Strengthening of dome type structures with clamps

Abstract

Historical buildings are types of buildings that reflect the culture, history, economic and social characteristics, beliefs of the period they are in. Dome type structures, which are among these building types, are curvilinear cover systems made to pass large openings. In order to transfer historical structures to future generations, structures should be protected and their structural behavior should be well known. In this study, an experimental study was carried out to examine the strengthening of dome structures by using clamps. Firstly, the behavior of the 2 m diameter and 1 m high octagonal pulley dome under vertical load was investigated. When the dome reached its load-bearing capacity, some cracks occurred on the dome. These damages were repaired by using clamp connectors. The dome strengthened with clamps was tested again under vertical load. The testing results of the reference and the clamp-reinforced domes are compared. As a result of the study, it has been determined that the clamp-applied strengthening method, which is frequently used in the repair and strengthening of dome structures, does not increase the bearing capacity.

Keywords

• Historical structures
• Masonry dome
• Strengthening
• Clamp application

Kubbe yapı formlarının kenet ile güçlendirilmesi

Öz

Tarihi yapılar bulundukları dönemin kültürünü, tarihini, ekonomik ve sosyal özelliklerini, inançlarını, yansıtan yapı türleridir. Bu yapı türleri arasında yer alan kubbeli yapılar, geniş açıklıkları geçmek amacıyla yapılmış eğrisel örtü sistemleridir. Tarihi yapıları gelecek nesillere de aktarabilmek için yapıların korunması ve yapısal davranışlarının iyi bilinmesi gerekmektedir. Bu çalışmada, hasar görmüş kubbe yapı formlarının, kenet ile güçlendirme tekniğini incelemek için deneysel çalışma yapılmıştır. İlk olarak 2 m çapında 1 m yüksekliğinde sekizgen kasnaklı kubbenin düşey yük altındaki davranışı incelenmiştir. Kubbe yük taşıma kapasitesine ulaştığı zaman kubbe üzerinde bazı çatlaklar meydana gelmiştir. Bu hasarlar kenet bağlantı elemanı kullanılarak giderilmiştir. Kenet ile güçlendirilen kubbede, düşey yük altında deneysel olarak incelenmiştir. Referans kubbe ve kenet ile güçlendirilmiş kubbenin deney sonuçları karşılaştırmalı olarak sunulmuştur. Çalışma sonucunda günümüzde kubbe yapı formlarının onarım ve güçlendirilmesinde çok sık kullanılan kenet uygulamalı güçlendirme yönteminin kubbenin taşıma kapasitesini artırmadığı belirlenmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Tarihi yapılar
• Yığma kubbe
• Güçlendirme
• Kenet uygulama

Kaynakça

1. E. Yaldız, G. Yavuz ve Ü.S. Yılmaz, Tarihi taş yığma konutların güçlendirilmesinde kullanılan yöntemler: Ürgüp İbrahim Paşa Köyünden bir konut örneği. Engineering Sciences Dergisi, 6 (4), 1033-1052, 2011.
2. F.K. Fırat ve A. Eren, Tarihi yığma yapılardaki hasarlı kemerler üzerinde FRP etkisinin incelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 30(4), 659-670, 2015. https://doi.org/10.17341/ gummfd.46980.
3. F. Ottoni ve C. Blasi, Hoping as an ancient remedy for conservation of large masonry domes. International Journal of Architectural Heritage, 10 (2-3), 164-181, 2016. https://doi.org/10.1080/15583058.2015. 1113335.
4. A. Ural, F.K. Fırat, Ş. Tuğrulelçi ve M.E. Kara, Experimental and numerical study on effectiveness of various tie-rod systems in brick arches. Engineering Structures, 110, 209-221, 2016. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2015.11.038.
5. P. Aghabeigi, ve S. Farahmand-Tabar, Seismic vulnerability assessment and retrofitting of historic masonry building of Malek Timche in Tabriz Grand Bazaar. Engineering Structures, 240, 112418, 2021. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2021.112418.
6. A. Özmen, ve E. Sayın, Tarihi yığma bir köprünün deprem davranışının değerlendirilmesi. Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 9(2), 956-965, 2020. https://doi.org/10.28948/ngumuh. 715121.
7. Ş. Tanrıverdi, Taş kubbelerde pencere boşluğunun ve kasnak yüksekliğinin davranış ve dayanım üzerine etkisinin incelenmesi, Doktora Tezi, Aksaray Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Aksaray, 2020.
8. Ş. Sözen ve M. Çavuş, Tek açıklıklı tarihi taş köprülerde form değişikliğinin köprünün sismik davranışına etkisinin değerlendirilmesi: Niksar Yılanlı (Leylekli) Köprü örneği. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 8 (1), 48-59, 2020. https://doi.org/10.29130/dubited.589223.

9. T. Türker ve Y. Yanık, İlyasbey Camisi’nin yapısal davranışının çevresel titreşim testi ve sonlu eleman yöntemleriyle incelenmesi. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 8 (2), 1431-1453, 2020. https://doi.org/10.29130/dubited.627927.
10. H. Smoljanović, Ž. Nikolić ve N. Živaljić, A finite-discrete element model for dry stone masonry structures strengthened with steel clamps and bolts. Engineering Structures, 90, 117-129, 2015. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2015.02.004.
11. Z. Nikolic, L. Krstevska, H. Smoljanovic ve N. Živaljić, Modelling of the influence of metal connectors on the resistance of historical dry-stone masonry structures. International Journal of Architectural Heritage. 2019. https://doi.org/10.1080/15583058.2019.1613455.
12. F. Baranaydın, Ephesos St. Jean Kilisesi Kiborion sütunu 1963 yılı restorasyonuna güncel bir yaklaşım, AMİSOS, 5 (8), 31-50, 2020.
13. Z. Nikolic, L. Krstevska, P. Marovic ve H. Smoljanovic, Experimental investigation of seismic behaviour of the ancient Protiron monument model. Earthquake engineering & structural dynamics, 48 (6), 573–593, 2019. https://doi.org/10.1002/eqe.3149.
14. T. Çelik, Ş. Tanrıverdi, A. Ural ve F.K. Fırat, Yığma yapılarda kullanılan kenetlerin yapı davranışına etkilerinin incelenmesi, Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 21 (3), 650-659, 2021. https://doi.org/10.35414/akufemubid.874494.
15. A. Ural ve F.K. Fırat, Evaluation of masonry minarets collapsed by a strong wind under uncertainty. Natural Hazards, 76 (2), 999-1018, 2015. https://doi.org/ 10.1007/s11069-014-1531-7.
16. M. Yetkın, İ.Ö. Dedeoğlu ve Y. Calayır, 24 Ocak 2020 sivrice depremi sonrasında Elazığ ilinde bulunan minarelerde meydana gelen hasarların araştırılması ve değerlendirilmesi. Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi,33 (2), 379-389, 2021. https://doi.org/10.35234/fumbd.838261.
17. T. Karabork ve Y. Kocak, New metal connectors developed to improve the shear strength of stone masonry walls. Structural Engineering and Mechanics,50 (1), 121-135, 2014. http://dx.doi.org/10.12989/sem.2014.50.1.121.