T.C. KÜLTÜR VE TURİZM BAKANLIĞI YATIRIM VE İŞLETMELER GENEL MÜDÜRLÜĞÜ KÜLTÜREL MİRASIN DEPREMDEN KORUNMASI VE TURİZME KAZANDIRILMASI AMACI İLE UYGULANABİLECEK GÜÇLENDİRME TEKNİKLERİ UZMANLIK TEZİ Gülden ERKÖSEOĞLU TEMMUZ 2012 ANKARA
T.C. KÜLTÜR VE TURİZM BAKANLIĞI YATIRIM VE İŞLETMELER GENEL MÜDÜRLÜĞÜ KÜLTÜREL MİRASIN DEPREMDEN KORUNMASI VE TURİZME KAZANDIRILMASI AMACI İLE UYGULANABİLECEK GÜÇLENDİRME TEKNİKLERİ UZMANLIK TEZİ Gülden ERKÖSEOĞLU Tez Danışmanı Kültür ve Turizm Uzmanı Seda BALKAYA TEMMUZ 2012 ANKARA
KABUL VE ONAY Gülden ERKÖSEOĞLU tarafından hazırlanan KÜLTÜREL MİRASIN KORUNMASI VE TURİZME KAZANDIRILMASI AMACI İLE UYGULANABİLECEK GÜÇLENDİRME TEKNİKLERİ adlı bu tezin Uzmanlık Tezi olarak uygun olduğunu onaylarım. Seda BALKAYA (Danışman) Bu çalışma, jürimiz tarafından oy birliği / oy çokluğu ile Kültür ve Turizm Uzmanı Tezi olarak kabul edilmiştir. Adı ve Soyadı İmzası Başkan : Üye : Üye : Üye : Üye : Tarih :.../. / Bu tez, Kültür ve Turizm Bakanlığı Kültür ve Turizm Uzman Yardımcılarının Uzmanlık Tezlerini Hazırlarken Uyacakları Yazım Kuralları Yönergesiyle belirlenen tez yazım kurallarına uygundur.
KÜLTÜR VE TURİZM UZMANLIK TEZİNİN ÇOĞALTILMASI VE YAYIMI İÇİN İZİN BELGESİ Tezi Hazırlayanın Adı Soyadı :Gülden ERKÖSEOĞLU Tez Konusu :Kültürel Mirasın Depremden Korunması ve Turizme Kazandırılması Amacı İle Uygulanabilecek Güçlendirme Teknikleri Tez Danışmanı :Seda BALKAYA Kültür ve Turizm Uzmanlık Tez çalışmamın, Kültür ve Turizm Bakanlığı tarafından yayımlanarak Milli Kütüphane ve İhtisas Kütüphanesinde her türlü elektronik formatta arşivlenmesini ve kullanıma sunulmasını kabul ediyorum..../.../2012
SINAV YETERLİK KOMİSYONUNA BEYAN Bu belge ile bu uzmanlık tezindeki bütün bilgilerin akademik kurallara ve etik davranış ilkelerine uygun olarak toplayıp sunduğumu; ayrıca, bu kural ve ilkelerin gereği olarak, çalışmada bana ait olmayan tüm veri, düşünce ve sonuçları andığımı ve kaynağını gösterdiğimi beyan ederim..../.../2012 Gülden ERKÖSEOĞLU Kültür ve Turizm Uzman Yardımcısı
ÖNSÖZ Kültür ve Turizm Uzmanlık Tezi konumun seçiminde, tarihi boyunca medeniyetlere kucak açmış, önemli ve aktif deprem kuşakları üzerinde yer alan ülkemiz topraklarındaki, değeri hiçbir şeyle ölçülemeyecek kültürel mirasın korunması ve gelecek kuşaklara aktarılması konusundaki hassasiyetim önemli bir rol oynadı. Öncelikle, kültür varlıkları, koruma kavramı ve ülkemizde koruma yaklaşımının değişen kapsamı ve gelişim evreleri konularında bilgiler verdiğim tez çalışmamın devamında mesleki formasyonum doğrultusunda güçlendirme yöntemlerine ve uygulamalarına yer vermiş bulunmaktayım. Kültür ve Turizm Uzmanlık Tezi çalışmanın hazırlanması sürecinde hoşgörüsüyle destek olan Daire Başkanım Sayın Cihangir CİHANGİROĞLU na; Üst Yapı Grup Sorumlum Filiz YALÇINKAYA ya yardımlarını ve yorumlarını esirgemeyen, teşvik edici yönetimi ve yapıcı eleştirileri ile bana yol gösteren tez danışmanım Kültür ve Turizm Uzmanı Seda BALKAYA ya sonsuz teşekkürlerimi sunarım. Çalışmalarımın gelişmesi sırasında teknik desteklerini esirgemeyen, Kültür ve Turizm Bakanlığı Kültür Varlıkları ve Müzeler Genel Müdürlüğü Ankara Rölöve ve Anıtlar Müdürlüğü, Ankara Yenileme Alanı Kültür ve Tabiat Varlıklarını Koruma Bölge Kurulu Müdürlüğü; T.C. Başbakanlık Vakıflar Genel Müdürlüğü çalışanlarına ayrıca teşekkürlerimi sunarım. Her şeyden öte, yıllardır güvenleri, inançları ve sevgileri ile yanımda olan, mesleki ve akademik çalışmalarımı sonuna kadar destekleyen, en büyük güç kaynağım sevgili aileme sonsuz teşekkürlerimi sunarım.
İÇİNDEKİLER ÖNSÖZ......i İÇİNDEKİLER.......ii SİMGELER VE KISALTMALAR DİZİNİ........vii TABLOLAR, RESİMLER VE ŞEKİLLER DİZİNİ.....viii GİRİŞ.......1 BİRİNCİ BÖLÜM ARAŞTIRMANIN YÖNTEMİ 1.1 Araştırmanın Konusu Amacı ve Önemi...8 1.2 Araştırmanın Yöntemi...10 1.3 Veri Toplama Teknikleri...10 1.4 Araştırmada Karşılaşılan Güçlükler...11 İKİNCİ BÖLÜM TARİHİ YIĞMA YAPILAR HAKKINDA GENEL BİLGİLER 2.1 Yığma Yapı Sistemlerinin Tasarım İlkeleri...12 2.2 Yığma Yapıların Davranışı...15 2.3 Yığma Yapı Türleri...16 2.3.1 Donatısız Yığma Yapılar...16 2.3.2 Çerçeve Sistemli Yığma Yapılar...17 2.3.3 Donatılı Yığma Yapılar...18 2.4 Tarihi Yığma Yapıların Taşıyıcı Sistemleri...18 2.4.1 Sütunlar (Kolonlar) ve Ayaklar (Paye)...19 2.4.2 Kemerler...20 2.4.3 Kubbeler...24 2.4.4 Tonoz (Tromp)...28
2.4.5 Duvarlar Ve Payandalar...30 2.4.6 Gergiler...32 2.4.7 Döşemeler...33 2.4.7.1 Ahşap Döşemeler...33 2.4.7.2 Volta Döşeme...35 2.4.8 Temeller...36 2.5 Tarihi Yığma Yapılarda Kullanılan Malzemeler ve Özellikleri...37 2.5.1 Doğal Taş Malzeme...38 2.5.2 Harçlar...39 2.5.2.1 Kireç Harcı ve Sıvaları...39 2.5.2.2 Horasan Harcı ve Sıvaları...41 2.5.3 Kagir Malzeme...43 2.5.4 Ahşap Malzeme...43 2.5.5 Harman Tuğlası...44 2.5.6 Kerpiç...46 2.5.7 Agrega...47 2.5.8 Demir...47 2.5.8.1 Kenet Demiri...47 2.5.8.2 Zıvana Demiri...48 2.5.8.3 Taşıyıcı Unsur Olarak Demir...48 2.6 Malzeme Ve Zemin Özelliklerinin Belirlenmesi...49 2.6.1 Yerinde Yapılan Tahribatlı Deneyler...50 2.6.1.1 Yerinde Basınç Deneyi (Flat-Jack Deneyi)...50 2.6.1.2 Yerinde Kayma Deneyi...51 2.6.2 Laboratuarda Yapılan Deneyler...52 2.6.2.1 Fiziksel Deneyler...53 2.6.2.2 Çekme, Basınç ve Kayma Deneyi...54 2.6.2.3 Model Deneyleri...56 2.6.3 Tahribatsız Deneyler...56 2.6.3.1 Sertlik Deneyi...56 2.6.3.2 Ultrases Ölçümü...59 2.6.4 Görüntüleme (Monitoring) Teknikleri...60
2.6.5 Radyoaktif Metodlar...60 2.6.6 İnfrared Tomografi Yöntemi...60 2.7 Zemin Araştırmaları ve Zemin Özelliklerinin Belirlenmesi...61 2.7.1 Arazi Çalışmaları...61 2.7.2 Arazi Deneyleri...63 2.7.3 Zemin İndeks Özellikleri ve Zemin Sınıflandırma Deneyleri...64 ÜÇÜNCÜ BÖLÜM TARİHİ YIĞMA YAPILARDA MEVCUT DURUM TESPİTLERİ OLUŞAN HASARLAR VE NEDENLERİ 3.1 Tarihi Yığma Yapılarda Oluşan Hasarlar ve Nedenleri...68 3.1.1 Tarihi Yığma Yapılarda Oluşan Hasarların Nedenleri...68 3.1.2 Tarihi Yığma Yapılarda Oluşan Hasar Biçimleri...71 3.1.2.1 Zeminden Kaynaklanan Hasarlar...73 3.1.2.2 Taşıyıcı Sistem Tasarımından Kaynaklanan Hasarlar...77 3.1.2.2.1 Taşıyıcı Duvarlarda Oluşan Hasarlar...77 3.1.2.2.2 Kemer ve Tonozlarda Deformasyonlar...79 3.1.2.2.3 Kubbede Görülen Hasarlar...83 3.1.2.3 Malzemeden Kaynaklanan Hasarlar...84 3.1.2.4 Detay Hataları ve Kötü İşçilikten Kaynaklanan Hasarlar...86 3.1.2.5 Doğal Etkenler ve İnsanların Sebep Olduğu Hasarlar...87 3.1.2.6 Hava Kirliliği ve Trafikten Kaynaklanan Hasarlar...88
DÖRDÜNCÜ BÖLÜM TARİHİ YIĞMA YAPILARDA UYGULANABİLECEK ONARIM VE GÜÇLENDİRME YÖNTEMLERİ 4.1 Onarım ve Güçlendirmenin Tanımı...90 4.2 Onarım ve Güçlendirmede Ana İlkeler...91 4.3 Onarım ve Güçlendirme Yönteminin Belirlenmesi...92 4.3.1 Yapı Zemininin Güçlendirilmesi...93 4.3.1.1 Enjeksiyon Yöntemi...94 4.3.1.2 Jet-Grout Yöntemi...96 4.3.1.3 Drenaj Yöntemi...97 4.3.2 Yapının Temelinin Güçlendirilmesi...99 4.3.3 Taşıyıcı Duvarların Güçlendirilmesi...103 4.3.3.1 Duvar Çatlakların Onarılması...103 4.3.3.2 Püskürtme Beton Uygulaması...105 4.3.3.3 Duvar Birleşimlerinin Onarım ve Güçlendirilmesi...109 4.3.4 Döşemelerin Onarımı ve Güçlendirilmesi...115 4.3.5 Sütunların ve Minarelerin Onarımı ve Güçlendirilmesi...117 4.3.6 Kemerlerin ve Tonozların Onarımı ve Güçlendirilmesi...119 4.3.7 Kubbelerin Onarımı ve Güçlendirilmesi...120 4.3.8 Yapının Tümünün Güçlendirilmesi...122 4.3.9 Karbon Esaslı Lif Takviyeli Polimerler (FRP) Kullanılarak Onarım ve Güçlendirme...124 4.3.10 Sismik Yalıtım...127 4.3.11 Acil Müdahaleler...129 4.3.11.1 Geçici Takviyeler...130 4.3.11.2 Yapının Desteklenmesi...131 4.3.11.3 Yapının Askıya Alınması...132 4.3.11.4 Kısmi Yıkımlar İçin Güçlendirme ve Onarımlar...132 4.3.12 Fazla Kütlelerin Kaldırılması...133 4.3.13 Yapının Kısmen veya Tamamen Yenilenmesi...134 4.3.14 Bütünleme...134
4.3.15 Yeniden Yapım...135 4.3.16 Temizleme...136 4.3.17 Taşıma...138 BEŞİNCİ BÖLÜM TARİHİ YIĞMA YAPILARDA ONARIM VE GÜÇLENDİRME UYGULAMA ÖRNEKLERİ 5.1 Ankara Ulus Tekel Başmüdürlüğü Hizmet Binası...140 5.2 Augustus Tapınağı...148 5.3 Fatih Camii...154 5.4 Ahi Çelebi Camiinin Ana Kubbesinin Onarım ve Güçlendirilmesi...165 DEĞERLENDİRME VE SONUÇ......169 KAYNAKÇA.....175 EK-VENEDİK TÜZÜĞÜ...........183 ÖZET..... 187 ABSTRACT.......... 189 ÖZGEÇMİŞ.........191
SİMGELER VE KISALTMALAR DİZİNİ AB-57 Bazik özellikli olan bir kimyasal madde ASTM American Society For Testing And Materials (Amerikan Malzeme Ve Test Şartnamesi) b Kubbede basıklık oranı cm Santimetre cm 2 Santimetrekare cm 3 Santimetreküp FRP Karbon Esaslı Lif Takviyeli Polimer gr Gram H Kubbe Yüksekliği Kn Kilo Newton (Yük Birimi) kg Kilogram m Metre mm Milimetre mm 2 Milimetrekare Mpa Megapascal Basınç Birimi N Newton (Yük Birimi) ph Asitlik-Baziklik Ölçüsü r Kubbenin Dairesel Çapı s Saniye T Periyot TS Türk Standartları ºC Derece Santigrat Ø Donatı Çapı
TABLOLAR, RESİMLER ve ŞEKİLLER DİZİNİ İkinci Bölümün Tablo, Resim ve Şekilleri Şekil 2.1 Şekil 2.2 Şekil 2.3 Şekil 2.4 Şekil 2.5 Şekil 2.6 Şekil 2.7 Şekil 2.8 Şekil 2.9 Resim 2.1 Resim 2.2 Resim 2.3 Şekil 2.10 Resim 2.4 Resim 2.5 Resim 2.6 Resim 2.7 Resim 2.8 Şekil 2.12 Şekil 2.13 Şekil 2.14 Şekil 2.15 Resim 2.9 Resim 2.10 Şekil 2.16 Şekil 2.17 Şekil 2.18 Planda Olması İstenen Simetrik Görünüşler..13 Yapının Simetrisini Sağlamak İçin Dilatasyonlarla Parçalara Bölünmesi...... 13 Planda Taşıyıcı Duvarların Düzenlenmesi.13 Düşeyde Bina Düzenlenmesi. 14 Karma Yapı Sistemleri...14 Taş-Yığma Duvarların Tipik Yapımı. 16 Taş-Yığma Yapıda Köşelerin ve Duvar Birleşimlerinin Yapımı...17 Çerçeve Sistemli Yığma Yapı....17 Donatılı Yığma Yapı..18 Parçalı Sütun Örneği......19 Sütun Başlığı Modelleri..... 19 Tarihi Yapılardaki Sütun ve Ayak Kullanımı.... 20 Kemerin Muhtelif Kısımlarının İsimleri....21 Kemer Gösterimi 21 İtalya da Romalılardan Kalma... 23 Köşe Kemerli Kubbe..25 Pandantifli Kubbe Detayı... 25 Türk Üçgeni Örneği...26 Kubbede Çekme ve Basınç Bölgeleri.27 Tonoz Türleri..29 Kubbeli Tonoz- Ayasofya Camii...29 Mesnetlenme Şekilleri 30 Payanda Duvar...31 Kemer Elemanlarda Açıklık Gergisi..32 Ahşap Döşeme Detay Örneği.34 Ahşap Döşeme-Duvar Birleşim Planı 34 Volta Döşeme..... 35
Şekil 2.19 Düz Tavanlı Volta Döşeme 35 Resim 2.11 Volta Döşeme Örneği......36 Şekil 2.20 Sürekli Sömel ve Sürekli Taş Sömel...37 Tablo 2.1 Doğal Yapı Taşlarının Ortalama Fiziksel Özellikleri....38 Şekil 2.21 Döşeme Altı Ahşap Kirişler.. 44 Şekil 2.22 Harman Tuğlası Biçimleri.. 44 Tablo 2.2 Tuğlanın Ortalama Fiziksel Özellikleri.. 46 Şekil 2.22 Tipik Kerpiç Blokların Boyutları...46 Şekil 2.23 Yerinde Basınç Deneyi... 50 Şekil 2.24 Yerinde Kayma Deneyi......52 Resim 2.12 Yapıdan Numune Alınması....53 Resim 2.13 Tek Eksenli Basınç Deneyi....54 Şekil 2.25 Derz Mukavemeti - Muhtemel Deneyler...55 Şekil 2.26 Derz Kayma Mukavemeti - Muhtemel Deneyler...56 Resim 2.14 P Tipi Schmidt Çekici Testi Uygulaması...58 Şekil 2.27 Bir Mermer Sütunun Ultrases Deneyi İle İncelenmesi..59 Resim 2.15 Koni Penetrasyon Deney Cihazı 64 Resim 2.16 Elek Analizinde Kullanılan Farklı Çaptaki Elekler. 65 Tablo 2.4 Elek Analizi....65 Üçüncü Bölümün Tablo, Resim ve Şekilleri Resim 3.1 Resim 3.2 Resim 3.3 Tablo 3.1 Şekil 3.1 Şekil 3.2 Şekil 3.3 Şekil 3.4 Şekil 3.5 Resim 3.4 Birleşim Bölgesinde Çatlak....71 Düzlemi Dışına Devrilen Duvar.....71 Kısmen Çöken Duvar. 72 Çatlak Sınıflandırması........75 Yığma Duvarda Kesme ve Eğilme Etkisiyle Oluşan Çatlaklar.. 78 Yığma Duvarın Yatay ve Düşey Eksen Etrafında Dönmesi..79 Kemer Davranışı....80 Yarım Daire Kemer........81 Tekil Yüklü Kemerin Göçmesi..82 Demir Gergide Hasar Biçimleri.82
Resim 3.5 Şekil 3.6 Resim 3.7 Resim 3.8 17 Ağustos 1999 Kocaeli Depreminden Sonra Edirnekapı Mihrimah Sultan Camii Kemerinde Oluşan Hasar....83 Kubbede Tipik Hasar Biçimleri. 84 Suyun Etkisiyle Taş Malzemede Görülen Oyuklanma.. 85 Taş Malzemede Tuzlanma.....85 Dördüncü Bölümün Tablo, Resim ve Şekilleri Şekil 4.1 Resim 4.1 Şekil 4.2 Şekil 4.3 Şekil 4.4 Resim 4.2 Şekil 4.5 Şekil 4.6 Şekil 4.7 Şekil 4.8 Şekil 4.9 Şekil 4.10 Şekil 4.11 Resim 4.3 Şekil 4.12 Resim 4.13 Resim 4.14 Resim 4.4 Jet-grout yöntemi ile yer altında püskürtme yapılışı..96 Deep Mixing, Jet Grouting, Taş Kolon yöntemleri uygulamaları..97 Yığma yapı temellerinin derine inen beton ayaklarla güçlendirilmesi.101 Küçük Ayasofya Camii nde mini kazıklarla temel takviyesi... 102 Çatlakların enjeksiyon yöntemi ile onarımı...104 Püskürtme beton uygulaması örneği 106 Çelik hasır - püskürtme beton duvar detayları. 108 Duvar ayrılmalarının ankraj plakaları ile onarılması...109 Yığma yapının hasarlı duvarının askıya alınarak yeniden örülmesi... 110 Boşluklar arasında kalan duvarların ön gerilmeli donatılarla takviyesi...112 Kagir duvarlara düşey ön gerilme verilerek takviye 113 Taş yığma duvarlarda şişme hasarı onarımı.114 Mevcut ahşap döşemenin üzerine uygulanan ikinci ahşap katman.. 116 Çelik çaprazlar ile döşemenin rijitleştirilmesi..116 Sütunlarda çatlak onarımı.....117 Minarede dikiş yöntemiyle güçlendirme.. 118 Kemerlerde gergi düzenlemesi ve mesnetlerin sabitlenmesi...119 İstanbul II. Beyazid Camii kemerinde Mimar Sinan tarafından yapılan güçlendirme.....120
Şekil 4.15 Resim 4.5 Resim 4.6 Şekil 4.16 Şekil 4.17 Şekil 4.7 Şekil 4.8 Şekil 4.9 Şekil 4.18 Tablo 4.1 Resim 4.10 Resim 4.11 Resim 4.12 Resim 4.13 Resim 4.14 Resim 4.15 Resim 4.16 Resim 4.17 Kubbede çekme çemberi oluşturulması ve çekme çemberi detayı 121 Kubbenin kendi özgün malzemesi ile yeniden örülmesi.....121 Kubbenin dikilmesi.. 122 Yığma yapının payanda duvarları ile desteklenmesi 123 Yığma yapının simetrik parçalara ayrılması...123 Karbon elyaflar kullanılarak takviye edilen tonozlar...125 Küçük Ayasofya Camii kubbe kasnağında hasar.126 Kubbe kasnağında FRP uygulaması.126 Deprem hareketine yapının muhtemel tepkisi.. 127 Elastik ivme spektrumu 128 Sismik yalıtım uygulaması...129 Deprem sonrası acil müdahale örneği.. 130 Geçici takviyeler..131 Kemerin askıya alınması..132 Ağır çatı...133 Bozulan minarenin taşları aslına uygun şekilde yapılırken..135 Aslına uygun şekilde yeniden yapılan minare. 136 Cephenin yıkanması temizlenmiş ve kirli yüzeyler farkı.137 Beşinci Bölümün Tablo, Resim ve Şekilleri Resim 5.1 Yapının güçlendirme öncesi durumu-1 140 Resim 5.2 Yapının güçlendirme öncesi durumu-2 141 Resim 5.3 Yapının zemininin güçlendirilmesi esnasında duvarlarının kaldırılmış hali...143 Resim 5.4 Yapının güçlendirme esnasındaki dış görünümü. 143 Resim 5.5 Yapının duvarlarının güçlendirilmesi.. 144 Resim 5.6 Yapının güçlendirme esnasında duvar ve döşemelerinin yıkılmış hali..... 145 Resim 5.7 Yapı pencerelerinin önceki hali ve aslına uygun olarak yapılmış yeni hali...146
Resim 5.8 Resim 5.9 Resim 5.10 Resim 5.11 Resim 5.12 Resim 5.13 Resim 5.14 Resim 5.15 Resim 5.16 Şekil 5.1 Şekil 5.2 Resim 5.17 Resim 5.18 Resim 5.19 Resim 5.20 Resim 5.21 Resim 5.22 Resim 5.23 Resim 5.24 Resim 5.25 Resim 5.26 Resim 5.27 Resim 5.28 Resim 5.29 Resim 5.30 Yapının kule kısmı... 147 Yapının geçirdiği güçlendirme ve onarım çalışmalarından sonra genel görünümü.. 148 Augustus Tapınağı nın Anadolu Medeniyetleri Müzesi ndeki minyatürü.149 Yapının süslemeli duvarları. 150 Yapının iç kısım taşıyıcı strüktürü... 151 Yapının taşıyıcı strüktürü ve beton bloklar..152 Yapının temel desteği için kullanılan beton bloklar. 153 Yapıdaki çalışmalar bittikten sonraki durum...153 Fatih Camii minaresindeki açılmalar ve çelik kenetlerle dikilmesi.......155 Fatih Camii ahşap hatıl sistemi....156 Fatih Camii çelik hatıl donatı detayları....156 Çelik hatılın camii duvarından geçirilmesi..157 Korozyona uğramış sütun kuşakları.....157 Yenilenmiş çelik sütun başları.....158 Fatih Camii avlusundaki kemerleri bağlayan gergilerin değişimi....158 Kubbenin kurşun üst örtüsünün kaldırılışı...159 Kubbedeki çatlakların çelik çubuklarla dikilmesi 160 Kubbede kurşun örtüyü tutan korozyona uğramış çiviler....160 Kubbedeki geniş bir yarığın ilk durumu ve tuğla ile yeniden örülmüş durumu...161 Korozyona uğramış hatıl sistemi..161 Yenilenmiş hatıl sistemi...162 Yenilenmiş hatıl elemanları bağlayan simitlerin içine kurşun dökülüşü.......162 Kubbede dayanımını yitirmiş hatıl elemanı ve değiştirilmiş hali....163 Önceden iptal edilen ahşap hatıl sisteminin boşlukları....164 Hatıl sisteminin yenilenmesi 164
Şekil 5.3 Resim 5.31 Şekil 5.4 Resim 5.32 Şekil 4.71 Resim 5.33 Yenilenen çatı detayı.... 165 Yenilenen çatı detayında mesnetler.. 165 Fatih Camii minaresindeki açılmalar ve çelik kenetlerle dikilmesi... 167 Restorasyondan önceki durum ve çatlak rölövesi....167 Kubbede Çekme çemberleri düzenlemesi....168 Kubbede kullanılan çekme çemberi detayları.. 168
GİRİŞ Tarihi boyunca, birçok medeniyete ev sahipliği yapmış olan ülkemiz, oldukça zengin bir tarihe ve kültürel mirasa sahiptir. Bu tarihi ve kültürel mirasın gerektiği gibi korunması ve gelecek kuşaklara en iyi şekilde aktarılması oldukça önemli bir konudur. Bunun için yapıların her birinin titizlikle ele alınıp zamana karşı yıpranmaya, depreme ve çevresel etkenlere karşı güvenli duruma getirilmeleri gerekir. Tarihi yığma yapıların onarım ve güçlendirilmesinde dikkat edilmesi gereken en önemli husus, müdahalenin en az düzeyde tutularak yapının aslının bozulmamasıdır. Bu da özel teknikler geliştirilmesini gerektirebilir. Bilinçli biçimde uygulanmayan güçlendirme işlemleri, bu yapılara faydadan çok zarar verecektir. Yapılar sürekliliğinin sağlanması amacıyla onarılır veya güçlendirilir. Yapıda meydana gelen hasarın ortaya çıkardığı dayanım kaybının giderilmesi, hasarın bir daha olmaması için gerekli tedbirlerin alınması, hasar nedenlerinin ortadan kaldırılması, yapının mevcut durumundan daha iyi duruma getirilmesi gibi amaçlara yönelik yapılan müdahaleler onarım ve güçlendirme şeklinde tanımlanır. Onarım, yapısal kusur, deprem veya diğer afetler nedeniyle hasar gören ve taşıma gücü azalan yapı elemanlarının yük taşıma kapasitelerinin eski konumuna getirilmesidir. Deprem gibi yapının kısa süreli ve seyrek olarak karşılaştığı geçici yüklemeler, hasara neden olarak, yapının sürekli maruz kaldığı düşey yükleri taşımadaki emniyetini azaltabilirler. Zaten yetersiz olan taşıma gücü, depremde meydana gelen hasar ile daha da yetersiz hale gelir. Bu durumda yapının, en azından deprem öncesi dayanımına getirilmesi gerekir. Yapının onarılarak, hasar öncesi dayanımının geri kazandırılması suretiyle düşey yükleri taşımasındaki güvenlik sorunu ortadan kaldırılmış olur.
Güçlendirme, bir yapının yük taşıma kapasitesini, rijitliğini, sünekliğini ve stabilitesini mevcut durumun üzerine çıkarmak veya hasarlı bir yapının taşıyıcı elemanlarını hasar öncesi durumdan daha iyi seviyeye getirmek amacıyla yapılan müdahalelerdir. Güçlendirmede hedef hasarın önlenmesi, durdurulması veya yinelenmemesidir. Onarımın hasar görmüş bir yapıda yapılmasına karşılık, güçlendirme için yapının hasar görmesi gerekmemektedir. Depremde hasar gören, buna karşılık uzun yıllar ayakta kalması istenen tarihi yapıların sadece onarılmaları durumunda ömürleri boyunca benzer bir depremde yeniden hasar görmeleri kaçınılmazdır. Bu durum özellikle yatay kuvvetlere karşı yapının taşıma gücünün artırılmasını zorunlu kılar. Bu nedenle depremden zarar görmüş tarihi yapıların hasarlı bölgelerinin onarılmasıyla birlikte; yük taşıma kapasitesinin hasar görmeden önceki değerinden daha yüksek bir düzeye taşınması amacıyla güçlendirilmesi, tekrar meydana gelme olasılığı yüksek olan benzer bir depremden yeniden hasar görmemesi için gereklidir. Tarihi bir yapıda yapılacak müdahalenin çeşidine karar vermek için önce yapıdaki hasarlar tespit edilir ve bunların nedenleri araştırılır. Daha sonra uygulanması planlanan onarımın veya güçlendirmenin maliyetine bakılarak teknik ve ekonomik açıdan mümkün olup olmadığı belirlenir. Bununla beraber tarihi değer taşıyan yapılarda mühim olan tarihi mirasın korunmasıdır bu yüzden işin maliyeti düşünülmemelidir. Yapılarda genel olarak mevcut hasarın onarılması, hasarın ortaya çıkış sebebinin ortadan kaldırılması ve bir daha hasar meydana gelmeyecek şekilde yapının güçlendirilmesi gibi amaçlar birlikte hedeflenir. Zeminden kaynaklanan oturma hasarlarında olduğu gibi hasarın ortaya çıkış sebebini zemini sıkılaştırarak ortadan kaldırmak, hasar görmüş bir yapıda çatlak vb. hasarların enjeksiyon gibi yöntemlerle onarılarak kaybedilen dayanımı geri kazandırmak ve yapının bir daha hasar görmemesini sağlayacak kalıcı güçlendirme tedbirlerini almak, yapılabilecek güçlendirme yöntemlerine örnek olarak gösterilebilir.
Topraklarımızdaki tarihi yapıların büyük bir kısmı yığma, ahşap veya bunların karışımı şeklinde yapılmıştır. Yığma ve ahşap yapılar için hazırlanan yönetmeliklerin hepsi yeni yapılacak yapılar düşünülerek hazırlandığı için bu yapıların taşıyıcı sistem güvenliklerinin belirlenmesinde doğrudan doğruya kullanılabilecek bir yönetmelik mevcut değildir. Ayrıca, tarihi yapıların her birinin kendine has özellikleri bulunduğundan, bu yapıların güçlendirilmesinde mevcut yeni betonarme, yığma ve ahşap yapılarda olduğu gibi kurallar verilmesi zor, hatta imkansızdır. Tarihi yapıların onarım ve güçlendirilmesi, birçok disiplinin birlikte çalışmasını zorunlu kılan, kültürel, ekonomik ve sosyal boyutları olan koruma kavramının bir parçasıdır. Yapının korunması amacıyla yapılacak ilaveler ya da değişiklikler ile ilgili en doğru kararlara ancak mimarlık, mühendislik, restorasyon, sanat tarihi, arkeolog gibi farklı meslek gruplarındaki uzmanların işbirliği sonucunda varılabilir. Tarihi yapılarla ilgili yapılan çalışmalarda en önemli sorun bu tür yapıların hem tarihi ve estetik görüntülerinin korunması hem de taşıyıcı sisteminin güçlendirilmesi ve hasarların onarılması işlemlerinin aynı anda nasıl ve nereye kadar yapılabileceğidir. Sorunlardan birincisi yapının görüntüsü ile ilgili olduğundan mimarlık, arkeoloji, sanat tarihi gibi disiplinlerin alanına girmekte, ikinci sorun onarım ve güçlendirme olduğundan mühendislik disiplininin alanına girmektedir. Esas olan, bu tarihi yapıların emniyeti ile kültürel ve sembolik değerleri arasındaki dengenin korunmasıdır. Bu da ancak en az müdahale ile en fazla koruma sağlayacak yöntemlerin geliştirilmesi ve uygulanması ile sağlanabilir. Tarihi yapıların korunması konusunda ele alınacak ilk belge, 2863 sayılı Kültür ve Tabiat Varlıklarını Koruma Kanunu dur. Bu yasaya göre kültür varlığı, "Tarih öncesi ve tarihi devirlere ait, bilim, kültür, din ve güzel sanatlarla ilgili bulunan veya tarih öncesi ya da tarihi devirlerde sosyal yaşama konu olmuş bilimsel ve kültürel açıdan özgün değer taşıyan yer üstünde, yer altında veya su altındaki
bütün taşınır ve taşınmaz varlıklardır" biçiminde tanımlanmıştır. Kültür ve Tabiat Varlıklarını Koruma Yüksek Kurulu, korunması gerekli tekil yapıları iki ana grupta ele almıştır. Buna göre ilk grupta "kendi başlarına bir tarihi ve estetik değer taşıyan" yapılar, ikinci grupta ise "kentlerin tarihi kimliğini oluşturan kentsel sitlerin öğeleri" olarak tanımlanan yapılar yer almaktadır (Madran, Özgönül, 2005:7). Tarihi yapı tanımına giren binalar yapı malzemesi, yaşı, yapısal sistemi, fonksiyon ve içinde bulundukları durumları açısından çok geniş bir yelpazeye yayılmaktadır. Örneğin İstanbul daki tarihi yapıların 1500-1600 yıl ila 50-60 yıl arasında değişen yaşlarda oldukları söylenebilir. Geçmişte çok sık kullanılan yapı malzemeleri daha çok yüksek teknoloji gerektirmeyen doğal malzemeler olmuştur. Bu nedenle, tarihi eser tanımına giren yapıların strüktürel malzemesi çoğunlukla taş, tuğla ve kerpiç olan yığma yapı tekniği ile inşa edilmiş binalar; ahşap, demir ve çok az da olsa çelik binalardır. Cami, medrese, türbe, saray, kilise, han, hamam, konut gibi çok değişik fonksiyonlara sahip bu yapı grubunun yapısal sistemleri de birbirinden farklıdır. Bir kısmı üzerlerinde geçmiş depremlerin izlerini taşımakta, çoğu da bakımsız ve restorasyona muhtaç durumda bulunmaktadır. Tarihi yapıların strüktürel onarımı ve korunması söz konusu olduğunda, elbette her türlü doğal ve insanlardan kaynaklanan yapay tehditler göz önüne alınmalıdır. Yapının strüktürel sistemine zarar verebilecek çevresel etkiler yapının geometrik formu ve boyutlarına, yapı malzemesine göre farklılık göstermektedir. Örneğin ahşap yapılar için yangın ve şiddetli rüzgarlar en büyük tehlikeyi oluştururken, taş ve tuğla yapılarda malzemedeki bozulmalar ve depremler en büyük yıkılma veya hasar görme riskini oluşturmaktadırlar. Taş ve tuğla yapıların depremden kaynaklanan hasarlara karşı daha yatkın olmasının en önemli nedeni, bu tür yapıların boyut ve biçimlerinden dolayı kütlelerinin daha ağır olmasıdır.
Tarihi ve kültürel değere sahip yapıların birer birer özenle ele alınıp hem kendi içlerinde, hem çevresel etkiler gözetilerek depreme karşı güvenli duruma getirilmeleri gereklidir. Bugünkü durumuyla birçok tarihi yapı, taşıyıcı elemanlarında yapının genel strüktürel sürekliliğini tehdit edecek boyutta önemli çatlaklar sergilemekte olup kısmen veya tamamen yıkılmış durumdadır. Yapılan ilkel ve yanlış onarım girişimleri, bu hasarların nedenleri belirlenmeden yapıldığı için olumlu sonuç vermemektedir. Hasar görmüş tarihi bir yapının strüktürel onarımı gerçekleştirilmeden önce, yapının orijinal hali ve hasarlı mevcut halinin yük aktarma mekanizması iyi bir şekilde analiz edilmelidir (Ünay, 2002:3). Tarihi yapıların ve anıtların mevcut yüklere, etkilere karşı korunmasına, güçlendirilmesine mühendislik açısından yapılan katkılar yapısal davranışın belirlenmesi aşamasından itibaren önem kazanır. Tarihi yapılar ve kültür varlıkları çok daha farklı kriterlerle incelenmeli ve değerlendirilmelidir. Bu incelemelerde dikkat edilmesi gereken hususlar aşağıdaki gibidir (T.C. Bayındırlık ve İskan Bakanlığı, 2004:16-17). Yapısal sistemi iyileştirme veya restore etme anlamında yapılacak her türlü müdahale, yapının inşa edildiği andan günümüze kadar geçmişini dikkate almalıdır; bu anlamda güvenilir bir arşiv çalışması yapılarak ise başlanması uygun olur. Önemli tarihi yapıların kendi yapıları içinde özel arşiv ve kitaplıklarının bulunması, yapılacak çalışmaların akılcı ve verimli olmasına hizmet eder. Tüm önemli tarihi yapılar ve yakın çevresi için yapı ve çevresindeki deformasyonlarım gözlenmesi ve yapı hayatı boyunca izlenmesi (monitoring), zamanı geldiğinde yapılacak müdahalelerdeki isabetli olma sansını artırır; ayrıca, bu izleme, olumsuz gelişmeleri zamanında fark ederek, yapı daha fazla tahrip olmadan önlem alma imkanı sağlar. Önemli tabiat olaylarından yapının ne şekilde etkilendiğini doğru teşhis etmeye büyük katkısı olur. Sürekli olması gereken bu gibi programların uygulanabilmesi
için, bu bağlamdaki teknik ve teknolojilerin hızla gelişmekte olması dikkate alınarak, ilgili idarelerin özel kadrolar oluşturması gerekebilir. Özel Sismik ve geoteknik tespit ve değerlendirmeler yapılmadan, tarihi bir yapıya müdahale edilmesi, çok hatalı müdahale biçimlerinin doğmasına neden olur. Tarihî yapıların incelenmesinde dikkate alınacak sismik girdilerin özenle belirlenmesi gerekir. Bu anlamda, önemli yapıların, zaman içinde daha isabetli değerlendirmeler yapabilmeye imkan verecek yer hareketi kaydedicilerle donatılmaları yaralı olur. Sismik davranışa etkisi olabilecek her türlü zemin hareketinin izlenmesi, bunun için uzun süreli ve periyodik ölçüm sistemlerinin oluşturulması ve izlenmesi gerekebilir. Bu tür çalışmaların hassasiyeti, ayrıca derin jeofizik tespitlerle de desteklenmelidir. Keza, İstanbul'daki birçok önemli tarihi yapıda olduğu gibi, yapı ve yakın çevresinin hidrojeolojik yapısının ve bu yapıdaki önemli ve periyodik değişimlerin, yapı ve yapı temellerinin davranışına etkisi olabilir. Bu tür çalışmaların da keza, uzun süreli gözlem sistemleri oluşturarak zamana yayılması gerekir. Tarihi yapıların zamana dayanıklı malzemelerin kendi özellikleriyle muhafazası ve müdahalelerde, orijinal malzeme yapı ve bileşimlerinin korunabilmesi de önemlidir. Keza, yapısal sistem elemanları malzemelerinin fizik ve mekanik özellikleri doğru belirlenmeden yapılacak analitik model incelemelerinin fazla bir anlamı olmaz. Öte yandan, malzeme incelemelerinde belirleyici olan yöntemlerin çoğu, mevcut elemanlardan numune (karot) alınmasını gerektirir; numune alınırken, önemsiz mertebelerde de olsa tahribat yapılır. Tahribatlı inceleme ihtiyacını azaltmak bakımından modern teknik ve teknolojilerden yararlanmak, örneğin jeoradar gözlemleri kullanmak uygun olabilir.
Bütün bunlar göz önüne alındığında, çok karmaşık geometrik biçime sahip olan tarihi yapıların yük aktarma mekanizmalarını doğru bir şekilde anlayabilmek için strüktürel analiz yöntemleri önem kazanmaktadır. Özellikle büyük boyutlara sahip yapıların analizi için çeşitli bilgisayar programları değişik yük ve çevresel etkiler altında strüktürel analizi yapılacak yapının matematiksel modelini gerçeğe çok yakın bir şekilde hazırlayabilir. Bu analizler sonucunda yapının yük aktarma mekanizması doğru bir şekilde belirlenebilir. Böylece mimarlar ve mühendisler strüktürel sistemin onarımı ve sağlamlaştırılması için tutarlı, yeterince hatalardan arındırılmış, kısaca uygun müdahale biçimlerine karar verebilirler (Ünay, 2002:35).
BİRİNCİ BÖLÜM ARAŞTIRMANIN YÖNTEMİ Kültürel Mirasın Depremden Korunması ve Turizme Kazandırılması Amacı İle Uygulanabilecek Güçlendirme Teknikleri konulu bu araştırmanın araştırma süreci, amacı, önemi, yöntemi, verilerin elde edilmesi ve karşılaşılan güçlüklere bu bölümde yer verilmiştir. 1.1 Araştırmanın Konusu Amacı ve Önemi Binlerce yıllık kültürümüzün izlerini taşıyan tarihi yapıları korumak ve gelecek kuşaklara aktarmak en önemli görevlerimizdendir. Tarihi yapılar, inşa edildikleri dönemdeki oldukça sınırlı mühendislik imkanlarına rağmen taşıyıcı sistem ve malzeme seçiminde gösterilen özen ve uygulanan yapım ustalığı sayesinde yüzyıllarca ayakta kalmayı başarmıştır. Ancak zaman içerisinde doğal ve yapay etkilere maruz kalan bu yapılar yer yer veya tamamen yıkılabilmektedir. Türkiye nin önemli deprem kuşakları üzerinde bulunduğu ve deprem etkisinin bir yapının maruz kalabileceği en önemli yüklemelerden biri olduğu düşünüldüğünde, deprem etkisi altında tarihi yapıların hasar görme hatta yıkılma ihtimali oldukça artmaktadır. Tarihi yapıların sürekliliğinin sağlanması amacıyla, bu yapılara güçlendirme uygulanması neredeyse zorunluluk haline gelmiştir. Bu tez çalışmasında, binlerce yıllık kültürümüzün izlerini taşıyan ancak doğal nedenlerle veya insan etkisiyle yıpranan, bozulan hatta yıkılma tehlikesi altında olan tarihi yapıların korunması ve gelecek kuşaklara aktarılması amacıyla
uygulanabilecek güçlendirme tekniklerinden bahsedilmiş, çalışmanın sonunda ise tarihi yapılarda uygulanmış güçlendirme çalışmaları anlatılmıştır. Bu tez çalışmasının amacı; Tarihi yığma yapıların tez konusuyla ilgili özelliklerinin tanıtılması Tarihi yığma yapılarda görülebilecek hasarların tanımlanması, gözlenen hasarlar karşısında uygulanabilecek güçlendirme tekniklerinin belirlenmesi ve tüm bunların seçilen örneklerle açıklanması Binlerce yıllık kültürümüzün izlerini taşıyan tarihi yapıların gelecek kuşaklara aktarılması amacıyla inşaat mühendisleri olarak ne gibi güçlendirme yöntemleri uygulayabiliriz sorusuna cevap bulmak Güçlendirilen tarihi yapıların turizme kazandırılması amacıyla ne gibi olmuştur. yöntemler izleyebiliriz sorusuna cevap bulmak Ülkemiz önemli deprem kuşakları üzerinde bulunduğundan tarihi yapıların büyük bir bölümü güvenli durumda değildir ve bu yapıların güçlendirmesi gerekmektedir. Depremlere ek olarak zemin kaynaklı problemler, yangınlar, çevre faktörlerinin oluşturduğu fiziksel ve kimyasal bozulmalar, bu yapıların taşıyıcı sistem özelliklerini ve görüntülerini olumsuz yönde etkilemiştir. Bunun yanında taşıyıcı sistemdeki düzensizlik ve süreksizlikler nedeniyle pek çok tarihi yapıda çatlaklar ve kısmen veya tamamen yıkılma gibi sonuçlar ortaya çıkmış, güçlendirme işleminin uygulanması zorunlu hale gelmiştir.
Hasar görmüş tarihi bir binayı güçlendirmeden önce, yapının zemin özellikleri, taşıyıcı sistemi, yapıda kullanılan malzemeler iyice incelenmeli, yapılacak güçlendirmeye ancak ve ancak bu çalışmaların sonucunda karar verilmelidir. Gerekli incelemelerin yapılmaması durumunda, koruma niyetiyle başlanan güçlendirme işlemi istenmeyen hasarlara sebebiyet verebilir. Bu nedenle, çok geç olmadan tarihi yapıların bilinçli bir şekilde korunması amacıyla yapılarda gerekli incelemeler yapılmalı ve ihtiyaç duyulması halinde yapının onarılması veya güçlendirilmesine karar verilmelidir. 1.2 Araştırmanın Yöntemi Bu çalışmada, temel olarak tarihi yığma yapılarda uygulanabilecek güçlendirme teknikleri üzerinde durulmuştur. Araştırmanın başlangıcında, yığma yapıların özellikleri, çeşitleri, kullanılan malzemeler, bu yapılarda görülebilecek hasarlar, hasar tespit deneyleri hakkında kapsamlı bilgi verilmiştir. Bu bilgilerin somutlaştırılması amacıyla bu yöntemler resimlerle açıklanmış ve son aşamada bakanlığımızca, diğer kamu kurum ve kuruluşlarınca uygulanmış güçlendirme uygulamalarına yer verilmiştir. 1.3 Veri Toplama Teknikleri Çalışmanın kaynak araştırması ve veri toplama aşamalarında, yayınlanmış yüksek lisans ve doktora tez çalışmaları, makaleler, kitaplar incelenmiş, konu ile ilgili çalışmalar yapan öğretim görevlileri ile görüşülüp onların da araştırma, inceleme ve değerlendirmelerinden faydalanılmıştır. Konu ile ilgili ulusal ve uluslararası sempozyum, seminer, konferans notları da incelenmiştir. Son aşamada ise tarihi yapılar üzerinde çalışmalar yapan kamu kurum ve kuruluşları ile özel sektör
uygulayıcıları ile görüşülmüş, uygulanan güçlendirme çalışmalarından örnekler aktarılmış, tez çalışmasında aktarılan konular somutlaştırılmıştır. 1.4 Araştırmada Karşılaşılan Güçlükler Araştırma aşamasında, konu ile ilgili öğretim görevlilerinin ve konunu uygulamasını yapan inşaat mühendisi ve restoratör mimarların yoğunlukları nedeniyle araştırmacıya zaman ayırabilmeleri konusunda güçlükler yaşanmıştır. Yapılan uygulamaların fotoğraflarına ulaşma aşamasında da güçlükler olmuştur. Konu ile ilgili konferansların, seminerlerin, sempozyumların genelde yurtdışında gerçekleştirilmiş olması kaynak taraması aşamasında ulaşılabilirlik anlamında güçlük yaratmıştır.
İKİNCİ BÖLÜM TARİHİ YIĞMA YAPILAR HAKKINDA GENEL BİLGİLER Taşların veya tuğlaların, taşıyıcı olacak şekilde, üst üste konup, harçla bağlanarak ve yapı döşemesi de bu duvarlara tahta veya kütüklerle bindirme yoluyla çivi kullanmadan monte edilerek oluşturulmuş sistemlere yığma yapı denir. Yığma yapılarda duvarların hem mimari hem de taşıyıcı işlevi vardır. Duvarlar, yapıyı dış etkenlerden korudukları gibi yapının işlevi gereği oluşturulan iç bölmelerini de ayırırlar. Duvarların bu birden çok işlevi kullanım ve yapım açısından yığma yapıların önemli üstünlüklerindendir. Türkiye de yapıların büyük bir kısmı yığma olarak yapılmıştır. Yığma yapılar, çok ağır olmaları ve deprem gibi dinamik ve yatay yüklere dayanımlarının az olması nedeniyle, genellikle depreme dayanıklı oldukları söylenemezler. Ancak ekonomik koşullar karşısında, Türkiye de yığma yapı yapımı devam edeceğinden, bu yapıların depremlerdeki davranışlarının bilinmesi ve deprem dayanımlarının arttırılması gerekmektedir. 2.1 Yığma Yapı Sistemlerinin Tasarım İlkeleri Yığma yapıların depreme dayanaklı tasarlanmasında malzemelerin dayanımı, taşıyıcı sistemin düzenlenmesi, taşıyıcı elemanların birleşimi, işçilik gibi unsurlar belirleyici olmaktadır. Yığma yapıların tasarımında dikkat edilecek tasarım ilkeleri aşağıdaki şekilde özetlenebilir;
Yapı planları mümkün olduğunca simetrik olmalıdır. Simetrik plana sahip olmayan yapılarda yeterli sayıda dilatasyon bırakılarak yapı simetrik parçalara ayrılabilir. Şekil 2.1: Planda olması istenen simetrik görünüşler ( (Kaynak: www.ipred-iisee.org, Erişim Tarihi: Ocak/2012) Şekil 2.2: Yapının simetrisini sağlamak için dilatasyonlarla parçalara bölünmesi (Kaynak: www.ipred-iisee.org. Erişim Tarihi: Ocak/2012) Yapının rijitlik ve kütle merkezinin mümkün olduğunca çakışması gerekmektedir. Taşıyıcı duvarların her iki doğrultuda düzenlenmesi gerekmektedir. Taşıyıcı elemanların planda düzgün dağılımı ile yapıda ilave yüklerin oluşması engellenebilir.(şekil 2.3) Şekil 2.3: Planda taşıyıcı duvarların düzenlenmesi, ilk resim uygun olup ikinci uygun değildir. (Kaynak: Erberik, 2010).
Taşıyıcı elemanların düşeyde üst üste gelmesi ve rijitliğin yapı yüksekliği boyunca devam etmesi gerekmektedir. Düşeyde de yapı rijitliğinde ani değişimler meydana gelmemelidir. (Şekil 2.4) Şekil 2.4: Düşeyde bina düzenlenmesi: Birinci uygun, ikinci ve üçüncü uygun değildir (Kaynak: Erberik, 2010). Düzensiz yapı sistemlerinden kaçınılmalıdır. Şekil 2.5: Karma yapı sistemleri (Kaynak: Erberik, 2010). Düşey taşıyıcı duvarlar ile döşemeler birbirine iyi bağlanmalı, döşeme rijit diyafram özelliği gösterebilmelidir.
Mesnetlenmemiş duvar boyu yürürlükteki sınır değerleri aşmamalıdır. Herhangi bir taşıyıcı duvar, planda belli aralıklarla düzenlenen kendisine dik olarak saplanan taşıyıcı duvar ve bölme duvarları ile desteklenmelidir. Duvar birleşim ve kesişim bölgelerindeki bağlantının yeterli derecede olması gerekmektedir. Duvar içinde bırakılan pencere veya kapı boşluklarının sınır değerleri aşmaması gerekmektedir. Duvar birleşim ve kesişimlerinde düşey hatılların ve duvar içerisinde belli aralıklarla yatay hatılların kullanılması olumlu etki oluşturmaktadır. Yapı elemanlarının yükleri taşıyabilecek yeterlilikte boyutlandırılması gerekmektedir. 2.2 Yığma Yapıların Davranışı Yığma yapının bir bütün olarak davranmasında taşıyıcı duvarları oluşturan tüm elemanlar, döşeme sistemleri, kullanılan malzemeler, bağlayıcı harcın da mekanik ve kimyasal özellikleri, yapım işçiliği ve elemanların birleşimleri önemli bir rol oynamaktadır. Kullanılan her bir yapı malzemesinin davranışı farklı olduğundan yığma yapılar hakkında genel bir kanıya varmak oldukça zordur. Yığma yapıların depremdeki davranışları tam olarak bilinememektedir. Yığma yapılar, betonarme yapılara göre daha az sünektirler. Süneklik, yapının deforme olması ancak yıkılmadan eski haline dönebilmesidir. Yığma yapılarda düşey yükler döşemelerden taşıyıcı duvarlara, duvarlardan da temele aktarılır. Deprem
hareketi ile oluşan kuvvet yapıyı etkiler. Yatay atalet kuvveti, rijit diyafram gibi davranan döşemelerden duvarlara aktarılır. Duvarlarda kesme ve eğilme tesiri yaratır. Deprem sırasında oluşan yatay yükler etkisindeki yığma yapıda, kritik bölgelerden başlayarak çatlaklar oluşur ve yükleme devam ederse yapı çökmeye başlar. Kapı ve pencere boşlukları çevresi, duvar ve döşeme birleşimleri, duvar kesişim ve birleşimleri kritik bölgelerdir. 2.3 Yığma Yapı Türleri Yığma yapılar kullanılan malzemelere ve yapım şekillerine göre donatısız, donatılı ve çerçeveli yığma yapılar olarak üç gruba ayrılabilir. 2.3.1 Donatısız Yığma Yapılar Taş, tuğla, kerpiç gibi malzemelerin, bağlayıcı harç kullanılarak üst üste örülmesiyle oluşturulan yapılardır. Donatı kullanılmadığı için, malzeme özellikleri ve deprem davranışları bakımından diğer yığma yapı çeşitlerine göre daha düşük dayanımlıdırlar. Şekil 2.6: Taş-yığma duvarların tipik yapımı. (Kaynak: Erberik, 2010).
Şekil 2.7: Taş-yığma yapıda köşelerin ve duvar birleşimlerinin yapımı (Kaynak: Erberik, 2010). 2.3.2 Çerçeve Sistemli Yığma Yapılar Donatısız yığma yapıların düşeyde betonarme kolonlar, yatayda betonarme kirişlerle desteklenmesi sonucu oluşturulan yığma yapı türüdür. Betonarme düşey hatıllar yük taşıyıcı elemanlar değillerdir. Yapı köşelerinde ve birleşen duvarların kesişme noktalarına yerleştirilmelidir. Ayrıca kapı ve pencere gibi açıklıkların her iki tarafına ve büyük açıklıklarda duvarlara belli aralıklarla yerleştirilmelidir. Şekil 2.8: Çerçeve sistemli yığma yapı (Kaynak: Erberik, 2010).
2.3.3 Donatılı Yığma Yapılar Donatılı yığma yapılar duvar içerisinde yatay olarak yerleştirilen donatıların düşey hatıllar ve yatay hatıllara bağlanması, boşluklu yığma elemanda boşluğun içerisinde düşey donatı ve yatay sıralar arasında yatay donatı kullanılması ya da çift sıralı örülen duvarlar arasında boşluk bırakılarak yatay ve düşey donatılar konulması ardından boşluğun harçla doldurulması sonucu oluşturulan yığma yapı türüdür. Şekil 2.9: Donatılı yığma yapı (Kaynak: Erberik, 2010). 2.4 Tarihi Yığma Yapıların Taşıyıcı Sistemleri Yığma yapı tekniği tarihi yapıların inşasında çok eski zamanlardan bu yana kullanılmıştır. Kâgir, doğal taş, tuğla, ahşap gibi elemanların harç ile veya harçsız olarak üst üste konulup örülmesi ile duvarlar oluşturulur. Tarihi yığma yapılarda en çok görülen taşıyıcı elamanlar sütunlar; kemerler, kubbeler, tonozlar, duvarlar, temeller ve döşemeler olarak sıralanabilir. Bu elemanlar kullanılarak yapının ana taşıyıcı sistemi oluşturulmaktadır.
2.4.1 Sütunlar (Kolonlar) ve Ayaklar (Paye) Sütunlar tek parça bir malzeme ile ya da birkaç blok taşın üst üste dizilmesi ile oluşturulan düşey taşıyıcı elemanlardır. Birkaç blokla oluşturulduklarında, ağaç veya bronz kenetler yardımıyla birleştirilirler. Daha çok kare, çokgen ve daire kesitli olan sütunların taşıdığı kiriş ya da kemer yükünü toplamak için sütun başlığı, yükü altındaki yapı elemanına yaymak için sütun tabanı yapılır. Sütunları oluşturan elemanların birleşim yerlerinde çelik veya ahşaptan yapılmış bilezik şeklindeki halkalar bulunur. Resim 2.1: Parçalı sütun örneği (Kaynak: www.eratian.wordpress.com, Erişim Tarihi: Ekim/2011). Resim 2.2: Sütun başlığı modelleri (Kaynak: www.ustunalsac.com, Erişim Tarihi: Aralık/2011).
Ayakların (paye), en kesiti sütunlardan daha büyüktür. Düşey yükleri taşımada kullanılırlar. Mekan örtüsünün formu ve kullanım amacına ve yüklerin iletiliş biçimlerine göre karmaşık bir geometride imal edilmişlerdir. Ana taşıyıcı ayaklarda meydana gelebilecek bir çatlak veya mafsal oluşumu, yapının stabilitesini bozarak tamamen yıkılmasına neden olabilir. Bu sebeple, bu tür elemanlarda kesitin eğilme eksenine dik doğrultudaki boyutunun üçte birinden fazla bir bölümde çekme gerilmesi oluşmayacak çok büyük kesit boyutlarına ihtiyaç vardır. Resim 2.3: Tarihi Yapılardaki Sütun ve Ayak Kullanımı (Kaynak: Bayülke, 1992). 2.4.2 Kemerler Kemerler iki sütun veya ayak arasındaki açıklıkları geçmek için kullanılan eğri eksenli, çekme gerilmelerini oluşturmayacak ve basınç gerilmelerine mukavemet edecek şekilde tasarlanan kiriş elemanlardır. Kemerler büyük açıklıkların geçilmesinde başarılı olarak kullanılmıştır. Kemerler, taş ya da tuğla ile inşa edilir. Taş kemerler, moloz, kaba yonu, ince yonu veya kesme taştan yapılır. Bir kemerde,
kemer örgü taşı olarak üzengi, kilit taşı ve kemer taşları olmak üzere üç eleman bulunur. Üzengi taşı, kemerin başlama taşıdır. Kilit taşı, kemerin düşey ekseninde bulunan ve kendisi ile üzengi arasındaki taşları kilitleyen taştır. Kemer taşları, kilit taşı ile üzengi taşları arasında kemeri oluşturan taşlardır (Bayülke, 1992). Şekil 2.10: Kemerin Muhtelif Kısımlarının İsimleri (Kaynak: Bayülke, 1992). Resim 2.4: Kemer gösterimi (Süleymaniye Cami Avlusu-İstanbul) (Kaynak: www.tr.wikipedia.org, Erişim Tarihi: Aralık/2011)
Kemerlerin taşıma kapasiteleri, şekillerine, boyutlarına, kullanılan malzemeye bağlı olarak değişmektedir. Oluşturuldukları biçimlere göre kemerlerin yük taşıma güçleri, açıklıkları, merkezleri, yükseklikleri farklıdır. Açıklığa göre sehim kazandıkça kemerler, düz, basık, tam, sivri gibi isimlerle tanımlanırlar. Düşey yükün şiddetinin yatay yükten büyük olması sonucu, kesit içerisindeki çekme kuvvetlerinin şiddeti azalır. Kemerlerde kesit boyutlarının oldukça büyük olmasının sebebi, taş veya tuğla kemerlerin kendi ağırlıklarının, kemerin stabilitesine sağladığı avantajdır. Kemerin herhangi bir noktasında oluşacak çekme kuvveti; zaten, çekme kuvvetlerine karşı çok zayıf olan taş veya tuğlanın çatlamasına sebep olacaktır. Çatlakların az veya birden fazla olması her zaman kemerin stabilitesinin bozulmasına neden olmayabilir. Kemerlerin stabilitesinin bozulmasına neden olan en büyük etken, mesnetlerin açıklık yönünde açılmasıdır. Bu yüzden, pek çok tarihi yapının taş, tuğla kemerlerinde ahşap veya metal gergi çubuğu kullanılmıştır. Gergi çubukları iki ayak, bir ayak bir duvar veya iki duvar arasında kullanılmıştır. Taşıyıcı öğeler üzerine, üst örtünün üzengi seviyesinde veya hemen altında bulunan taşa oyulmuş yuva ya da duvar içerisine bırakılmış boşluklara mesnetlendirilmişlerdir. Bu gergi çubuklarının bir başka özelliği ise de, ayakların kemer itkisinden etkilenmesini önlemektir. Gergi ile bağlanması istenmeyen durumlarda, duvarlara payandalarla desteklenmiş ayaklar uzatılarak, eksenleri doğrultusunda, kemer mesnetleri üzerine ağırlık kütleleri asılmıştır (Ünay, 2000:58).
Resim 2.5: İtalya da Romalılardan kalma 128 gözlü su kemeri (Kaynak:tr.wikipedia.org, Erişim Tarihi: Aralık/2011) Kemer eğrisinin geometrik şekli (yüksekliği, açıklığı) kemer mesnedinde oluşacak itki kuvveti bakımından önemlidir. Bu itki kuvveti, mesnetlerde düzenlenecek gergilerle ya da duvar sistemiyle alınır. Mesnetlerden birinin yer değiştirmesi ya da hareketi sonucu kemerde deformasyon oluşur. Mesnet itkilerinin karşılanmaması durumunda ise kemer yıkılır. Kemerlerin ardı ardına dizilmesi sonucu oluşan yapılarda yatay itkilerin karşılanabilmesi için kenar kemerlerin mesnetlerinde yeterli büyüklüğe sahip duvar bulunması gerekmektedir. Kemerler, üzerlerindeki yükleri mesnetlendirdikleri ayaklar ile zemine aktarırlar. Kemer, yükünü mesnet noktasında yatayla bir açı teşkil ederek aktarır. Mesnette oluşan bu yük vektörünün bir düşey bir de yatay bileşeni mevcuttur. Bu yatay ve düşey mesnet kuvveti bileşenlerinin değeri, kemer ekseninin mesnet noktasındaki teğetinin eğimine, yani açısına bağlıdır. Mesnette oluşan bu açı ise kemerin basıklığı ile ilgilidir. Açıklığa göre sehimi çok olan sivri kemerlerin itme kuvvetleri düşeye yakındır. Bu açıdan sivri ve tam kemerlerin taşıma güçleri çoktur. Basık kemerlerde itme kuvvetleri yataya yakın olup yapı düşey yükleri ile olan bileşkenin ayak tabanı içinde kalması gerektiğinden yan kuvvetlerin karşılanması zordur ve bu nedenle ayaklar çok kalın olurlar. Düz kemerler üzerlerine gelen yükler etkisinde güvenceli çalışabilmek için hafifletme kemeri denilen tahfif kemerleriyle birlikte yapılırlar.
Üzerine kubbe oturan kemerlerde kubbe mesnet yüklerinin yanal bileşeni kemerlerin üst kenarı boyunca kemer düzlemine dik olarak etkir. Bu etkiler kemer kesitinde eğilme momenti oluşturur. Eğilme etkisinde çekme gerilmelerinin oluşmaması için yanal kuvvetlere karşı gelebilecek kemer genişliği belirlenir. Buna bağlı olarak ayak genişliği konstrüktif nedenlerle kemer genişliğine bağlı olarak büyütülür. Kemerlerin taşıdığı yükleri ayaklara yönlendirmesi, üzengi seviyesinde büyük yatay mesnet reaksiyonları oluşturur. Bu reaksiyonlar çoğu kez gergi demirleri ile alınır. Ancak çekme elemanı olarak demir kullanılması, bazı problemlerin oluşmasına sebep olur. Demir malzeme dış tesirlere maruz kalmakta, zamanla paslanarak işlevini yapamamaktadır. Ayrıca bağlı bulunduğu mesnette korozyon etkisi ile tahribatlar yapmakta, mesnedi parçalamaktadır. Kemerlerin bu bölgelerinin mutlaka rehabilitasyonu gerekmektedir (Bayraktar, 2011:179). 2.4.3 Kubbeler Bir kemerin simetri ekseni etrafında dönmesiyle elde edilen yapıya kubbe denilmektedir ve kemerin statik özellikleri taşımaktadır. Kubbe, mesnetlerinde sürekli bir taşıyıcı yüzey elemana gereksinim duyar. Bu nedenle kubbenin, dairesel bir mesnete oturması gereklidir. Dairesel planlı yapılarda, kubbeden yüklerin düz duvarlara iletilmesi, daireden kareye geçişin geçiş elemanları ile sağlanmaktadır. Bu elemanlar; köşe kemerler, pandantif ve Türk üçgenidir. Köşe kemerli kubbeler 20 m ye kadar olan açıklıklarda inşa edilirler. Tabanı daire olan kubbe, sekizgen bir plan üzerine oturtulmaktadır. Kare olan iki planlama sekizgene döndürülür.
Resim 2.6: Köşe kemerli kubbe (Kaynak:www.forumgercek.com. Erişim Tarihi: Ekim/2011) Pandantifli kubbeler Kare tabana oturan kubbe kasnağının açıkta kalan köşe kısımlarının, kubbenin devamı gibi üçgen vari küre parçası ile doldurulmasına pandantif denilmektedir. 50 m ve daha büyük açıklıklarda uygulanan bir sistemdir. Resim 2.7: Pandantifli kubbe detayı (akincimehmet44.blogspot.com. Erişim Tarihi: Ekim/2011).
Türk Üçgeni (Aslan Göğsü) Çokgensel kubbe kasnağının kare yapıya oturtulurken kasnakla kare taban arasında kalan boşlukları doldurmak için kullanılan geçiş elemanıdır. Çokgen olan kasnağın kare taban köşesine isabet eden parçaların her biri bir üçgenin taban kenarı olacak şekilde, üçgenin tepesi kare taban köşesine gelecek biçimde duvarın örülmesinden Türk üçgeni oluşur (Bayraktar, 2011). Resim 2.8: Türk üçgeni örneği. (Kaynak:ibrahimsolmaz.com. Erişim Tarihi: Kasım/2011) Kubbenin oturduğu duvar kısmına kasnak denir. Duvarlar gibi kubbeler de basınç altında mukavemet gösterir. Yapım tekniği kubbe duvarının devamlı basınç altında kalacağı varsayımına dayanmaktadır. Kasnak duvarın basıncını devamlı kılan önemli bir topuk elemanıdır. Kubbe duvarında devamlı basınç varken, kasnak yatay ekseninde dışa doğru kayma, boyuna doğrultuda devamlı çekme mevcuttur. Genellikle tarihi yığma kâgir yapılarda kubbeler birer küre parçası olarak yapılmışlardır. Kâgir, çekme etkilerine dayanıklı olmadığından, kubbenin biçimi içinde çekme gerilmeleri meydana gelmeyecek şekilde belirlenmiştir. Bazen kubbe içinde yapılan pencereler vasıtasıyla çekme gerilmelerinin karşılanması kesintiye uğrar. Bu durumda pencerelerin bulunduğu noktalarda kubbede çatlaklar oluşur.
Kubbenin yükü, kubbe ayaklarından düşey ayaklara oturan kemerlere iletilir. Kubbe ayakları mesnet yüklerinin düşey bileşenlerini kemerlere, yanal bileşenleri ise kemer düzlemlerine dik doğrultuda yerleştirilmiş yarım kubbeler ve payandalara iletir. Yarım kubbeler, kemer ve duvarlarla desteklenerek, yükler temele iletilir. Kemerlere kubbeden iletilen yüklerin kemer düzlemi içinde uyandırdığı itki kuvvetleri, gergilerle alınabildiği gibi, ayakların uzantısı olarak kullanılan ağırlık kütleleri aracılığı ile ayakların çekirdek alanı içine düşürülür (İMO, 2007:232). Kubbe yüksekliğinin dairesel çapa oranına basıklık denmektedir. Basıklık (b=h/2r) dir. Basıklık oranı azaldıkça mesnet kuvvet vektörünün düşeyle yaptığı açı artmakta, yatay yük değeri büyümektedir. Basıklık arttıkça kubbe yükü artmakta mesnet kuvvet vektörünün düşeyle yaptığı açısı azalmakta, yatay mesnet yük değeri küçülmektedir. Sinan kubbeleri tarihteki en basık kubbelerdendir. Kasnak, kubbe, kubbe mesnet kısmını büyüterek elde edilen kesitte, ortası oyulmuş taşlar dizilmiş, içerisine çepeçevre bronz akıtılarak halka oluşturulmuştur. Bronzun içine demir çekme elemanı yerleştirerek, çekmeye dayanıklı halka teşkil edilmiştir (Bayraktar, 2006:127). Şekil 2.12: Kubbede Çekme ve Basınç Bölgeleri (Kaynak: Sesigür, Çelik, Çılı, 2007:12)