedir. Bu çabanın önemli adımlarından biri de kuşkusuz yapısal değerlendirme ve müdahalelerdir. Bu çalışmada, inşa tarihi 13. yy. a uzanan ve Anadolu Selçuklu döneminin günümüze aktarılabilen en önemli yapılarından olan Sivas Gökmedrese yapı mühendisliği açısından ele alınmıştır. Yapı, halihazırda yürütülmekte olan restorasyon faaliyetleri kapsamında heyetimizce 2014 ve 2015 yılları içerisinde çeşitli defalar ziyaret edilmiş ve yerinde gözlemler yapılmıştır. Ayrıca, hazırlanan restorasyon projesi dikkate alınarak bir dizi ön yapısal analiz gerçekleştirilmiş, yapının düşey yük ve deprem etkileri karşısındaki davranışı incelenmiştir. Gerçekleştirilen gözlemler ve sonlu elemanlar analizi sonucunda yapının düşey yük ve deprem etkileri altında zorlanması muhtemel taşıyıcı sistem elemanları belirlenmiş ve olası zayıflıkların giderilmesini hedefleyen müdahaleler için yol gösterici olabilecek veriler elde edilmiştir. Anahtar sözcükler: Deprem, Duvar, Selçuklu, Tarihi yapı, Taş, Yapısal analiz, Yığma. Giriş Tarihi yapılar bir ülkenin kültür mirasının en önemli unsurlarını oluşturmaktadır ve gelecek kuşaklara sağlıklı bir şekilde aktarılmaları sabır, kaynak ve araştırma gerektiren disiplinler arası bir çalışmayı zorunlu kılmaktadır. Artan bilgi birikimi ve zaman içerisinde geliştirilen yeni teknik ve yöntemler bu konuda önemli gelişmeler sağlamış olsa da, söz konusu yapıların karşı karşıya oldukları zamana bağlı etkiler, depremler, savaşlar ve hatalı müdahaleler gibi geniş bir spektrumu içeren tehditlerin büyüklüğü ve yaygınlığı sürekli bir mücadeleyi gerektirmektedir. Bu mücadelenin önemli adımlarından biri de kuşkusuz ki yapının taşıyıcı sistemini ele alan yapısal değerlendirmeler ve bunlar ışığında yürütülecek yerinde müdahalelerdir. 565

2 Bu çalışma kapsamında, Anadolu Selçuklu döneminden (13. yy.) günümüze aktarılan en önemli tarihi eserlerden biri olan Sivas Gökmedrese yapısı (Tuncer, 2008) gerçekleştirilen bir ön çalışma ile taşıyıcı sistemi açısından ele alınmıştır. Yapı, 2014 ve 2015 yılları içerisinde çeşitli defalar ziyaret edilmiş, ardından, yapının restorasyon projesi (Kocadağıstan, 2015) dikkate alınarak bir dizi yapısal ön analiz gerçekleştirilmiştir. Analiz ve tahkikler esnasında yapı taşıyıcı sistemini oluşturan yığma elemanların (duvar, kubbe, kemer, sütun ve tonozlar) düşey yük ve deprem etkileri karşısındaki davranışı incelenmiştir. Analizlerin gerçekleştirilebilmesi için yapının olabildiğince detaylı bir sonlu elemanlar modeli oluşturulmuştur. Doğrusal elastik olarak yürütülen analizler, Türk Deprem Yönetmeliği nde (DBHBHY, 2007) yığma duvarlar için öngörülen mekanik parametreler ve yerinde yapılan gözlemler ışığında yapının düşey yük ve deprem etkileri altında zorlanması muhtemel taşıyıcı sistem elemanları ve karşılaşılabilecek göçme modları belirlenmiş ve olası zayıflıkların giderilmesi için yol gösterici olabilecek veriler elde edilmiştir. Sivas Gökmedrese Yapısının Genel Özellikleri İnşa tarihi 13. yy. a uzanan Sivas Gökmedrese, Anadolu Selçuklu döneminin günümüze aktarılabilen en önemli yapılarından birisidir. Yapı; Sivas İli, Merkez İlçesi, Gökmedrese Mahallesi, Fevzi Çakmak Caddesi nde bulunmaktadır (Şekil 1). Planda dikdörtgen şeklinde olan yapı, kuzey ve güneyinde revaklar bulunan bir avlu ve avlu etrafında sıralanan mekânlardan oluşmaktadır. Plandaki boyutları yaklaşık olarak 45 m 34 m dir. Yapının zemin kat planı, mekân isimleri ve bunlara verilen numaralar Şekil 2 de gösterilmiştir. Buna göre, yapıya giriş batı cephesindeki portalden sağlanmaktadır. Girişin her iki yanında tuğla örgüye sahip minareler yer almakta ve buradan giriş eyvanına ulaşılmaktadır. Giriş eyvanının kuzeyinde Darülkurra (derslik), güneyinde Mescit, doğusunda ise Avlu yer almaktadır. Avlunun kuzeyi boyunca Islak Alan (Abdesthane), Odalar (No. 5-9), Kuzey Eyvanı ve Türbe mekânları sıralanmaktadır. Güneyinde ise Odalar (No ) ve Güney Eyvanı bulunmaktadır. Avlu nun doğusunda ise Türbe, Ana Eyvan ve Oda (No. 12) mekânları bulunmaktadır. Şekil 2 de 9, 13 ve 16 numaraları ile gösterilen odaları bölen duvarlar halihazırda bulunmamakta, restorasyon projesi kapsamında eklenmeleri planlanmaktadır. Yapının farklı cephelerinden ve avludan görünümleri sırasıyla Şekil 3 ve 4 te verilmiştir. Şekil 2 ve 3 ten de görülebileceği gibi doğu cephesinin dışında kalan cephelerde daire kesitli payandalar mevcuttur. Şekil 1 Yapının havadan görünümü

3 Şekil 2 Yapının zemin kat planı. Batı cephesi Güney cephesi Doğu cephesi Kuzey cephesi Şekil 3 Yapının cephe görünümleri

4 Avludan batıya bakış Avludan doğuya bakış Avludan kuzeye bakış Avludan güneye bakış Şekil 4 Avludan görünümler. Yapıda, Darülkurra ve Mescit bölümleri tuğla kubbeler; Giriş Eyvanı, 5, 6, 7 numaralı odalar taş, Kuzey ve Güney Eyvan bölümleri ise tuğla tonozlar ile örtülüdür (Şekil 5). Bunların dışında kalan kapalı mekanların üst örtüsü yakın dönemde gerçekleştirilen restorasyon faaliyetleri esnasında çelik taşıyıcılı trapez sac örtü ile oluşturulmuştur. Ana eyvanın hali hazırda herhangi bir örtüsü bulunmamaktadır. Yapı için Prof.Dr. Orhan Cezmi Tuncer tarafından önerilen restitüsyon ışığında Mimar M. Argun Kocadağıstan tarafından 2015 yılında hazırlanan güncel restorasyon projesi (Kocadağıstan, 2015) kapsamında çelik taşıyıcılı örtü sisteminin kaldırılması, bu mekanlarda taş tonoz ve tuğla kubbelerin oluşturulması ve yapının çevre şartlarından korunması amacıyla da üstünün ahşap elemanlar kullanılarak oluşturulacak bir örtü sistemiyle kapatılması planlanmıştır. Yapının dış cephelerinde yer alan beden duvarları 110 ila 150 cm arasında değişen kalınlıklara sahipken iç duvarlarda duvar kalınlıkları 70 ila 140 cm arasında değişmektedir. Yapı değişik dönemlerde pek çok müdahale görmüştür. Bu müdahalelerin bölgede meydana gelen depremlerin (1754, 1794) yıkıcı etkisiyle yapıldığı tahmin edilebilir. Bilinen en büyük onarım müftü Seyit Abdullah Efendi tarafından 1823 yılında yapılmıştır (Nafiz ve Uzunçarşılıoğlu, 1928). Bu onarımda yıkılan Doğu (Ana) eyvan yerine avlu doğu yönünde kuzey-güney istikametinde düz bir duvar örüldüğü kitabeden anlaşılmaktadır. İkibinli yıllara, doğu eyvanı yıkılmış, güney duvarı 2. payanda sonrası moloz taş duvar olarak ulaşmıştır. Bu bağlamda, özellikle doğu cephesi ve güney cephesinin 2. payanda sonrası geç dönemde yapılan restorasyon çalışmaları esnasında kesme taş olarak yeniden örülmüştür. Yapının 1978 yılı tarihli fotoğrafları bu müdahalelerin düzeyi hakkında fikir vermektedir (Şekil 6). Yakın dönemde gerçekleştirilen çalışmayla yapının duvarları altında kapsamlı bir müdahale gerçekleştirilmiş ve betonarme temeller oluşturulmuştur

5 Mescit Giriş Eyvanı Darülkurra Odalarda taş tonoz Şekil 5 Yapıda mevcut örtü elemanları. Trapez saclı örtü Şekil 6 Gökmedrese nin 1978 yılı görünümleri. Yerinde Yapılan Gözlemler Yazarlar tarafından yapıda gerçekleştirilen incelemeler esnasında yapının taşıyıcı sistemi açısından aşağıdaki genel gözlem ve tespitler yapılmıştır: li yıllarda yürütülmüş olan restorasyon çalışmaları bitirilememiştir. Bu durum özellikle üst örtü ve su drenajının tamamlanmamış olması nedeniyle sorunlar meydana getirmekte ve taşıyıcı sistem elemanlarındaki zamana ve çevresel şartlara bağlı bozulmaları hızlandırmaktadır (Şekil 7). Ayrıca, duvarların üstünde harpuştalar bulunmadığından duvarlar üstten su almaktadır

6 Şekil 7 Duvarlarda nem problemi ve çevresel şartlara bağlı malzeme bozulmaları. - Avluya bakan mekânların duvarlarında ve revak sütunlarında düşeyden ayrılmalar ve düzlem dışı doğrultuda deformasyonlar (şakülden ayrılmalar ve bombeleşmeler gibi) görülmektedir (Şekil 8). Revak kemerlerinde de deformasyonlar mevcuttur. Ayrıca revak sütunlarını birbirine ve duvarlara bağlayan ahşap gergiler zaman içerisinde kaybolmuştur (Şekil 8). Revaklarda bulunan sütunların kuşaklarındaki metal bilezikler korozyona uğramıştır. Şekil 8 Duvarlarda ve revak sütunlarında düzlem dışı deformasyonlar. - Yapısal elemanlarda kullanılan taşlarda ve derzlerde yaygın malzeme kayıpları, çatlaklar ve ezilmeler bulunmaktadır (Şekil 9). Bunda zaman ve Sivas bölgesinde özellikle kış aylarında oldukça sert olan çevresel şartlar önemli rol oynamaktadır. - Yapının güney ve doğu dış cephe duvarları farklı dönemlerde müdahaleler görmüş ve önemli bir kısmı yeniden örülmüştür. Yakın dönemde inşa edilmiş olan doğu ve güney cephesi (güney cephesi son payanda, doğu duvarı köşesi) duvarları, dış cidar kesme taş, iç cidar kaba yonu taş arası moloz dolgu tekniği ile oluşturulmuşlar ve duvar dış yüzeyine düşey yöndeki yalancı derz yapılmıştır (Şekil 10)

7 Şekil 9 Taş birimlerde oluşan hasarlar. Şekil 10 Yakın dönemde örülen cephe duvarları ve duvar örgüsünde sorunlar. Yapısal Çözümleme ve Tahkikler Sivas Gökmedrese yapısının restorasyon sonrası düşey yükler ve deprem etkileri altındaki davranışını ve güvenliğini incelemek amacıyla yapıya ait sonlu elemanlar modeli (SAP2000 v17, Computer and Structures Inc, 2015) oluşturulmuştur (Şekil 11). Yapı konusunda elde edilen tüm bilgilerin yansıtılmaya çalışıldığı bu modelin, yapının yüzyıllarca önce inşa edilmiş olması, kullanılan malzeme ve imalat kalitesinin değişken olması, zamana ve çevresel şartlara bağlı bozunmalar ve sonradan yapılan müdahaleler bulunması, yapı ömrü boyunca hasarlar oluşmuş olması gibi nedenlerle basitleştirme ve yaklaşıklıklar içerdiği açıktır. Analizler sonucunda elde edilecek nicel sonuçlar, nitel mühendislik öngörü ve hükümlerini destekleyen önemli yardımcı unsurlar olarak ele alınmalıdır. Yapı, tarihi nitelik taşıdığı için Türk Deprem Yönetmeliği (DBYBHY, 2007) kapsamının dışındadır. Ancak bu tip yapıların deprem yükleri altında analizi için kullanılabilecek bir yönetmelik bulunmaması nedeniyle, etkitilecek deprem yüklerinin belirlenmesinde Türk Deprem Yönetmeliği (DBYBHY, 2007) referans alınmıştır. Yapısal çözümlemelerde geometri bakımından doğrusal hesap yaklaşımları benimsenmiştir. Yapı, üçüncü derece deprem bölgesinde yer almaktadır (Şekil 12). Bu sebeple etkin yer ivmesi katsayısı 0.2 olarak dikkate alınmıştır. Yapının potansiyel 571 7

8 5. Tarihi Eserlerin Güçlendirilmesi ve Geleceğe Güvenle Devredilmesi Sempozyumu kullanım amacına uygun olarak oluşturulması plananlanan döşemelerde hareketli yükler 5 kn/m2 olarak hesaba katılmış, deprem yükleri belirlenirken hareketli yük azaltma katsayısı 0.6 olarak dikkate alınmıştır. Kar yükü 1.5 kn/m2, tuğla kaplama ve kireç tesviye ağırlığı 1.5 kn/m2 olarak hesaplara katılmıştır. Tüm elemanlar için ortalama elastisite modülü 1000 MPa olarak kabul edilmiştir. Yapı önem katsayısı 1 olarak alınmıştır. Yapı önem katsayısının 1.0 den büyük alınabileceği açıktır, ancak bu yapısal modellemede; amaç detaylı bir deprem performans analizi yapmak yerine yapının potansiyel zayıf noktalarının tespit edilmesi ve bunlara karşı koruma ve restorasyon ilkeleri doğrultusunda önlem almak olduğu için, gerilmelerin taşıyıcı sistem içinde dağılımı konusunda genel bir fikir edinmek üzere gerçekleştirilen yapısal çözümlemede bu katsayı 1.0 olarak dikkate alınmıştır. Spektrum katsayısı tüm yığma yapılar için Türk Deprem Yönetmeliği (DBYBHY, 2007) tarafından önerildiği gibi 2.5 olarak kabul edilmiştir. Taşıyıcı sistem davranış katsayısı 2 olarak dikkate alınmıştır. Oluşan iç kuvvet, gerilme ve yerdeğiştirmeler hem eşdeğer statik deprem yükü yöntemi, hem de modların süperpozisyonu yöntemi ile belirlenmiştir. Bu iki yöntemden oluşan iç kuvvetler değerlendirmede güvenli tarafta kalacak şekilde dikkate alınmıştır. Yapıda oluşan gerilmelerin kontrolleri taşıma gücü hesap ilkelerine göre yapılmıştır. Bu amaçla yapısal çözümlemeler arttırılmış yükler ile (Tablo 1) yapıldıktan sonra tahkikler yapılmıştır. Şekil 11 Yapının sonlu elemanlar modeli. Türk Deprem Yönetmeliği ne (DBYBHY, 2007) göre bütün olarak elde edilmiş duvar parçası dayanım deneyi yapılmamış ise taş duvarlar için kullanılabilecek emniyetli basınç gerilmesi 0.3 MPa dır. Gene Türk Deprem Yönetmeliği nde verilen yaklaşım doğrultusunda, bu değeri 4 ile çarparak duvar parçası basınç dayanımını yaklaşık olarak elde edebiliriz (1.2 MPa). Benzer şekilde tuğla duvarlar için Türk Deprem Yönetmeliğinde (DBYBHY, 2007) tanımlanan emniyetli basınç gerilmesi 0.8 MPa dır. Bu değeri 4 ile çarparak duvar parçası basınç dayanımını yaklaşık olarak elde edebiliriz (3.2 MPa). Ayrıca, Türk Deprem Yönetmeliği (DBYBHY, 2007) tarafından taş ve tuğla duvarlar için verilen çatlama emniyet gerilmeleri sırası ile 0.10 ve 0.15 MPa dır

9 5. Tarihi Eserlerin Güçlendirilmesi ve Geleceğe Güvenle Devredilmesi Sempozyumu 573

10 duvarların, özgün mimariye ve yapım kurallarına uygun şekilde yeniden yapılması ve yapım sırasında mevcut duvarlar ile bağlantılarının sağlıklı şekilde yapılması, düşeyden ayrılmış olan sütunların ve duvarların düşeyliğinin sağlanması ve bu aşamada zamanla ortadan kaybolmuş olan gergilerin ve bunların bağlantılarının geleneksel yapım tekniklerine uygun olarak yeniden yapılması düşünülmektedir. Tablo 2 Duvarlardaki kayma gerilmelerinin referans değerler ile karşılaştırılması. Duvarlar Oluşan Kayma Gerilmesi Mertebesi (MPa) Ortalama Basınç Gerilmesi (MPa) İzin verilen Emniyetli Kayma Gerilmesi (MPa)* Giriş Eyvanı Duvarları Kuzey ve Güney Eyvanı Ana Eyvan Duvarları Oda Duvarları Darülkurra Duvarları Mescit Duvarları Güney Ana Duvar Kuzey Ana Duvar Doğu Ana Duvar Batı Ana Duvar * µ sürtünme katsayısı hesaplarda 0.5 olarak kabul edilmiştir. Şekil 13 Doğu ana duvarında düzlem dışı etkiler altında düşey gerilme değişimi

11 Sonuçlar Sivas Gökmedrese için gerçekleştirilen saha incelemeleri, yapısal analiz ve tahkikler sonucunda aşağıdaki görüşlere ulaşılmıştır: - Yüklere, zamana ve çevresel şartlara bağlı etkiler sonucunda yaygın malzeme bozulmaları ve hasarlar bulunmaktadır. Ayrıca, avluya bakan kısımlarda bulunan duvar, kemer ve revak sütunlarında dönmeler ve deformasyonlar bulunmaktadır. Yapının, farklı dönemlerde oldukça kapsamlı müdahaleler görmüş olmasına karşın, halen üzerinde durulması gereken pek çok husus bulunmaktadır. - Yapının özgün olmayan ve zaman içerisinde inşa edilen beden duvarlarında (özelliklede yakın zamanda inşa edilen doğu ve güney cephe doğu tarafı duvarlarında), dik birleşen duvarlar ve duvar tabakaları arasındaki bağlantıların ve duvar örgüsünün yeterince sağlıklı olmaması ve yeni eklenecek örtü elemanlarının (kubbe, tonoz) duvarlarda oluşturacağı ek yükler dikkate alındığında, bu duvarların daha detaylı olarak ele alınmasının gerekliliği ortaya çıkmaktadır. - Sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak gerçekleştirilen yapısal analizler ve Türk Deprem Yönetmeliği (DBYBHY, 2007) dikkate alınarak yürütülen tahkikler, deprem yükleri altında yapı ana duvarlarının özellikle düzlem dışı etkiler nedeniyle zorlanacağına işaret etmektedir. - Yukarıda, söz konusu yapısal problemlerin potansiyel olumsuz etkilerinin azaltmak üzere yapılabilecek bazı müdahaleler listelenmiştir. Ayrıca, yapının zemin ve üst örtü su yalıtımı ve drenajı tamamlanmalı ve yaygın olarak görülen nem kaynaklı problemler giderilmelidir. Teşekkür Bu çalışmaya verdikleri desteklerden ötürü T.C. Başbakanlık Vakıflar Genel Müdürlüğüne, Vakıflar Sivas Bölge Müdürlüğüne, Gökmedrese ile ilgili derin bilgisini büyük bir heyecan ile paylaşan Prof.Dr. Orhan Cezmi Tuncer e ve desteklerini esirgemeyen Sayın Ali Yılmaz ın şahsında yüklenici firma Bekiroğlu İnşaat Restorasyon San. ve Tic. A.Ş. ye teşekkürlerimizi sunarız. Kaynaklar Computer and Structures Inc. (2015) SAP2000 v17 Sonlu Elemanlar Programı, Berkeley, USA. DBYBHY(2007) Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik, Bayındırlık ve İskân Bakanlığı, Ankara. Kocadağıstan, M. A. (2015) Sivas Gök Medrese Restorasyon Raporu, Ceray Mimarlık Restorasyon, Konya. Tuncer, O. C. (2008) Sivas Gök Medrese (Sahip Ata Fahrettin Ali Medresesi), Ankara. Nafiz, R. ve Uzunçarşılıoğlu, İ.H. (1928) Sivas Şehri, İstanbul

12