DEPREM ETKİSİ ALTINDAKİ TARİHİ YIĞMA YAPILARIN...
Transcript of DEPREM ETKİSİ ALTINDAKİ TARİHİ YIĞMA YAPILARIN...
TARİHİ YIĞMA YAPILARIN DEPREM
PERFORMANSININ BELİRLENMESİ
VE
DEPREM ETKİSİ ALTINDAKİ TARİHİ YIĞMA
YAPILARIN ONARIM VE GÜÇLENDİRİLMESİ
(MURAT PAŞA VE HIRKA-İ ŞERİF CAMİİLERİ ÖRNEKLERİ ÜZERİNDE)
AKADEMİK ARAŞTIRMALARI
ORTAK ARA RAPORU
İnşaat Mühendisi - Mimar ÖMER DABANLI
İnşaat Mühendisi – Mimar ABDURRAHMAN HAKAN AKÖZ
İSTANBUL TEKNİK ÜNİVERSİTESİ
FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ
1
1. Yapıların Tanıtılması
1.1. Murat Paşa Camii
1.1.1. Tarihçe
1.1.2 Mimari Özellikleri
1.1.3. Geometrik Özelikleri
1.1.4. Taşıyıcı Sistem ve Malzeme
1.2. Hırka-i Şerif Camii
1.2.1. Tarihçe
1.2.2. Mimari Özellikleri
1.2.3. Geometrik Özelikleri
1.2.4. Taşıyıcı Sistem ve Malzeme
2. Malzeme Özelliklerinin Belirlenmesi
2.1. Uygulamada Kullanılan Test Teknikleri
2.2. Örnek Yapılarda Kullanılan Malzemelerin Özellikleri
2.2.1. Küfeki Taşı
2.2.2. Tuğla
2.2.3. Harç
3. Yapıların Mevcut Durumu
3.1. Rölöve ve Çizimlerin Oluşturulması
3.1.1. Murat Paşa Camii
3.1.2. Hırka-i Şerif Camii
3.2. Hasar Tespiti
3.2.1. Murat Paşa Camii
2.2.2. Hırka-i Şerif Camii
4. Yapıların Modellenmesi
4.1. Modelleme Teknikleri
4.2. Sonlu Elemanlar Metodu
4.3. Örnek Yapıların Modellenmesi
4.3.1. Murat Paşa Camii Sonlu Eleman Modeli
4.3.2. Hırka-i Şerif Camii Sonlu Eleman Modeli
5. Yapıların Analizi
5.1. Tarihi Yığma Yapıların Analiz Yöntemleri
Ara Raporda Gelinen Nokta
5.2. Örnek Yapıların Basit Yaklaşımla Hesabı
5.3. Örnek Yapıların Sonlu Eleman Yöntemiyle Analizi
6. Analiz Sonuçlarının İrdelenmesi, Yöntemlerin Karşılaştırılması
7. İstanbul İçin Belirlenen Senaryo Depremi Altında Örnek Yapıların Deprem Performansının
Belirlenmesi
8. Tarihi Yığma Yapıların Güçlendirilmesi
7.1 Güçlendirme Kavramı
7.2 Güçlendirme Teknikleri
7.3 Örnek Yapıların Güçlendirme Önerileri
9. Sonuç ve Öneriler
2
1. Yapıların Tanıtılması
1.1. Murat Paşa Camii
1.1.1 Tarihçe
Murat Paşa Camii, İstanbul Aksaray’da Fatih Sultan Mehmed’in sadrâzamı Has Murat
Paşa tarafından yaptırılmıştır. Kapının kemer aynasında yer alan Arapça kitâbe 874 (1470)
yılında yapıldığını göstermektedir.
Murat Paşa Camii girişinden görünüş – Kapının kemer aynasında yer alan kitâbe
Câmi, medrese, imâret ve hamamdan müteşekkil külliyenin medresesi Murad Paşa’nın
Otlukbeli seferi sırasında şehid olmasından sonra tamamlanmıştır. Şadırvanı 17. yüzyılda Kara
Davud Paşa tarafından yaptırılmıştır. Harabe halindeki cami 1946 yılında ihya edilerek tekrar
ibadete açılmıştır.
Murat Paşa Camii vaziyet planı – Tarihi caminin eski bir fotoğrafı
Murat Paşa Külliyesi içinde yer alan cami, batısında medrese, doğusunda hamam,
güneyindeki hazire arasında yer alırken 1956 yılında bu yapılar yol yapımı nedeniyle ortadan
kaldırılmıştır. Yine aynı tarihte yıktırılan Oğlanlar Tekkesinin sebil, türbe ve çeşmesi caminin
kuzey avlusuna taşınmıştır. Cami harim kısmı yanlardaki tabhaneli mekanlar ve beş bölümlü son
cemaat yerinden oluşmaktadır.
3
1.1.2. Mimari Özellikleri:
Osmanlı Mimarisinde Tabhaneli (zaviyeli) veya ters T plan şemalı camiler tipinde olan
Murat Paşa Camiinin harim kısmı mihrap ekseninde kare planlı üstü iki kubbeyle örtülmüştür.
Kubbelere geçiş, birinci kubbede basit bir üçgenli kuşakla; ikinci kubbede, köşelerde konsollar
üzerinde oturan kırık baklava ve üçgen şekillerden bir kuşak ile yapılmıştır.
İki büyük kubbenin her biri 12 köşeli kasnağa oturmaktadır. Kasnağı taşıyan beden
duvarları yüksek olduğundan iki büyük kubbeli hacim arasına atılan kemer de yüksekte
kalmıştır.
Murat Paşa Camii plan ve kesiti
Harime giriş kısmından yan tabhane mekanlarına geçiş sağlanır. Tabhane mekanlarını iki
yanda iki kubbe örtmektedir. Kubbeye geçişler mukarnaslarla sağlanmıştır. Ara bölmeleri açık
ve her birinin içinde ocak bulunan tabhanelerde dışarıya açılan harici kapılar da bulunmaktadır.
Son cemaat yeri her biri kubbeli beş gözden müteşekkildir. Caminin kuzey batı
köşesinde muntazam kesme taştan tek şerefeli minare yer alır.
Harim ve tabhane mekanları iki sıra tuğla ve bir sıra kesme küfeki taşından almaşık duvar
tekniğinden meydana gelmiştir. Son cemaat yerinin revak kemerlerinde ise iki renkli taş işçiliği
dikkat çeker.
Murat Paşa camiinin önemli özelliği ise tabhaneli camilerin önemini kaybetmeğe
başladığı bir dönemde bir takım yeniliklerin denenmesidir. Mihrap eksenindeki kubbeli mekanın
tabhane mekanlarından oldukça yüksek olduğu ve bununla hareketli bir cephe ile bol ışık alan bir
mekan oluşturmak amaçlandığı söylenebilir.
Kaidesinde iki güneş saati bulunan minaresi, girişin sağındaki kanada bitişik durumda,
kalınca gövdeli ve istalaktit şerefelidir
1.1.3. Geometrik Özellikleri:
Caminin taban alanı 828 m²’dir. Beden duvar yüksekliği yan kısımlarda 7,9 m orta
kısımda ise 13,95 m olup, orta kısımda bulunan ana kubbenin üst kotu 22,28 m’dir. Büyük
kubbelerin çapları takriben 10.50 m. ölçüsündedir. Kesme taş duvar kalınlığı 110-150 cm’dir.
Yontma taştan yapılan minaresi 38 m yüksekliktedir.
4
1.1.4. Taşıyıcı Sistem ve Malzeme:
Cami, plan olarak giriş – mihrap aksına dik bir eksene göre simetrik olan yığma kâgir
taşıyıcı sistem ile inşa edilmiştir. İki sıra tuğla bir sıra kesme taştan almaşık sistemde oluşturulan
kalın beden duvarları, kemerler, bunlara mesnetlenen kubbe kasnağı, pandantifler ve tuğladan
imal edilmiş kubbelerden meydana gelmiştir.
Beden duvarında tuğla kullanılması, camiyi İstanbul camileri içinde nadir eserlerden biri
haline getirmiştir.
Son cemaat mahalli de aynı şekilde, sütunların taşıdığı kemerlerle taşınan beş kubbeden
oluşmuştur. Buradaki altı adet direkten yanlardakiler pembe Mısır granitinden, ortadakiler yeşil
Eğriboz taşından yapılmıştır.
Camideki on bir kubbenin tamamında taşıyıcı eleman olarak tuğla kullanılmıştır, Caminin
ön cephe duvarı ise tamamen kesme taştan yapılmıştır.
Murat Paşa Camii tuğla taş almaşık örgü duvarı – Son cemaat mahallindeki yeşil eğriboz taşından sütun
5
1.2. Hırka-ı Şerif Camii
1.2.1. Tarihçe
İstanbul'da bilinen iki “Hırka” vardır. Birincisi, Osmanlı Sultanları tarafından büyük bir
tazim ve titizlikle korunan ve 1962'den beri de halkın ziyaretine açık olan Hırka-i Saadet veya
Bürde-i Saadet, Hz. Peygamber (sav)'in Kâ'b bin Züheyr'e hediye ettiği Hırka, mukaddes
emanetlerin en önemlisidir.
Babası ve kardeşleri kendisi gibi şâir olan Ka'b'ın erkek kardeşi Büceyr'in Müslüman
olması akrabalarının hoşuna gitmeyince, onların etkisinde kalan Ka'b, Hz. Peygamber'i hicveder.
Daha sonra yaptıklarından pişmanlık duyan Ka'b gizlice Medine'ye gelip, kendisini tanıtmadan
Hz. Peygamber'in huzuruna çıkar. Af müjdesi alınca kendini tanıtıp, nazmettiği hicviyelere
kefaret olabilecek güzellikte meşhur Kaside-i Bürde adlı kasidesini sunar. Kaside'yi çok beğenen
Hz. Peygamber sırtından hırkasını çıkararak Ka'b'a hediye eder. Bu hırka için Muaviye bin Ebi
Süfyan on bin dirhem teklif ettiyse de Ka'b onu satmaya razı olmaz. Ancak ölümünden sonra
Muaviye yirmi bin dirhem karşılığında veresesinden satın alarak Hırka’ya sahip olur. Sırayla
Emevilere ve Abbâsilere intikal eden Hırka bir müddet Mısır'da muhafaza edilmiş ve Abbâsi
halifeleri tarafından bazı merasimlerde giyilmiştir.
Hırka-i Saadet 1,24 m. boyunda geniş kollu ve siyaha çalan yünlü kumaştan yapılmıştır.
İç kısmı, krem renkli yünden kaba bir kumaşla kaplıdır. Önünde sağ tarafında 23 x 30 cm.
ebadında bir parçası noksandır. Sağ kolunda da eksiklikler olan hırka 57 x 45 x 21 cm. ebadında
üsten açıları çifte kapaklı altın bir çekmece içinde, bohçalara sarılmış olarak muhafaza
edilmektedir.
Osmanlı sultanlarından bazıları çıktıkları seferlerde Hırka-i Saadet’i yanlarında
götürürlerdi. 1596'da Eğri Seferi sırasında III. Mehmet tarafından ordunun bozguna yüz tutması
sonunda giyilmiş ve zafer için dua edilmişti. Ordu daha sonra kendini toparlamış ve Haçova'da
düşman büyük bir yenilgiye uğratılmıştı. Yeni saraylar yapılıp, Padişahlar buralara taşınınca,
Topkapı'da kalan Hırka her Ramazan ayının on beşinci günleri önceden olduğu gibi büyük bir
merasimle ziyaret olunurdu. Bunun için bir kaç gün önceden padişahın da bizzat hizmet ettiği bir
hazırlık yapılırdı. Bütün devlet erkânı Ayasofya'da şeyhülislam ile namaz kıldıktan sonra saraya
gelirler ve arz odasında toplanırlardı. Padişah ve saray erkânının da katılmasıyla Hz.
Peygamber’in (asm) mübarek Hırkaları’nın muhafaza edildiği Hırka-i Saadet odasına gidilirdi.
Hırka-i Şerif’in Deseni
Yedi bohçaya sarılı altından yapılmış sandık padişah tarafından açılırdı. Bu sırada
hafızlar Kuran-ı Kerim okumaya başlarlardı. İlk önce Padişah, başta Şeyhülislâm ve sadrazam
olmak üzere, diğer davetliler protokol sıralarına göre teker teker gelip yüz sürerlerdi. Ayrıca
valide sultanın öncülüğünde harem halkı da ziyaretlerini yapardı. Kur'an kıraati eşliğinde padişah
tarafından açılan Hırka-i Saadet’e ziyaretten sonra, yüz sürülen kısmı Silahtar Ağa altın tas
içinde getirilen su ile yıkar öd ve amber sürerek kuruturdu. Padişah tarafından yenilenen
bohçasına konur ve zikredilen çekmeceye yerleştirilirdi.
6
Ziyaretler bitince sanduka bizzat padişah tarafından kilitlenirdi. Bu merasim büyük bir
vecd ve huşu içinde yapılırdı. Hz. Peygamber’in (asm) -bohçası dışından bile olsa- hırkasına yüz
sürmek herkese büyük bir ruhani haz verirdi.
İkinci “Hırka” ise Hz. Peygamber’in (sav) Üveys el-Karani Hazretlerine gönderdiği sekiz
parçadan oluşan, 1.20 metre uzunluğundaki Hırka-i Şerif adıyla anılan hırkadır. Hırka-i Şerif,
Üveys el-Karani Hazretleri’nden sonra elden ele geçer ve Van civarında hüküm süren İrisan
Beyleri’ne gelir. Hicri 1028, miladi 1617-1618 yılında 2. Osman Han’a hediye edilen nurlu
emanet İstanbul’da heyecanla karşılanır. Halk ona “Hırka-ı Şerif” der, ramazanlarda ziyaret
ederler. O güne kadar muhafaza edilen hırka 17. yüzyıl başlarında, el-Karani sülalesinden olan
Şükrullah Üveysi’den Sultan I. Ahmed`in fermanı ile alınmıştır. Kendisinden sonra miras olarak
çocuklarına intikal eden Hırka-i Şerif’i, uzun süre kendilerine ‘hırka-i şerif şeyhleri’ adı verilen
bu aile Fatih’deki evlerinde muhafaza etmiştir. Söz konusu evin ziyaretler açısından yetersiz
kalması sebebiyle, I. Abdülhamid Han, bugün Hırka-i Şerif Camiinin bulunduğu avluya bir oda
inşa eder ve Hırka-i Şerif 1780 yılından 1851 senesine kadar burada muhafaza edilir. Zamanla bu
oda da yetersiz kalınca, Sultan Abdülmecid Han 1847 senesinde bir cami yaptırmaya karar verir.
1851 yılında cami tamamlandığında, Hırka-i Şerif de cami içindeki hususi makamına nakledilir.
Her yıl Ramazan ayının yarısından itibaren ziyarete açılan emanetin anahtarı Üveys el-Karani
Hazretlerinin 57. kuşak torunu olan Gülay Köprülü’de bulunmaktadır.
Hırka-i Şerif Camii ve Müştemilatı – Perspektif Çizim
Caminin avlusunda köprülü ailesinin ikameti için bir konak yaptırılmış, aile 1960’lı
yıllara kadar bu konakta yaşamıştır. Osmanlı arşivlerinde bulunan, camiye ait 1/50 ölçekli
vaziyet planında, caminin kuzeybatısında dört bölümden oluşan büyük bir ev görülür. Günümüze
ise bu yapılardan sadece cami girişinin karşısındaki bina ulaşmıştır. Konağın arka bahçesinde
binanın hamamı olduğu düşünülen bir yapıya ait kalıntılar mevcuttur.
Cami, İstanbul`un dini kültüründe çok önemli bir yere sahiptir. Hırka-i Şerif, 17. yüzyıl
başlarında, el-Karani sülalesinden olan Şükrullah Üveysi`den Sultan I. Ahmed`in fermanı ile
alınmış, çeşitli yerlerde muhafaza edildikten sonra bu amaçla inşa edilen cami içindeki yerine
konulmuştur. Hırka-i Şerif sadece Ramazan ayının on beşinden Kadir gecesine kadar öğlen ve
ikindi namazları arasında ziyarete açılır. Cami yapılırken civardaki birçok yapı kamulaştırılmış,
caminin yanı sıra Üveysi ailesinin en yaşlı ferdi için bir meşruta, vekil dairesi, muhafızlar için
7
kışla (halen Hırka-i Şerif İlkokulu olarak kullanılan bina), vazifeliler için odalar yapılarak bir
külliye oluşturulmuştur.
1.2.1. Mimari Özellikleri
Fatih semtinde bulunan Hırka-i Şerif Camii’nin sağındaki avlu kapısı üzerinde 1267
(1850) tarihli kitabe ve Abdülmecit tuğrası vardır. Tek şerefeli iki minaresi bulunan sekizgen
biçimindeki cami sekiz pencereli bir tek kubbe ile örtülüdür. Kuzeyinde iki katlı hünkâr dairesi,
güneyinde mihrap duvarına bitişik yine sekizgen planda kubbeli hırka-i şerif dairesi vardır.
Hırka-i Şerif Camii – Sekizgen Kaideye Oturan Kubbenin ve Yardımcı Mekanları Örten Tonozların
Minareden Görünüşü
Hünkâr dairesinin iki köşesindeki minarelerin korent başlık şerefeleri sekiz volütlü ve
korkulukları içe girintilidir. Çok büyük ve geniş pencerelerle aydınlanan camide Hattat Mustafa
İzzet’in 1267 tarihli sekiz adet kitabesi, sekiz levha halinde kubbenin eteğini sarmaktadır.
Camiinin içi baştan başa alçı kabartmalarla doludur.
Hırka-i Şerif Camii – Minareler ve İçeriden Ana Kubbe
Mozayik mermerden mukarnaslı geniş bordürlü mihrap nişi rokokoya çalan bir
üslûptadır. Aynı üslûpta kırmızı somaki mermerden minberin kapısı üzerindeki Kelime-i tevhit,
Ketebehu Abdülmecit bin Mahmut hane sene 1267 tarih ve imzası ile Abdülmecit hattıdır.
8
Hırka-i Şerif Camii – Merkezi Mihrab Aksından İç Görünümü, Dıştan bir görünüm
Hırka-i Şerif dairesine üst kattan, kadınlar mahfilinin iki tarafındaki camekânlı geçitten
girilir. Cami avlusunda bulunan bina ise II. Sultan Mahmut’un 1227’de yaptırdığı eski Hırka-i
saâdet dairesidir.
Cami avlusuna abidevi görünümlü kesme küfeki taştan yapılmış üç kapı ile girilir.
Bahçenin sağındaki kapı üzerinde Sultan Abdülmecid`in tuğrası altında Hattat Kazasker Mustafa
İzzeddin`in hattıyla bir kitabe yer alır. Kubbe altında yine aynı hattata ait 8 ayetin yer aldığı
levhalar sıralanmıştır. Sultan Abdülmecid`in yazarak imzasını attığı 8 levhası minberin üstünde
yer almıştır. Vaiz kürsüsü, mihrabı ve minberi kırmızı somakiden yapılmıştır. Mahfilleri, hünkâr
daireleri, Hırka-i Şerif bulunan camide, mihrap, minber ve kürsü rokoko tarzı işlenmiş mozaik
taştır. Caminin hatları Hattat Mustafa Efendi'nindir.
Camiyi yapan Ermeni Mimar Balyan kardeşlerdir. Barok ve Rokoko tarzıyla inşa edilen
camide erguvan yapraklarının süslediği motifler bulunur.
Alman Mavisi Haritası Pafta No: L9-4 Hırka-i Şerif Camii ve Çevresi (1913)
9
Hırka-i Şerif Camii ve Çevresinin Hava Fotoğrafı (1966)
1.2.3. Geometrik Özellikleri
Taban alanı 750 m² olan Hırka-i Şerif Camii 11 m çapında kubbenin örttüğü harim, 2
katlı sekizgen prizma şeklinde basık kubbeli hırka-i şerif kısmı ve 2 katlı kanat kısmından oluşur.
Harim kısmında hünkâr ve müezzin mahfillerine ait 3 adet çıkıntı mevcuttur. Kubbe yüksekliği
18 m olan cami iki minarelidir. Minare üst kotları 38,50 m ve 38,90 m’dir.
1.2.4. Taşıyıcı Sistem ve Malzeme
Cami, plan olarak giriş – mihrap aksına dik bir eksene göre simetrik olan yığma kâgir
taşıyıcı sistem ile inşa edilmiştir. Kalın taş duvarlar, kemerler, bunlara mesnetlenen kubbeler,
volta döşemeler taşıyıcı sistemi oluşturan elemanlardır. Ön cepheden arka kısımlara geçişi
sağlayan yan koridorların ahşap dikmeler üzerine kurulduğu ve daha sonra birkaç yıl önce çelik
profillerle güçlendirildiği görülmüştür. Cephe elemanlarının dökme demir ile teşkil edildiği,
ahşap döşeme elemanlarının da kullanıldığı tespit edilmiştir.
Caminin beden duvarları kesme taş ile örülmüş olup giriş kısmını Hırka-i Şerif kısmına
bağlayan galeriler ahşap dikmeler üzerine inşa edilmiştir. Üst yapıyı oluşturan kubbe ve tonozlar
tuğla ile örülmüştür. Caminin iki minaresi kesme taştan yapılmıştır.
Yapının duvarları kesme küfeki taşındandır, iç cephesi sıvalı ve boyalıdır. Harim
kısmını iki yandan kaplayan ve hırka-i şerif kısmına geçişi sağlayan galeriler demir camekânlı
olup ahşap dikmelerce taşınmaktadır. Caminin Hırka-i Şerif dairesi hariç olmak üzere tüm
mekânlardaki döşemesi ahşaptır. Üst örtü elemanları olan tuğladan yapılmış kubbe ve tonozlar
kurşun kaplıdır.
Yapının tarihi özelliğinden dolayı taşıyıcı sistem malzemelerinin mukavemet tayinine
yönelik deney yapılmak üzere numune alınamamıştır.
10
2. Malzeme Özelliklerinin Belirlenmesi
2.1. Uygulamada Kullanılan Test Teknikleri
2.1.1. Yapı üzerinde yapılan hasarsız deneyler:
Tarihi yapılarda yapılan araştırmaların yapıya zarar vermemesi çok önemlidir. Bu
maksatla yapılan testler şunlardır:
-Ultrasonik ses deneyi: Yapıya bir noktadan verilen sonik yada ultrasonik titreşimin,
yapının belli bölgelerine yerleştirilen hassas sistometreler ile ölçülmesiyle elde edile kayıtlardan
yararlanılarak yapının temel titreşim frekansları saptanabilmektedir.
-Darbeli çekiç testi: Yapıda kullanılan, taş, tuğla ve harcın basınç mukavemetlerinin
belirlenmesinde kullanılan bir yöntemdir. Dayanım değerleri geniş bir dağılımla elde
edilebileceğinden, mekanik testlerle birlikte ele alınmalıdır. Bu deneyle malzemede yerel olarak
meydana gelen bozulmalar da anlaşılabilir.
2.1.2. Yapı üzerinde yapılan araştırmalar:
Çatlak tespiti: Taşıyıcı sistemdeki bozulmaların dışarıya yansıdığı çatlakların
araştırılmasıyla önemli sonuçlar elde edilebilir:
- Çatlaklar alçı ile sıvanarak gözlenir, alçının kırılması çatlak oluşumunun devam ettiğini
gösterir.
- Cam şeritlerin çatlağın her iki yanına epoksi reçinesiyle tespit edilmesi neticesinde cam
şeritlerin kırılması yine çatlak oluşumunun devam ettiğini gösterir.
- Çatlak üzerine skala yerleştirilmesi ile de hareketin yönü ve değeri ölçülebilir
- Çatlağın iki tarafına tespit edilen lamaların arasının mikrometre ile ölçülmesi 1/1000 mm
hassasiyetinde tespitlere imkân verir.
Endoskopi testi: Duvar üzerinde açılan 30-40 mm çapındaki deliklere endoskopi
cihazları yerleştirilerek, duvarin iç yapısı hakkındaki; malzeme, harç, dolgu, çatlak durumu ile
ilgili önemli bilgilere monitörlerden ulaşılabilir.
2.1.3. Yapıda kullanılan malzemelerinin laboratuar ortamında test edilmesi:
Tarihi yapılarda kullanılan taş ve tuğla gibi yapı malzemelerinin laboratuar ortamında test
edilerek fiziksel ve mekanik özelliklerinin belirlenmesi bilgisayar ortamında yapılan analizlerin
gerçeğe yakın sonuçlar vermesi açısından çok önemlidir.
11
2.2. Örnek Yapılarda Kullanılan Malzemelerin Özellikleri
2.2.1 Küfeki Taşı ve Mekanik Büyüklükleri
Ocaktan ilk çıktığında boşluklu, birim hacim ağırlığı γ ≅ 2.2 t/m3 , özgül ağırlığı ρ ≅ 2.5
, porozitesi p ≅ %12-13 , su emmesi w ≅ % 5 (ağırlıkça) ve basınç dayanımı f ≅ f0= 20-30 MPa
olan (15 cm küp) küfeki taşı atmosfer koşullarında bekletildiğinde bünyesine CO2 alarak hızlı
karbonatlaşma süreci ile boşluklarının bir bölümü Kalsiyum bikarbonat Ca(HCO3)2 ile dolar,
porozitesi azalıp dayanımı ve birim hacim ağırlığı artarken, su emmesi de azalır. Sözkonusu
“karbonatlaşma” sonucunda basınç dayanımındaki artışın gelişimi beton ile büyük benzerlik
göstermektedir. Beton ile arasındaki en önemli farklılık betonun t=0 anında f=0 olması , küfeki
taşının ise t=0 anında f= f0 gibi bir ilk dayanıma sahip olmasıdır. Bol kavkılı küfeki taşı
numuneleri üzerinde yapılan deneylerde ocaktan çıktıktan 30 gün sonraki dayanımların fb ≅ 45
MPa olduğu gözlenmiştir.
(Basınç dayanımı / çekme dayanımı) oranı 11-12 olarak belirlenmiştir (Arıoğlu, N,
Arıoğlu,Ergin,1997). Bu değer, enerji yutma kapasitesi yüksek başka bir deyişle “sünek”
malzeme yapısını işaret etmektedir.
Elastik modül / basınç dayanımı ≅ 720 bulunmuştur (Erguvanlı, Ahunbay, 1989).
Yapısında su mevcuttur, bu suyun bir bölümü uçarken bir bölümü de dış çeperlerden
içeriye doğru zamanla gelişen kalınlıkta karbonatlaşmanın sonucunda oluşan katman içinde
hapsolmaktadır. Bünyede suyun varlığı dinamik yükler altında yapının taşıma gücüne önemli
ilave katkı getirmektedir (Tuncel, Arıoğlu,Ergin, 1998).
Mevcut kavkılar gelişigüzel başka bir deyişle üç boyutlu olarak yönlenmiştir ve boy/çap
oranları genellikle büyüktür, bu özelliği ile tipik bir “lifli kompozit malzeme” özelliği
taşımaktadır. Dolayısı ile“bol kavkılı” küfeki taşlarının üç eksenli gerilme altında (deprem
yüklemesi) etkin bir sünek davranış göstereceği söylenebilir. Kavkıların küfeki taşının zaman
içindeki dayanıklılığı açısından matrisin bozulmasını engellemesi yönünde önemli etkisi
mevcuttur.
“Bağımsız boşluklu” bir yapısı mevcuttur ve 0.1μm’dan küçük boşlukların az olduğu türü
dış etkilerden (sıcaklık değişimleri, ıslanma-kuruma, donma-çözülme, endüstriyel emisyonlar,
deniz tuzları vb.) daha az etkilenmektedir.
Matris ve kavkı CaCO3 esaslı olduğundan kavkı-matris ara yüzeyinde mükemmel bir
kimyasal yapışma mevcuttur.
Doğada masif, çatlaksız ve yönlenmemiş yapıda bulunması nedeni ile kaya kütlesinde
boyut etkisi mevcut değildir, diğer bir anlatımla kayacın yerinde basınç dayanımı ile laboratuvar
basınç dayanımı birbirine eşittir.
2.2.2. Tuğla
2.2.3. Harç
12
3. Yapıların Mevcut Durumu
3.1. Rölöve ve Çizimlerin Oluşturulması
Fatih Deprem Odaklı Kentsel Dönüşüm Projesi kapsamında hazırlanmış olan Murat Paşa
ve Hırka-i Şerif camilerine ait rölöve çizimleri, Bimtaş A.Ş’den temin edilmiştir.
Caminin 3 boyutlu ölçümleri lazer tarama cihazı ile yapılmış olup gerçek 3 boyutlu nokta
bulutu modeli elektronik ortamda oluşturulmuştur. Bu model üzerinde yapıyı tanımlayıcı,
özellikle duvar kalınlıklarını ve duvarlarda bulunan boşlukları tanımlayan kotlardan plan
kesitler; düşey doğrultuda istenilen yerden en kesit ve boy kesitler alınarak CAD ortamında
rölöve paftaları çizilmektedir.
Elde edilen nokta bulutları ve ölçüm cihazına kalibre edilmiş yüksek çözünürlüklü
fotoğraf makinesi ile gerçek “ortho-photo”lar kullanılarak fotogrametrik cepheler
hazırlanmaktadır. Oluşturulan fotogrametrik cephe çizimleri CAD ortamına aktarılarak yapıya
ait cepheler elektronik olarak çizilmektedir.
3.1.1. Murat Paşa Camii’ne ait rölöve çizimleri
13
14
15
16
17
18
19
20
3.1.2 Hırka-i Şerif Camii’ne ait rölöve çizimleri
21
22
23
24
25
26
27
28
3.2 Hasar Tespiti
3.2.1. Murat Paşa Camii’ne ait Hasar Tespitleri
Cami yapıldığı tarihten bugüne kadar 1509, 1766, 1894,1999 yıllarında büyük depremler
yaşamıştır. Bu depremlerden sonraki hasar durumu ve tadilat görüp görmediğine dair kaynaklara
dayalı ayrıntılı bir bilgi bulunmamasına karşılık, 1946 yılında ihya edildiği bilinmektedir.
Cephelerdeki düzgün tuğla taş dizisinin ve derzlerin; bu tarihteki çalışmalarda renkli çimento ile
sıvanmak suretiyle teşkil edildiği kaydedilmekle beraber, genel olarak yapının özgün halini
muhafaza ettiği söylenilebilir. Yapının bazı yerlerinde küçük çatlaklar bulunmaktadır, ancak bu
çatlakların taşıyıcı sistem üzerinde ciddi bir hasar oluşturmadığı söylenebilir.
Yapıdaki mevcut bazı çatlaklar
29
3.2.2. Hırka-i Şerif Camii’ne ait Hasar Tespitleri
Caminin bulunduğu bölge genel olarak ön cepheden arka cepheye doğru eğimli olup
arka kısımlarının dolgu zemin üzerinde olma ihtimali mevcuttur. Arka cepheye bakan kısımlarda
Keçeciler Caddesi ve buna dik yol boyunca taş istinat duvarları inşa edilip arkasında dolgu
yapılarak camii bahçesi düzeltilmiştir. Taş duvarların yükseklikleri 5,00 m ile 7,00 m gibi
değerlere ulaşmaktadır.
Yapı 17 Ağustos ve 12 Kasım 1999 depremlerinden etkilenmiş ve taşıyıcı sisteminde
hasarlar meydana gelmiştir.
Yapının ana girişinde sol taraftaki duvarda düşeye yakın diyagonal çatlak ve ayrılma
olduğu, taş duvar örgüsünün uygun yapılmadığı görülmüştür.
Duvarlarda Görülen Diyagonal Çatlaklar
Minarelerin bulunduğu köşelerde, deprem sırasında minelerlerin daha büyük
salınımlar yapması sebebiyle, ana yapıya birleşim bölgelerinde çatlak ve ayrılmalar
belirlenmiştir. Cephede ise çatlak ve ayrılmaların harç ile doldurulduğu görülmüştür.
İki adet merdiven kovalarının köşelerinde, duvarlarla düşey ayrılmalar, basamakla
sehimler, tavanlarında çatlamalar, yer yer sıvalarda dökülmeler tespit edilmiştir.
Bazı duvarlardaki kemerlerin özellikle tepe noktalarında ve kubbelerde çatlak ve
ayrılmalar belirlenmiştir. Ana kubbenin altındaki tek katlı kısımdaki duvarların mermer
kaplamalarında ve büyük pencerelerin alt kısmındaki büyük mermerlerde ayrılmalar, çatlamalar
ve yarılmalar, çökmeler oluştuğu gözlenmiştir. Üst kattaki lavabo ve tuvalet bölümündeki
orijinal mermerlerde çökmeler ve ayrılmalar meydana gelmiştir.
Duvar ile döşemelerin birleşim noktalarında ve pencere üstü kemerlerdeki hasarlar
30
Binanın iki yanında arka kısma ulaşan koridorların dış cephesini teşkil eden döküm
taşıyıcı sistemde farklı oturmalar, çökmeler, düşeyden sapmalar, stabilite bozuklukları olduğu
tespit edilmiştir.
Caminin ön kısmında Keçeciler caddesinde mevcut taş istinat duvarında düşeyde
boydan boya çatlama ve ayrılma meydana geldiği görülmüştür.
Ayrıca yerinde tesbit edilememekle birlikte Marmara depreminden sonra caminin
pencere üstü kemerlerinde de büyük çatlaklar ve yapısal hasarlar meydana geldiği
kaydedilmiştir. Anlaşıldığı kadarıyla cami bir tamirattan geçmiş ve sözkonusu çatlaklar
doldurularak gözden kaybedilmiştir. Bu tamirat çalışmalarında gelişi güzel bir takım
uygulamaların yapıldığı da tesbit edilmiştir. Koruma kurulundaki dosyada bu tamiratlarla ilgili
bir kayıt bulunamamış, yapılan tamiratın niteliği, boyutu ve yöntemi hakkında bilgiye
ulaşılamamıştır. Özgün mimarinin bir kısmının da yapılan bu tamiratta tahrip edildiği
gözlenmiştir.
Tavanlarda meydana gelen hasarlar
Zemin Durumu
Hırka-i Şerif Camii zemini için detaylı bir çalışma Kültür ve Tabiat Varlıklarını Koruma
Kurulu’ndaki dosyada tespit edilmiştir. Muayene kuyuları ve sondajlarla kapsamlı bir zemin
raporu hazırlanmış olup ilerleyen aşamalarda bu raporun önemli kısımları çalışmaya dâhil
edilecektir.
31
4. Yapıların Modellenmesi
4.1. Modelleme Teknikleri
Tarihi yığma yapılar, kalın duvarları, büyük kesitli devasa ayakları, kemerleri ve
kubbeleriyle ağır bir kütleye sahip oldukları için deprem etkisinde genellikle rijit cisim
hareketine benzer bir davranış gösterirler. Bu yapıların kütle ve yükseklikleri nazara alındığında
benzer yükseklikteki çağdaş yapılara göre periyotları oldukça kısadır. Genellikle periyotların T=
0.15 – 0.45 s aralığında değiştiği görülmektedir. [1]
Sözkonusu kısa periyotlarda deprem etkisinin büyük olması ve tarihi yığma yapıların
büyük kütlelerine tesir edecek olan deprem kuvvetlerinin de fazla olduğu düşünülürse, bu
yapıların yer hareketlerinde oldukça büyük riskler taşıdığı söylenebilir. Zamanla taşıyıcı eleman
rijitlikleri ve mukavemetlerinde meydana gelebilecek zayıflıklar, zemine bağlı farklı oturmalar,
çok sayıda deprem etkisine tarih boyunca maruz kalan elemanlar göz önüne alındığında ise riskin
boyutu anlaşılır. Bu risklerin tanımlanıp gerekli inceleme ve araştırmaların yapılarak tarihi
mirasımızın korunması için tedbirler alınması elzemdir.
4.2. Sonlu Elemanlar Metodu (Finite Elements Method)
Sonlu Elemanlar Metodu, genel olarak mühendislikteki sınır değer problemleri için
yaklaşık sonuçlar elde etmeye yarayan bir sayısal hesaplama yöntemidir. [3] Yapı
mühendisliğinde ise Sonlu Elemanlar Metodu (FEM), yapıların 3 boyutlu statik ve dinamik
analizlerine imkân tanıyan, doğrusal ve doğrusal olmayan çözümlemelerin yapılabildiği ve
sonuçların sayısal veya grafik olarak görüntülenebildiği bir analiz metodudur.
Sonlu Elemanlar Metodunun Temel Kavramları
a) Genel bir ф(x,y) değişkeninin bir alanda tanımlanması
b) Alanda üç düğüm noktalı bir üçgen sonlu elemanın tanımlanması c) Üçgen sonlu elemanların birleştirilmesiyle elde edilen alanın sonlu eleman ağı [3]
32
Çubuk eleman kabulünün kullanılamadığı, malzemelerin ve geometrinin çok değişken
olduğu, özellikle eğrilik sahibi elemanların tasarımında ve analiz edilmesinde çok büyük
kolaylıklar sunan sonlu elemanlar metodu, yığma yapıların analizi konusunda da oldukça faydalı,
sıkça kullanılan bir yöntemdir.
Amorf Bir Şeklin Sonlu Elemanlar Yardımıyla İfade Edilmesi
a) Amorf bir şeklin kare 41 adet kare elamanla oluşturulan sonlu eleman ağıyla modellenmesi
b) Sonlu eleman boyutlarını değiştirerek modele yansıtılamayan bölümlerin azaltılması ve modelin hassaslığının artırılması
Sonlu Elemanlar Metodu ile çalışmanın getirdiği kolaylıklar şöyle sıralanabilir:
Eğriliği bulunan, düzgün olmayan geometrilere sahip elemanlar ve amorf yapı elemanları
rahatlıkla modellenebilir.
Elemanlar istenilen boyutta parçalara ayrılarak istenilen hassasiyette sonuçlar elde
edilebilir.
Aynı yapı elemanı içerisinde uygun bir sonlu eleman ağı kullanmak suretiyle farklı
malzeme özellikleri kullanmaya imkân sağlar.
Farklı özelliklere sahip, farklı malzemeden oluşan yapı elemanlarının birleştirilmesine
imkân tanır.
Sınır şartlarını tanımlamak ve kontrol etmek oldukça kolaydır.
Özellikle yığma yapılar gibi birçok elemanın birbirine bağlanması yoluyla oluşturulan
yapı sistemlerinin gerçek yapım tekniğine uygun bir modelleme tekniğidir.
Sonlu Elemanlar Metodu ile yapı sistemlerinin analizinden önce izlenmesi gereken yol
ise genel olarak şöyle sıralanabilir:
Kullanılacak olan sonlu eleman tipleri belirlenir.
Malzeme karakteristikleri tanımlanır.
Sonlu elemanların en, boy, yükseklik ve alan gibi geometrik büyüklükleri belirlenir.
Uygun sonlu eleman ağları oluşturulur.
Sınır şartları tanımlanır.
Yükler tanımlanır [3]
33
Ortasında Boşluk Bulunan Bir Dikdörtgenin Alanın Sonlu Eleman Ağı
Burada modelleme aşaması oldukça kritiktir. Seçilecek sonlu eleman tipleri, büyüklükleri
ve sonlu eleman ağı, problemi iyi tanımlamak zorundadır. Yapı sisteminin davranışını gerçeğe
yakın bir tarzda görmenin yolu, iyi bir sonlu eleman ağı ile taşıyıcı sistemin hesap modelinin
oluşturulmasından geçer. Yoksa yanlış bir model için doğru çözümler yapılmış olabilir.
Sonlu Eleman Ağının Hassasiyeti İle Yaklaşık Sonuçların Yakınsama İlişkisi [3]
Sonlu Eleman Tipleri
Üçgen
Üçgen Eleman
Dörtgen
Dörtgen Eleman
34
Düzgün Dört Yüzlü
3 Boyutlu Dörtyüzlü Eleman
Dörtgen Prizma
Dörtgen Prizma Eleman
Çeşitli Sonlu Eleman Tipleri İle Modellenmiş Bir Şekil
a) Modellenecek alan, b) Üçgen c) Dörtgen ve d) Dörtgen ve Yamuk Elemanlar
35
Hırka-i Şerif Camii – Sonlu Eleman Ağı - Plan
Murat Paşa Camii – Sonlu Eleman Ağı - Plan
36
4.3. Örnek Yapıların Modellenmesi
4.3.1 Murat Paşa Camii Sonlu Eleman Modeli
37
38
39
4.3.2 Hırka-i Şerif Camii Sonlu Eleman Modeli
40
41
42
43
5. Yapıların Analizi
5.1. Tarihi Yığma Yapıların Analiz Yöntemleri
Binaların ve bina türü yapıların deprem hesabında kullanılacak yöntemler; Eşdeğer
Deprem Yükü Yöntemi, Mod Birleştirme Yöntemi ve Zaman Tanım Alanında Hesap
Yöntemleri’dir.
Bu yöntemler tüm binaların ve bina türü yapıların deprem hesabında kullanılabilir.[4]
Tarihi yığma yapıların analiz edilip deprem performansının belirlenmesinden önce
yapının rölövesinin çıkarılması gerekmektedir. Bu mimari rölöve olabileceği gibi sadece
mühendislik hesapları için çıkarılmış olan taşıyıcı sistem rölövesi de olabilir. Fakat yine de her
iki rölöve tekniğinde de yapının taşıyıcı ve taşıyıcı olmayan elemanlarının beraberce gösterilmesi
gerekmektedir. Zira yapının geometrik olarak tanımlanması ve kütlesinin tayin edilmesinde hem
mimari hem de taşıyıcı elemanların tespiti önemlidir.
Yapının geometrik olarak tanımlanmasından sonra taşıyıcı sistemin net olarak tesbit
edilmesi ve geometrisinin belirlenmesi gerekmektedir. Bu aşamada bazı idealleştirmeler yapmak,
analiz sonuçlarının yorumlanabilmesi ve analizin uygun sonuçlar verebilmesi açısından
kaçınılmaz olmaktadır.
Kullanılan malzemeler, malzemelerin mukavemet değerleri ve çeşitli mühendislik
özelliklerinin de uygun test teknikleri ile belirlenmesi gerekir. Çoğu zaman tarihi yapılarda
numune almak mümkün olmadığı için tahribatsız test tekniklerinin kullanılması uygun
olmaktadır. belirlenebilir.
Yapının geçirmiş olduğu depremlerin ve bu depremlerin neticesinde oluşan hasarların
tespiti de dikkatle izlenmesi gereken noktaları işaret eder. Bu sebeple yapının geçmiş hasar
durumları hakkında bilgi sahibi olmak lazımdır.
Zemin özellikleri de detaylı incelenmesi gereken konulardan birisidir. Yapı – zemin
etkileşimli analiz yapabilmek için zemin parametrelerinin tesbit edilmesi, uygun model
verilerinin araştırılması gerekmektedir. Mümkün ise detaylı bir zemin araştırması için
muayene kuyuları açılması, sondaj yapılması suretiyle zemin özelliklerinin belirlenmesi yoluna
gidilir.
5.1. Tarihi Yığma Yapıların Analiz Yöntemleri
5.2. Örnek Yapıların Basit Yaklaşımla Hesabı
5.3. Örnek Yapıların Sonlu Eleman Yöntemiyle Analizi
6. Analiz Sonuçlarının İrdelenmesi, Yöntemlerin Karşılaştırılması
7. İstanbul İçin Belirlenen Senaryo Depremi Altında Örnek Yapıların Deprem
Performansının Belirlenmesi
8. Tarihi Yığma Yapıların Güçlendirilmesi
7.1 Güçlendirme Kavramı
7.2 Güçlendirme Teknikleri
7.3 Örnek Yapıların Güçlendirme Önerileri
8. Sonuç ve Öneriler
44
9. Kaynaklar
Afet Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik, 2007
Aslanapa, Oktay, Türk Sanatı, İstanbul, 1984, s.239
Ayverdi, Ekrem Hakkı, Fatih Devri Mimarisi, İstanbul Fethi Derneği Neşriyatı, İstanbul, 1953, s.
190-192
Celep, Z., Kumbasar N., “Deprem Mühendisliğine Giriş ve Depreme Dayanıklı Yapı Tasarımı”
Fatih Camileri ve Diğer Tarihi Eserler, T.C. Diyanet İşleri Başkanlığı Fatih Müftülüğü, İstanbul
1991, sayfa 125-126
Hutton, D.V., “Fundementals of The Finite Element Analysis” , The Mc-Graw Hill Companies,
2004
Kuran, Aptulla,h İlk Devir Osmanlı Mimarisinde Camii, ODTÜ Mimarlık Fakültesi, Ankara,
1864, s. 90-92.
Tanman, M. Baha Hırka-i Şerif Camii, Dünden Bugüne İstanbul Ansiklopedisi Cilt IV, Kültür
Bakanlığı ve Tarih Vakfı Ortak Yayını, İstanbul 1994, sayfa 68-69
Tanman, M. Baha, Murat Paşa Külliyesi, Dünden Bugüne İstanbul Ansiklopedisi, c.5, Kültür
Bakanlığı ve Tarih Vakfı Ortak Yayını, İstanbul 1994, s. 518-519
Yıldırım, H. T. Öztürk, Hırka-i Şerif Camii’nin Mevcut Durumu Hakkında Ön Teknik Rapor
İstanbul Teknik Üniversitesi, İnşaat Fakültesi, 2003.02.048 Sayı, 2003