Büyük Kütleli Tarihi Kale ve Sur Duvarlarının Çevresel Etkiler Altında Yapısal Dengesinin Analitik Yöntemlerle Değerlendirilmesi

Abstract

Uygarlıkların tanıkları ve medeniyetlerin yansımalarını günümüze taşıyan tarihi yapıların bir kısmı zamanın ve bu zaman diliminde meydana gelen tüm olumsuz etkilere yenik düşmüş, bir kısmı ise günümüze hala ışık tutmaktadır. Asırlara meydan okuyan kale tipi tarihi strüktür örnekleri; genel olarak diğer tip yapılardan farklı formda ve amaçta inşa edilmişlerdir. İnşa edilme nedenleri doğrultusunda diğer yapılardan daha ağır ve daha dayanıklı oldukları bilinmektedir. Bir form ile ifade edilen cami, kilise, köprü gibi tarihi yapılarda genel olarak sütun, kiriş, tonoz, kubbe, kemer gibi strüktür elemanları bulunmaktadır. Bu tip yapıların yapısal davranışları hakkında genel olarak yapısal davranış teorileriyle yorum yapmak daha kolaydır. Fakat kale gibi ağır kütleli ve belirli, düzenli bir forma sahip olmayan yapıların, strüktürel davranışları hakkında yorum yaparken mühendisliğin temel prensipleri doğrultusunda sistematik bir şekilde ilerlemek gerekmektedir. Bu makale de amaç; kale tipi ağır kütleli yapıların sonlu elemanlar hesap yöntemiyle çevresel etkiler altında yapısal dengesinin sistematik bir şekilde yorumlanmasıdır. Sonlu elemanlar modellemesinde üç temel burç formu olan dörtgen, altıgen ve dairesel geometriye sahip burç örnekleri SAP 2000 sonlu elemanlar paket programında modellenmiştir. Bu üç formun zamana bağlı malzeme kaybının yapı üzerindeki etkileri, kademeli lineer statik analizlerle incelenmiştir.

Keywords

• Kale
• yapısal denge
• sonlu elemanlar
• lineer statik analiz
• kademeli analiz

Evaluation of the Structural Balance of Large Scale Historical Castle and City Walls Under Environmental Effects By Analytical Methods

Abstract

Some of the historical buildings that bear witnesses of civilizations and repercussion of cultures have defeated by all the negative effects of time and this time period but some of them still shed light on the present day.Examples of castle-type historical structures that challenge centuries were generally built in different forms and purposes than other types of structures. It is known that they are heavier and more durable than other structures for their construction purposes. Historical structures such as mosques, churches and bridges, expressed in a form, have structural elements such as columns, beams, vaults, domes, arches. Generally, it is easier to comment on the structural behavior of these types of structures with structural behavior theories. However, when interpreting about the structural behaviors of buildings with heavy mass, such as castle, not having a specific, regular form, it is necessary to proceed systematically in line with the basic principles of engineering. The purpose of this article is the systematic interpretation of the structural balance of the castle-type heavy mass structures under environmental effects by finite element calculation method. Three basic form in finite element modeling, rectangular, hexagonal and circular geometry samples of tower, are modeled in SAP 2000 finite element package program. The effect of time-dependent material loss of these three forms on the structure was analyzed by gradual linear static analysis.

Keywords

• castle
• structural balance
• finite element
• linear static analisys
• progressive analisys

References

1. [1] N. Öztürk, “Ege Bölgesinde Bulunan Müze İşlevli Kıyı Kalelerinin Mimari Özellikleri ve Koruma Sorunlarının Bodrum Kalesi Örneği Üzerinden İncelenmesi,” Yüksek Lisans Tezi, Restorasyon Ana Bilim Dalı,Fen Bilimleri Enstitüsü-Mimar Sinan Güzel Sanatlar Üniversitesi, İstanbul, ss. 6-20, (2019).
2. [2] M. Çıtak, “Kale Kent.” Paradigma Akademi, 15-24, Çanakkale, (2018).
3. [3] S. Özçetin, “Kale Yapılarının Arkeoloji Müzesi Olarak Kullanılması; Bodrum, Çeşme Ve Marmaris Kaleleri Örneği,” Yüksek Lisans Tezi, Mimarlık Ana Bilim Dalı,Fen Bilimleri Enstitüsü-Yıldız Teknik Üniversitesi, İstanbul, ss. 7-34, (2016).
4. [4] T. Grebestein, “Bamburgh Castle in United Kingdom.” instagram.com https://www.instagram.com/p/Br59nDGHFGm/?utm_source=ig_web_copy_link (erişim:20Nisan,2020)
5. [5] A. Akarca, “Şehir ve Savunması.” Türk Tarih Kurumu Basım Evi, 10-25, Ankara, (1998).
6. [6] Wikipedia, “Walton Castle Clevedon,England.” Wikipedia.org https://en.wikipedia.org/wiki/Walton_Castle (erişim: 22 Nisan,2020)
7. [7] A. Cicero, “Ampudia Castle in Palencia-Spain.” İnstagram.com https://www.instagram.com/p/Bv8rAIYgR3K/?utm_source=ig_web_copy_link (erişim: 22 Nisan,2020)
8. [8] S. Reid, “Castles and Tower Houses of the Scottish Clans 1450-1650.” Osprey Publishing Limited, 4-12, New York-USA, (2006).

9. [9] S. Casolo ve C.A. Sanjust, “Seismic analysis and strengthening design of a masonry monument by a rigid body spring model: The “Maniace Castle” of Syracuse.” Engineering Structures, 31(7): 1447–1459, (2009).
10. [10] M. Betti, M. Orlando ve A. Vignoli, “Static behaviour of an Italian Medieval Castle: Damage assessment by numerical modelling.” Computers & Structures, 89(21–22): 1956–1970, (2011).
11. [11] S. Tiberti, M. Acito ve G. Milani, “Comprehensive FE numerical insight into Finale Emilia Castle behavior under 2012 Emilia Romagna seismic sequence: Damage causes and seismic vulnerability mitigation hypothesis.” Engineering Structures, 117, 397–421, (2016).
12. [12] G. Di Gangi ve G. Monti, “Regeneration and Structural Strengthening of the Fortress of Arnara, Latium, Italy.” International Journal of Architectural Heritage, 10(8): 1041–1054, (2016).
13. [13] M.E. Stavroulaki, G.A. Drosopoulos, E. Tavlopoulou, N. Skoutelis ve G.E. Stavroulakis, “Investigation of the structural behaviour of a masonry castle by considering the actual damage.”International Journal of Masonry Research and Innovation, 3(1): 1–33, (2018).
14. [14] M. Valente, ve G. Milani, “Earthquake-induced damage assessment and partial failure mechanisms of an Italian Medieval castle.” Engineering Failure Analysis, 99, 292–309, (2019).
15. [15] G. Castellazzi, A.M. D’Altri, S. de Miranda, ve F. Ubertini, “An İnnovative Numerical Modeling Strategy For The Structural Analysis of Historical Monumental Buildings.” Engineering Structures, 132, 229–248, (2017).
16. [16] R.S. Olivito ve S. Porzio, “A New Multi-Control-Point Pushover Methodology for The Seismic Assessment of Historic Masonry Buildings.” Journal of Building Engineering, 26, 1-15, (2019).
17. [17] SAP2000, Integrated Finite Element Analysis and Design of Structures Basic Analysis Reference Manual, Computer and Structres Inc., Berkeley, California, USA, 2000.
18. [18] P.B. Lourenço, “Analysis of historical constructions: From thrust-lines to advanced simulations.” Historical Constructions, 91–116, (2001).
19. [19] Oliveira, D.V. de C. “Experimental and numerical analysis of blocky masonry structures under cyclic loading.” Doktora Tezi, Minho Üniversitesi, Portekiz, 5-67, (2003).
20. [20] P.B. Lourenço, “Computations on historic masonry structures.” Progress in Structural Engineering and Materials, 4(3): 301–319, (2002).