AHŞAP TAŞIYICI SİSTEMLİ TARİHİ CAMİLERİN ...Sistem aks modeli oluşturulduktan sonra ahşap sütunların tanımlanmasında ilk olarak sütun kesitleri tanımlanmıştır (Şekil

AHŞAP TAŞIYICI SİSTEMLİ TARİHİ CAMİLERİN GÜÇLENDİRİLMESİNE YÖNELİK BİR DURUM ÇALIŞMASI

A CASE STUDY FOR RETROFITTING HISTORICAL MOSQUES WITH TIMBER

BEARING SYSTEM

Alper ÇELİK1 ve Furkan BİRDAL2

ÖZET

Geçmişten günümüze gelen en eski yapı malzemelerinden biri olan ahşap, Türk mimarisinde yaygın olarak kullanılmıştır. Bunun en güzel örneklerinden biri ahşap taşıyıcı sistemli tarihi camilerdir. Orta Asya mimarisi özelliklerini taşıyan bu tip camiler Türk-İslam medeniyetlerinde yaygın olarak inşa edilmiştir. Literatürde Ters T tipi yapı olarak adlandırılan bu camiler ülkemizde oldukça fazladır. Bu çalışma kapsamında Kayseri merkezinde bulunan ahşap taşıyıcı sistemli tarihi Yanıkoğlu Camisinin gerekli izinler alınarak yerinde detaylı incelenmesi yapılmıştır. Bu inceleme neticesinde cami statik ve mimari olarak modellenmiştir. Tüm detaylar ele alınarak oluşturulan düşey yüklere bağlı statikmodel analizi neticesinde bu tip camilerin özgünlüğünü bozmadan güçlendirilebilmesine yönelik önerilerde bulunulmuştur. Çalışmamız ile geçmişten günümüze miras kalan ahşap taşıyıcı sistemli camilerin gelecek nesillere de aktarılabilmesi hedeflenmiştir.

Anahtar Kelimeler:Tarihi Yapılar,Ahşap Taşıyıcı Sistem,Statik Analiz, Güçlendirme

ABSTRACT

Wood, one of the oldest building material from past to present, has been widely used in Turkish architecture. One of the best example is the wooden bearing historical Mosques. These types of Mosques, which have the characteristics of Middle Asia, have been widely constructed in Turkish-Islamic civilizations. These Mosques which are called inverse T type structure in the literature, are also quite large in our country. Within the scope of the study, historical Yanıkoglu Mosques located in the centre of Kayseri, was taken in to consideration and detailed inspected. As a result of the inspection, the mosque was modeled as a statically and architectural. On the bases of the static model analysis due to vertical loads, retrofitting proposals have been made to strengthened these types of structures without ignoring originality. It is aimed and wanted to the project, these types of cultural inheritance from past to present able to safely transmit further generation.

Keywords: Historical Structures, Wood Bearing System, Statically Analysis, Retrofitting

GİRİŞ

Anadoluda ahşap sütunlu cami inşası ilk olarak 13. yüzyıl başlarında görülmüştür. Büyük Selçuklu ve Gazneli devirlerinde yaşatılan bu mimari ve statik tasarım Anadolu Selçuklu, Beylikler ve Osmanlı İmparatorluğu devirlerinde de devam etmiştir. Anadolu da bu tarz camiler oldukça yaygındır.Ahşap sütunlu camilerin statiğidiğer camilerden farklı olarak, çatının ve çatıyı taşıyan sütunların ahşap olması ile ön plandadır. Günümüzde restorasyonu ve güçlendirilmesi önem arz eden bu tip tarihi camilerin, bilgisayar programları yardımıyla mimari ve statik açıdan modellenmesi, analiz edilmesi, depremsellik açısından incelenmesi ve özgünlüğünü bozmadan güçlendirilmesi oldukçaönemlidir. Bu kapsamda literatürdeki çalışmalar sınırlıdır.

1 İnşaat Mühensiliği 4.Sınıf Öğrencisi, Erciyes Üniversitesi, Kayseri, [email protected] 2İnşaat Yüksek Mühendisi (Dr), Kayseri, [email protected]

Uluslararası Katılımlı 6. Tarihi Yapıların Korunması ve Güçlendirilmesi Sempozyumu / 2-3-4 Kasım 2017

289

Mevcutçalışmalar genellikle bu tip camilerin mimari olarak incelenmesini kapsamaktadır. Statik açıdan bu camilerin modellendiği ve analizlerinin gerçekleştirildiğiçalışmalar yok denecek kadar azdır. Literatürde; Akan Er, A., tarafından (2010) yayınlanan çalışmada örnek olarak Ankara’da bulunan Ahi Elvan camisi SAP 2000 programında sonlu elemanlar yöntemi ile analiz edilmiştir. Çalışmada bu tip yapıların bu yöntemle statik olarak modellenip deprem davranışlarının incelenmesi gerektiği önemle vurgulanmıştır. Bayraktar, A., (2005) yayınladığı makalede tarihi yığma yapıların dokusu korunarak çekme gerilmelerini karşılayacak güçlendirme yöntemlerini araştırmıştır. Çalışmada tarihi yapıların genel olarak düşey yük kapasiteleri açısından sorun yaşanmadığı ancak yanal yük etkisinde hasar görebildikleri vurgulanmıştır. Makalede bütün taşıyıcı sistem elemanları ve malzeme özellikleri ayrı ayrı ele alınmıştır.Arun, G., (2005) yaptığı çalışmada yığma kargir yapıların davranışını incelemiştir. Çalışmada bir yığma yapının güçlendirilmesinden önce malzeme özelliklerinin bilinmesinin önemi vurgulanmıştır. Ayrıca çalışmada geleneksel yapı tekniklerinden de yararlanmak gerektiği belirtilmiştir. Bayraktar, A., vd.(2013) gerçekleştirdikleri kapsamlı çalışmada tarihi bir caminin ve minaresinin dinamik parametrelerini belirlemişlerdir. Çalışmada tarihi yapıların kültürel değerlerin geçmişten geleceğe aktarılmasını sağlayan varlıklar olduğu belirtilmiştir. Bunun için bu yapıların onarım ve güçlendirilmesinin önemi vurgulanmıştır. Çalışmada ahşap taşıyıcı sistemli bir cami incelenmiştir. Geliştirilmiş frekans tanım alanında ayrıştırma yöntemi ile yapının doğal frekansları, mod şekilleri ve bu modlara ait sönüm oranları belirlenmiştir. Doğangün, A., vd.(2005) geleneksel ahşap yapıların deprem performanslarını incelemişlerdir. Çalışmada ahşabın dünyanın en eski yapı malzemelerinden olduğunu gelişmiş ülkelerde sürekli olarak kullanılmasına rağmen ülkemizde son kırk yılda kullanılmadığını belirtmişlerdir. Deprem riski yüksek olan ülkemizde ahşap yapıların can güvenliği ve ekonomiklik açılarından önemli olduğu belirtilmiştir. Literatür özetinden görüleceği üzere tarihi yapılar üzerindeki çalışmalar genellikle bu yapıların yanal yük etkisi altındaki davranışlarına yönelik olmuştur. Ancak bu etkinin doğru bir şekilde incelenebilmesi için yapıların tüm detayları dikkate alınarak modellenmeleri önem arz etmektedir. Bu modellemede hem mimari hem de statik aşamaları içermektedir. Tarihi yapıların incelenmesinde ilk olarak yerinde yapılan röleve çalışmaları büyük önem arz etmektedir. Taşıyıcı sistem detayları ölçümlerle ve çizimlerle belirlenmelidir. Statik modelleme öncesinde ise bu ölçümlere bağlı olarak mimari modellemenin yapılması gerekmektedir. Mimari modelleme ile yapının inşa aşamaları ve detayları daha iyi anlaşılabilmektedir. Çünkü bu tip yapıların taşıyıcı sistem detayları günümüz inşa sisteminden tamamen farklıdır. Yerinde yapılan incelemelerde de her detayın anlaşılabilmesine imkân bulunmamaktadır. Bu açıdan da mimari modelleme oldukça önemlidir. Mimari modelleme ile detayları ortaya konulan sistem statik olarak daha gerçekçi modellenebilecektir. Sonlu elemanlar modelleme yaklaşımında taşıyıcı sistem elemanları için çubuk ve alan tanımı ile farklı kabuller yapılabildiği gibi, gerçek katı model yaklaşımı da kullanılabilmektedir. Ancak burada analizin kararlılığı önemli bir parametredir. Farklı kontrol mekanizmaları ile analizin doğruluğu denenmelidir. Aksi durumda gerçekçi olmayan sonuçlar elde edilebilecektir (Şekil 1).

Şekil 1. Yanıkoğlu Camisi, Mimari Modeli ve Statik Modeli

YAPININ GENEL ÖZELLİKLERİ

Yanıkoğlu Camii iç kısmı 10.55 m x 12.29 m plan boyutlarına sahiptir. Cami, içerisinde 4, dışında 4 olmak üzere 5.3m yüksekliğinde toplam 8 ahşap sütün üzerinde inşa edilmiştir. Cami plan görünümü Şekil 2-1’de verilmiştir. Şekil 2-2’de cami içi ahşap taşıyıcı sistem görülmektedir. Cami içi döşeme altı yüksekliği 6.4m olarak ölçülmüştür. Ahşap sütunlar üzerinde 245 mm yüksekliğinde 2140 mm


290

genişliğinde sütun ortasına basan ahşap guseler bulunmaktadır. Guseler üzerinde ise cami kapısında mihraba doğru uzanan 325mm yüksekliğinde ahşap kirişler bulunmaktadır.

Bu kirişler cami dışında taş duvarların üzerini çepeçevre saran kirişlere oturmuştur. Bu kirişler üzerinde ise cami döşemesini taşıyan enine yaklaşık 180-190 mm çapları arasında değişen 300 mm aralıklarla enine dairesel ahşap kirişler bulunmaktadır. Enine dairesel kirişler ise cami dışı taş duvarlar üzerindeki kirişlere mesnetlenmektedir. Bu sistem üzerine cami döşemesi inşa edilmiştir. Cami dışında 1100 mm kalınlığında taş duvar bulunmaktadır. Cami döşemesi ahşap sütunlar ile cami dışındaki taş duvarlara taşıtılmaktadır. Taş duvarlar sıfır kotundan 2.64 m yüksekte bulunan 100mm yüksekliğinde ahşap hatıl üzerine oturmaktadır.

Şekil 2. Cami Plan Görünümü ve ahşap taşıyıcı sistem

Cami dışı ise 4.36 m x13.69m plan boyutlarındadır. Dışarıda da 4 ahşap sütun bulunmaktadır. Ahşap sütunların her birinin üzerinde guseler mevcuttur. Guselerin üzerine ise ahşap kiriş oturulmuştur. Bu ahşap kiriş üzerinde çapları 180-190 mm arasında değişen 30 adet enine dairesel kiriş bulunmaktadır. Cami dışı tavan döşemesi bu kirişler ile taşıtılmaktadır. Bu kirişler cami giriş kapısı üzerindeki taş duvar üstündeki kirişe mesnetlenmektedir. Cami röleve çalışmasında yukarıda belirtilen tüm mimari ve statik detaylara ilişkin ölçüler dijital uzunluk ölçer yardımı ile alınmıştır.

MİMARİ DETAYLAR

Yanıkoğlu Camisinin mimari modeli, yapının yerinde alınan ölçüm ve resimleri kullanılarak Sketch-Up ver.2016 paket programı ile oluşturulmuştur.Yapı yüksekliği (tavan-alt döşeme arası) 6,409 m dir. Yapının oturum alanı 189.347 m2 dir. Cami içerisinde X ve Y yönlerinde 3 er açıklığı bulunmaktadır. Cami dışında ise X yönünde 5, Y yönünde 1 açıklık mevcuttur. 4 içerde 4 dışarıda olmak üzere toplamda 8 adet ceviz ağacından ahşap sütun bulunmaktadır. Cami klasik Osmanlı mimarisine göre küçük kesme taşlardan inşa edilmiş olup ters T planlı camiler arasında yer almaktadır. Caminin mimarisinde ilk olarak ahşap taşıyıcı sistem modellenmiştir (Şekil 3-1). Ahşap taşıyıcı sistemin mimari modelinde sütun, guse, ana kiriş, dairesel kiriş imalatları sırasıyla oluşturulmuştur. Cami onarım çalışmaları aşamasına tanık olan ahaliden öğrenildiği üzere dairesel kirişlerin direkt taş üzerine değil taşın üzerinde bulunan ve kesme taş sistemi çepeçevre saran ahşap kirişler üzerine oturduğu tespit edilmiştir.Bunun sebebinin, taşın üzerinde direkt ahşap bir kirişin oturtulması durumunda yıllara bağlı olarak iki farklı malzemenin birbirini çürüteceği ve cami statiği açısından da problem teşkil edeceği olduğu anlaşılmıştır. Ancak dairesel kirişlerin direkt olarak ahşap ana kirişlere oturması durumunda aynı cins iki malzemenin temasının uzun ömürlü olacağı belirlenmiştir. Dairesel kirişlerin duvardan duvara tek parça olup olmadığının detaylı incelenmesinde ise kirişlerin üç açıklıkta ayrı ayrı kademeli imal edildikleri belirlenmiştir.Bu modelleme işleminin ardından cami üst döşeme

(1) (2)


291

kaplamasının incelenmesi ve mimari olarak modellenmesi aşamasına geçilmiştir (Şekil 3-2). Yapılan görüşmeler ve incelemeler neticesinde cami üstü ahşap kaplamının üzerinde yaklaşık 60 cm kalınlığında toprak bir örtü olduğu anlaşılmıştır.

Bu toprak örtü detayının modellenmesi aşamasından önce yaptığımız incelemelerde cami üst döşeme imalatında döşeme tahtası yerleştirilmeden önce sistemin üzerine çapraz ahşap gergi çubuklarının teşkil edilmiş olduğu anlaşılmıştır. Bu çubukların günümüz betonarme döşeme sistemlerinde yerleştirilen döşeme donatısı ile aynı vazifeyi görebileceği düşünülmüştür (Şekil 3-3). Ayrıca bu çubuklar sayesinde döşemenin lokal deformasyonlar yapması önlenmiştir. Bununla birlikte sistem elemanları arasında bağlantıyı güçlendirerek yanal rijitliğede katkı sağladığı kaçınılmazdır. Cami giriş kapısı dışındaki, 4.3m açıklığında bu bölümde 4 adet ahşap sütun, 30 adet dairesel ahşap kiriş bulunmaktadır. Cami içi ana ahşap kirişlerin bu duvar üzerine teşkil edilmiş guselere oturduğu belirlenmiştir. Cami dışı dairesel kirişlerin ise bu duvar üzerine yerleştirilmiş ana bir kirişe bastığı tespit edilmiştir.Ana kirişlerin asma kat üzerindeki kısımlarında gözle görülür bir sehim olduğu tespit edilmiştir. Ancak bu detaya statik modelleme kısmında yer verilecektir. Mimari modelleme kısmında cami inşa detaylarına yönelik aşamalar büyük ölçüde anlaşılmıştır (Şekil 3-4). Statik modelleme içinde önem arz eden taşıyıcı elemanların birleşim detaylarına ilişkin gözlemler dışında bir bilgiye ulaşılamamıştır. Gözlemlerimiz neticesinde eleman birleşimlerinde kesinlikle çivi vb. bir malzemenin kullanılmadığı tespit edilmiştir. Genel olarak elemanların birbiri üzerine oturtulduğu görülmüştür. Ahşap sütunların, üzerlerindeki guselere geçmeli olduğu düşünülmektedir. Bununla birlikte dairesel kirişlerin ise uçları düzleştirilerek karşı taraftaki bir ahşap plaka içerisinden geçtiği tespit edilmiştir.

Şekil 3. Mimari Modelleme Aşamaları

STATİK MODELLEME VE DÜŞEY YÜKLERE BAĞLI ANALİZ

Statik modelleme; malzeme özelliklerinin tanımlanması, ahşap taşıyıcı sütunların modellenmesi, ahşap taşıyıcı sütunların kesit özelliklerinin tanımlanması, sütunlar üzerindeki guselerin modellenmesi,ahşap ana kirişlerin modellenmesi,asma katın modellenmesi, dairesel kirişlerin modellenmesi, tavan döşemesinin ve gergi çıtalarının modellenmesi, kesme taş duvar sisteminin ve pencere boşluklarının modellenmesi, yüklerin ve sınır şartlarının tanımlanması, aşamalarından oluşmaktadır. Analiz için SAP 2000 v15 paket programı kullanılmıştır. Sonlu elemanlara dayalı modellemeyi içeren programda, bazı elemanlar çubuk olarak, bazı elemanlar ise katı model olarak tanımlanmıştır.Modelde iki tip malzeme bulunmaktadır. Bunla ahşap ve kesme taş imalatlarıdır. Bu iki tip malzemenin mekanik özelliklerinin tanımlanmasında literatürdeki çalışmalardan faydalanılmıştır. Cami restorasyon çalışmalarında görev alan yetkililerle yapılan görüşmelerde cami ahşap taşıyıcı sistemi malzemesinin ceviz ağacı olduğu tespit edilmiştir.Cami taşıyıcı sisteminden örnek alma imkanımızın bulunmamasından dolayı Çagatay, K., vd. tarafından (2011) yayınlanmış olan “Çeşitli Masif Ağaç

(1)

(3)

(2)

(4)


292

Malzemelerin Bazı Fiziksel ve Mekanik Özelliklerinin Belirlenmesi” başlıklı makaleden yararlanılmıştır.Ceviz ağacının mekanik özelliklerini içeren tablo aşağıda verilmiştir (Tablo 1-Şekil 4).

Tablo 1. Ceviz Ağacı Mekanik Özellikleri Ceviz Ağacı Mekanik Özellikleri

Birim hacim ağırlık 6100 N/m3

Elastisite modülü 9125 N/mm2

Basınç dayanımı 55.69 N/mm2

Kesme dayanımı 18.08 N/mm2 Çekme dayanımı 72.82 N/mm2

Tablo 2. Taş duvar Mekanik Özellikleri Taş Duvar Mekanik Özellikleri

Birim hacim ağırlık 24000 N/m3

Elastisite modülü 450 N/mm2

Basınç dayanımı 0.9 N/mm2

Kesme dayanımı 18.08 N/mm2

Green, D. W., vd. yaptıkları çalışmada ceviz ağacının poisson oranının 0.495 civarında olduğunu belirlemişlerdir.Cami ahşap taşıyıcı sisteminin mesnetlendiği kesme taş imalatı için kesme taşın mekanik özellikleri tanımlanmıştır. Akan, A., makalesinde harç ile birlikte taş duvarın mekanik özelliklerini Tablo 2 ‘deki değerler şeklinde vermiştir.

Şekil 4. Gerilme – Şekil Değiştirme Eğrisi

Sistem aks modeli oluşturulduktan sonra ahşap sütunların tanımlanmasında ilk olarak sütun kesitleri tanımlanmıştır (Şekil 5-1). Sütun çapları 384 mm olarak yerinde ölçülmüştür. Sütunlar çubuk eleman olarak tanımlanmıştır. Cami içi 390x2450x245 mm, cami dışı 1710x390x245 mm boyutlarına sahip guseler katı model olarak sütunlar üzerine yerleştirilmiştir. Burada guseler her yönde 6 adet sonlu elemana ayrılmıştır. Ana ahşap kirişler katı modelleme yaklaşımı ile oluşturulmuştur. Guseler üzerine bu kirişler tanımlanmıştır. Yük aktarımı sağlanacak şekilde sonlu elemanlara ayrılmışlardır. Guseler üzerindeki ana kirişler mihrap tarafındaki başka bir ahşap ana kiriş üzerine oturmaktadır. Bu kiriş de katı model olarak oluşturulmuştur. Bu şekilde cami içi ana kirişler tamamlanmıştır.Mimari modelleme kısmında detaylı verildiği üzere cami içi ana kirişler cami kapısı üzerinde duvar üzerine mesnetlenmiş guselere oturmaktadır. Bu detaya modelde yer verilmiştir. Cami dışında ise sütunlar üzerinde bulunan guselere ana ahşap bir kiriş teşkil edilmiştir. Cami kapısı üzerinde de duvara mesnetlenmiş ahşap bir kiriş mevcuttur. Mimari model aşamalarına riayet ederek bahsedilen bu detaylar statik model içerisinde birebir katı modelleme ile oluşturulmuştur (Şekil 5-2). Mimari detay bölümünde de verilmiş olan asma kat statik model içerisinde tanımlanmıştır. Camide yapılan incelemelerde asma kat üzerine mesnetlenmiş iki adet payanda bulunmaktadır. Camide ana ahşap kirişlerin asma kat üzerine gelen kısımlarında sehimler mevcuttur. Bu deformasyonu ortaya çıkaran nedenleri araştırabilmek için bu detaya statik modelde yer verilmiştir. Asma kat cami içerisinde 200x200 mm kesit boyutlarına sahip ahşap sütunlara basmaktadır. Diğer kenarı ise cami giriş kapısı üzerindeki taş duvara mesnetlidir. Yaklaşık 150 mm kalınlığında ahşap malzemeden üretilmiştir. Bu kat üzerinde ana ahşap kirişi destekleyen iki adet ahşap payanda bulunmaktadır. Dairesel kirişlerin modellenmesinde mimari detaylara birebir riayet ederek 180mm çapındaki elemanlar statik modelde çubukeleman olarak tanımlanmıştır.Cami dışı 360 mm çapındaki kirişlerde statik model içerisinde çubuk eleman olarak tanımlanmıştır.Cami içi tavan döşemesi altında 30x30 mm boyutlarında çıtalar bulunmaktadır. Döşeme bu çıtalar üzerine teşkil edilmiştir. Bu çıtaların üzerine 150 mm kalınlığında ahşap döşeme modellenmiştir. Tavan döşemesi alan olarak tanımlanmıştır. Alanlar x ve y yönlerinde yük aktarımını sağlayacak şekilde belirli sonlu elemanlara ayrılmıştır.Mimari model kısmında detaylı şekilde verildiği üzere çatıda 60 cm kalınlığında toprak örtü bulunmaktadır.Bu örtü çatı döşemesine yayılı yük olarak


293

aktarılmıştır. Yapılan hesap neticesinde toprağın birim hacim ağırlığı 1.6 ton/m3 olarak alındığında 135 ton bir yük bulunduğu belirlenmiştir. Bu değerin çatı döşemesine yayılı yük olarak 0.95 ton/m2 yayılı yüke denk geldiği hesaplanmıştır.

Cami ahşap taşıyıcı sistemi 110 cm kalınlığında kesme taş duvar üzerine mesnetlenmektedir (Şekil 5-3). SAP 2000 programı alan (area) tanımlama özelliğini kullanarak bu imalat modellenmiştir. Cami kesme taş imalatında 2.6 m kotunda ahşap hatıl bulunmaktadır. Bu detayda statik modelde dikkate alınmıştır. Alanlar yeterli sayıda küçük sonlu elemanlara ayrılmıştır. Bu işlemde yük aktarımının doğru şekilde olmasına dikkat edilmiştir.Mimari modele uygun olarak pencere ve kapı yerlerindeki sonlu elemanlar silinmiştir.Modelde ahşap ve kesme taşın ağırlığı, malzemelerin birim hacim ağırlıkları kullanılarak hesaplanmaktadır. Dolayısıyla bu ağırlıklar otomatik olarak dikkate alınmaktadır. Sisteme sadece çatı döşemesi üzerinde bulunan yük alana yayılı yük olarak verilmiştir. Bu yayılı yükün değeri 0.95 ton/m2 olarak hesaplanmıştır. Temel ise radye temel gibi düşünülerek modellenmiştir. Modelde yay tanımına bağlı zemin yatak katsayısı 2000 ton/m3 olarak bölge için dikkate alınmıştır. Burada amaç gerilme yoğunluğunun hangi bölgelerde olduğunu tespit etmek olarak belirlenmiştir. Temel malzemesi özellikleri zeminin kaya olduğu düşünülerek belirlenmiştir.Temelin oluşturulmasında alan tanımlaması yapılmıştır. Alanlar küçük sonlu elemanlara ayrılmıştır.Her bir düğüm noktasının sadece düşey deplasman yapabilmesi ve diğer iki yönde dönebilmesi için yay tanımlaması yapılmıştır. Zemin yatak katsayısı sonlu eleman alaını ile çarpılarak yay sabiti olarak tanımlanmıştır. Bu davranışı yansıtmak için özel mafsal tanımlaması yapılmıştır.Analiz öncesinde modelin tüm detayları tamamlanmıştır (Şekil5-3).

Şekiller 5. Statik Modelleme Aşamaları

Analiz ve Sonuçlar Model, taşıyıcı sistem ve temel detayları tamamlandıktan sonra sadece düşey yükler altında, elemanlar birbirine tam rijit bağlantılı olarak analiz edilmiştir. Analiz sonuçları eleman ve sistem bazında ayrı ayrı incelenmiştir. İlk olarak sütunlara gelen yüklere bakılmıştır.Şekil 8-1 ‘de görüleceği üzere cami içi ön sol sütuna 55.2 kN, ön sağ sütuna 54.4 kN, arka sol sütuna 115.4 kN, arka sağ sütuna 115.3 kN yük bulunmaktadır. Bu değerler arka sütunların ön sütunlara göre iki kat daha fazla yük taşıdığını göstermektedir. Dolayısıyla bir güçlendirme çalışmasında arka sütunlara daha fazla önem verilmelidir. Cami dışında ise kenarlardaki sütunlar 63 kN ve 59.55 kN, ortadaki sütunlar ise 97.5 kN ve 112.4 kN yük taşımaktadır. Burada da orta sütunlar kenar sütunlara göre yaklaşık iki kat daha fazla yük taşımaktadır. Dolayısıyla orta sütunlara daha fazla dikkat etmek gereklidir.Sütunların üzerine oturan ana kirişler incelendiğinde cami içi taş duvarlar üzerine gelen kirişlerde maksimum 5 mm deplasman olduğu görülmektedir.Toprak yükünün cami döşemesi üzerinde tamamen yayılı olduğu kabulü ile yapılan analizde, cami içi üst kottaki orta kirişlerde mevcut durumda gözlenmeyen 20 cm deplasman olduğu görülmüştür.Ancak mevcutta bu kısımda, statik modelde belirlenen deplasman kadar bir deformasyon gözlenmediği için, orta kısımda toprak yükün diğer kısımlara göre daha az olduğu anlaşılmıştır.Bununla birlikte cami içi tavan döşemesinin kademeli olduğu, toprak örtünün kenar açıklıklar üzerinde çok daha fazla bulunduğu anlaşılmıştır (Şekil 6). Model, yeni duruma göre tekrar revize edilerek analiz edilmiştir.İkinci statik analizde deplasman değeri, 7 cm’ e düşmüştür. Gözlemlerimizde cami iç açıklık kirişlerinde bu düzeyde deplasman gözlenmiştir (Şekil 7).

(3) (1) (2)


294

Şekil 6. Kademeli Cami İçi Tavan Döşemesi Şekil 7. İç Açıklık Kirişlerindeki Deplasman

Cami dışı çatı döşemesi ise 4 sütunun taşıması nedeniyle oldukça rijittir. Çatı döşemesi altındaki çıtalara gelen eksenel yükler ayrı ayrı incelenmiştir. Çıtalara kenar açıklıklarda 500-2000 N arasında eksenel yük gelirken, orta açıklıktaki çıtalara 30000 N değerine kadar eksenel yük gelmektedir. Bu durum çıtaların sistem içerisinde eksenel yük aktarımı sağladığını göstermektedir. Ancak çıtalarda çekme ve basıncın oluştuğu göz ardı edilmemelidir. Ahşap basınca dayanıklı bir malzemedir. Ancak çekme durumunda birleşim detayları önem arz etmektedir. Statik modeldeki çatı döşemesi analiz sonuçları değerlendirildiğinde orta açıklığın diğer açıklıklara göre çok daha riskli olduğu anlaşılmaktadır. Camide orta açıklık üzerindeki kirişlere payanda eklenmesi ve orta kirişlerde görülen sehimin tespit edilmesi orta açıklığın gerçek imalatta da risk taşıdığını desteklemektedir.Statik analiz sonucunda yük değerlerisimetrik çıkmıştır. Bu durum çubuk ve katı model karışımı elemanlardan oluşan modelin doğruluğunu gösteren bir parametredir. Bu kapsamda asma kat incelendiğinde asma katın oturduğu kolonlara yaklaşık 850 N yük geldiği görülmektedir. Ayrıca asma kat üzerinde teşkil edilmiş olan payandalara da 1200 N yük gelmektedir.

Şekil 8. Statik Analiz Sonuçlar

Asma kat üzerine payandaların bastığı bölgede ise gerilme diğer kısımlara göre daha fazladır.Kesme taş duvar üzerindeki gerilme dağılımı incelendiğinde bazı kısımlarda ahşap sistemden gelen yük dağılımına bağlı olarak çekme gerilmesi oluştuğu ancak büyük oranda basınç gerilmesinin meydana

(1)

(2) (3) (4)


295

geldiği görülmektedir. Bu durum cami taş duvarlarında bir güçlendirme çalışması yapılacaksa çekme etkisinin de göz ardı edilemeyeceğini göstermektedir.

Eğer bu etki göz ardı edilirse harcın dayanımı, taşın dayanımından düşük olduğu için duvarda ciddi açılmalar oluşabilecektir. Temelde ise gerilme dağılımı incelendiğinde taş duvarın bastığı hat ile diğer kısımlar arasında alt ve üst yüzeylerde ters işaretli gerilmeler oluştuğu görülmektedir (Şekil 8-2, Şekil8-3, Şekil 8-4). Analizlerimizde temel radye gibi düşünülmüştür.Yapının toplam ağırlığı z=0 kotuna atanan mesnetlere gelen yük değeri toplanarak sadece üst yapı ağırlığı (temel hariç) 10634.6 kN olarak bulunmuştur.

GÜÇLENDİRME ÖNERİLERİ Yanıkoğlu Camii mimari ve statik modelleme çalışmalarında elde edilen sonuçlara göre, caminin gelecek nesillere güvenli ve özgünlüğünün bozulmadan aktarılabilmesi için statik analiz sonuçlarımıza bağlı olarak aşama aşama önerilerde bulunulmuştur. Her aşama için farklı bir güçlendirme yaklaşımı belirlenmiştir. Temel Sistemi ve Temel Oturması Yanıkoğlu Camisinde yerinde yapılan incelemelerde temel sisteminin görülmesi mümkün olmamıştır. Cami taşıyıcı sistemi statik açıdan temel oturmalarına karşı çok hassastır. Çünkü sütunlar altında meydana gelebilecek bir oturma taşıyıcı sistemi doğrudan etkileyecektir. Bununla birlikte kesme taş duvar imalatı altında oluşabilecek bir oturma durumunda ise taşıyıcı sistemde ilave kesit tesirleri ve deformasyonlar meydana gelebilecektir. Yanıkoğlu camii ile eş zamanlı incelenen ahşap taşıyıcı sistemli Emir Sultan Camisinde böyle bir durum gözlenmiştir. Sütunlar arasında yaklaşık 10 cm lik bir oturma farkının oluştuğu bu camide tespit edilmiştir. Sütunlar arasındaki oturma farkı bir sütunun diğerine göre daha fazla yük taşımasına sebep olmuştur. Bunun neticesinde yeni yük dağılımına göre fazla yük taşıyan sütunda 1 cm ‘den fazla yarılmalar görülmüştür (Şekil 9).

Şekil 9. Sütünlardaki Yarılmalar

Bu durumun oluşmasında önemli faktörlerden biri temel sistemidir. Dolayısıyla bu tip camilerde üst yapıda bir güçlendirme çalışması öncesinde temel sistemi detaylı şekilde tespit edilmelidir. Temelde sütun altı pabuçların güçlendirilmesi önemlidir. Statik analiz bölümünde görüleceği üzere temel sistemi radye olarak düşünüldüğünde (temel sistemi gerilme dağılımını görebilmek için) farklı gerilme türlerinin oluşacağı aşikârdır. Bu sebeple temelde çekme gerilmelerini karşılayacak ilave donatılandırmaya ihtiyaç olabilecektir. Sütun Sistemi ve Yükler Statik modelde görüleceği üzere cami içerisinde kapı tarafında yakın olan sütunlara öndeki sütunlara göre yaklaşık 2 kat daha fazla yükün geldiği görülmektedir. Dolayısıyla muhtemel bir sütun güçlendirmesinde bu sütunlara daha fazla önem verilmelidir.Ayrıca bu durum bu sütunlar altındaki temel pabuçları içinde önemlidir. Cami dışında ise ortada kalan sütunlar kenar sütunlara göre 2 kat daha fazla yük taşımaktadır. Aynı durum cami dışı sütunlar içinde geçerlidir.


296

Yaptığımız araştırmalarda, eğer herhangi bir değişikliğe maruz kalmamış ise bu tip camilerdeki sütunların en az 400 yıllık olduğu belirlenmiştir. Dolayısıyla bu sütunlar önemli bir tarihi mirastır. Bu elemanlardaki deformasyonlar taşıyıcı sistemin bütününü etkileyecektir. Ağaç anizotropik lifli bir malzemedir. Liflerin yönü taşıyıcılık açısından oldukça önemlidir. Eksenel yük taşıyan lifler ise basınca oldukça dayanıklıdır. Ancak malzemede bir yorulma etkisi göz ardı edilmemelidir. Sütunlarda farklı yapı malzemeleri kullanılarak fiziksel ve kimyasal özellikler korunabilecektir. Mevcut durumda bu uygulama yapılmaktadır. Bununla birlikte belirli aralıklarla yarılma gözlenen kısımlara ahşap dokusuna uygun kelepçe uygulaması ile sütunların dayanımı arttırılabilecektir.. Kirişler Sistemi ve Sehimler Şekil 2-1 ‘de gösterilen ve açıklık değeri 4.13m olan orta kısmın deplasmanlar açısından en kritik açıklık olduğu statik analiz sonucu belirlenmiştir.Ancak bu durumun oluşmasında çatı yükü en etkili parametredir. Çatı yükü olarak 9.5 kN/m2 yayılı yükü kullanıldığında orta açıklıktaki kirişlerde 20 cm ‘e kadar gerçekci olmayan aşırı bir deplasman oluşacağı statik modelde gösterilmiştir. Ancak çatı döşemesinde düz bir yüzey elde etmek ve izolasyon için uygulanan toprak örtünün orta açıklıkta kenar açıklığa göre daha az olduğu kabulü ile yapılan ikinci statik analizde deplasman değeri, 7 cm’ e düşmüştür. Bu sonuç orta açıklıkta daha az toprak yükü bulunduğunu ispat etmiştir. Ancak orta açıklığın risk faktörünün yüksek olduğu gerçeğini ortadan kaldırmamaktadır.Yanıkoğlu Camisinde orta açıklık ana kirişlerin asma kat üzerine gelen kısımlarında sehimler gözlenmiştir. Bununla birlikte kirişlerin yekpare olmaması (parçalı imalat) sehimin oluşmasında önemli bir etkendir. Bu kapsamda her ne kadar sütunlar üzerinde birleştirilmiş olsa da, parçalı ahşap kirişlerin bağlantı bölgelerinde önlem alınmalıdır. Ahşap payanda seçeneği hem mimari açıdan hem de statik açıdan uygun bir çözümdür. Asma kata mesnetlenecek payanda ile camiye ilave bir alanda sağlanmış olacaktır. Bu uygulama Yanıkoğlu Camisinde mevcuttur. Ancak diğer bu tip Camilerde yaygın değildir. Sütunlarda olduğu gibi kirişlerde de farklı tekniklerle ağacın fiziksel ve kimyasal özellikleri iyileştirilmelidir. Malzeme yorulma etkisi ahşap kirişlerde daharisklidir. Eğilme etkisine maruz kirişlerin alt kısımlarına bu etkiye karşı mukavemeti arttıracak plaka şeklindeki uygulamalar mimari görünümü bozmadan tercih edilebilir. Çatı Döşemesi Sistemi ve Çatı Yükü Çatı sistemi içerisinde en önemli detayın çatı üzerindeki toprak örtü olduğu kanaatine ulaşılmıştır. Yapının toplam ağırlığı 10634.6 kN hesaplanmıştır. Toprak örtünün ağırlığı ise 1350 N olarak bulunmuştur. Toprak örtü yapı ağırlığının %12 ‘sine denk gelmektedir. Ancak yapıya sonradan kırma çatı uygulaması yapılmıştır. Böyle bir tarihi yapıda taşıyıcı sistemde deformasyonlar ve zorlanmalar mevcut ise ilk olarak çatı yükünün azaltılması tercih edilebilir. Toprak örtü kaldırılarak yerine hem izolasyon sağlayan hem de hafif bir malzeme teşkil edilebilir. Ancak bu uygulamada taşıyıcı sistem açısından gerekli güvenlik önlemleri alınmalıdır. Toprak kaldırma işlemi üniform şekilde yapılmalıdır. Çatı döşemesi sisteminde, döşeme altında kullanılan çıtalarda çekme ve basınç gerilmesi oluştuğu statik analiz sonucunda görülmüştür. Bu çıtalarında taşıyıcı sistem bütünlüğü içerisinde önemli bir yere sahip olduğu göz ardı edilmemelidir. Çatıda izolasyon için kullanılacak malzemenin 1 kN/m2 yük getireceği düşünülerek üçüncü bir statik analiz yapıldığında en kritik açıklıktaki maksimum deplasmanın, 4.3 cm değerine düştüğü görülmüştür. Bu durumda dahi orta açıklığın kritik olduğu görülmüştür. Taş Duvar Sistemi Cami ahşap taşıyıcı sistemi taş duvarlar üzerine mesnetlendiği için taşıyıcı sistem deformasyonları açısından duvarlar oldukça önemlidir. Genel olarak duvarlar üzerine oturan ana ahşap kirişlerde herhangi bir deformasyon gözlenmemiştir. Taşıyıcı sistemde olduğu gibi taş duvar sisteminde de farklı güçlendirme uygulamalarına ihtiyaç vardır. Bunlardan ilki temel oturmaları kısmında bahsedilen, duvar altı hatılın güçlendirilmesidir. Bununla birlikte statik analizlerimizde cami dışı duvar sisteminde basınç ve çekme gerilmelerinin birlikte meydana geldiği görülmektedir. Harcın dayanımının taşın dayanımına oranla düşük olması sebebiyle çekme gerilmeleri oluşan kısımlarda yarılmalar, çatlamalar görülebilecektir. Yaptığımız incelemelerde bu tip hasarlar görülmüştür. Bu sebeple duvar güçlendirmesinde çekme gerilmelerini


297

karşılayacak ilave uygulamalar yapılmalıdır. Ayrıca çatı yükü fazlalığı ile birlikte sistemde ki deformasyonlar dikkate alındığında taş duvarlarda eksenel açılmalarda gözlenebilecektir. Bu camide böyle bir duruma rastlanmamıştır. Her malzemenin olduğu gibi duvarında belli bir eksenel yük taşıma kapasitesi vardır. Dolayısıyla eksenel yük kapasitesi aşıldığında bu taşlar arasının açılması şeklinde kendini gösterecektir. Bu durum taşıyıcı sistemi olumsuz etkileyecektir. Bu sebeple böyle bir durum oluşmadan yükün azaltılması önemlidir. Birleşim Bölgeleri Yanıkoğlu Camisinde yapılan incelemelerde birleşim bölgelerinde çivi, perçin yada profil benzeri bir uygulamanın olmadığı görülmüştür. Geçmeli sistem olarak teşkil edilen bu uygulama caminin özgünlüğünü yansıtmaktadır.Ancak cami taşıyıcı sisteminde güvenlik sınırını aşacak durumlar oluşması durumunda birleşim bölgelerine ilave güçlendirmeler gerekebilir. Bu tipte Kayseri de yerinden taşınmış olan Kalemkırdı Camisinde farklı birleşim detayları uygulanmıştır. Genel olarak çok küçük ölçekte kalan ve çok belli olmayan profil veya bulon şeklinde uygulamalar caminin özgünlüğünü bozmayacağı kanaatine ulaşılmıştır. Statik modelimizde birleşim bölgeleri tam rijit olarak düşünülmüştür. Bu birleşim bölgelerinin statik modele tam yansıtılabilmesi için deneysel çalışmalara ihtiyaç vardır. Çalışmamız bu yönde gerçekleştireceğimiz, deney destekli ileriki çalışmalarımıza başlangıç niteliğindedir. Teşekkür Bu çalışma “Ahşap Taşıyıcı Sistemli Tarihi Camilerin Statik ve Mimari Açıdan İncelenmesi Modellenmesi ve Güçlendirilmesine Yönelik Araştırma Projesi başlığı ile TÜBİTAK 2209/A-2015/2 Üniversite Öğrencileri Yurt İçi Araştırma Projeleri Programı kapsamında desteklenmiştir.

KAYNAKLAR Akan, A., E., 2010, “Tarihi Ahşap Sütunlu Camilerin Sonlu elemanlar Analizi ile Taşıyıcı Sistem

performansının Belirlenmesi”, SDU International Journal of TechnologicSciences, vol:2 No:1pp. 41-54.

Bayraktar, A., 2005, “Tarihi Yığma Yapıların Depreme Karşı Güçlendirilmesi”, YDGA2005-Yığma Yapıların Deprem Güvenliğinin Arttırılması Çalıştayı, ODTÜ, Ankara.

Arun, G., 2005, “Yığma Kagir Yapı Davranışı”, YDGA2005-Yığma Yapıların Deprem Güvenliğinin Arttırılması Çalıştayı, ODTÜ, Ankara.

Alemdar, B., Çalık, İ., Türker, T., 2013, “Tarihi Sundura Camisi ve Minaresinin Dinamik Özelliklerinin Belirlenmesi “, Vakıf Restorasyon Yıllığı, Sayı:6, Trabzon.

Doğangün, A., Livaoğlu, R., Tulu, Ö., İ., Acar, R., 2005, “Geleneksel Ahşap Yapıların Deprem Performansları”, Deprem Sempozyumu, Kocaeli.

SketchUpMake 2017, TrimbleInc. Sturctural Analysis Program (SAP 2000 ver 15.1), ComputersandStructuresInc., Berkeley, CA. Efe, H., Çağatay, K., 2011, Çeşitli Masif Ağaç Malzemelerin Bazı Fiziksel ve Mekanik Özelliklerinin

Belirlenmesi, Politeknik Dergisi, Cilt:14 Sayı:1 Vol:14. Green, D. W. Et al., MechanicalProperties of Wood, Woodhandbook, Madison, WI: U.S. Department

of Agriculture, Forest Service, ForestProductsLaboratory. 463 p.


298

Documents

AHŞAP TAŞIYICI SİSTEMLİ TARİHİ CAMİLERİN ...Sistem aks modeli oluşturulduktan sonra ahşap sütunların tanımlanmasında ilk olarak sütun kesitleri tanımlanmıştır (Şekil