Anıtsal yığma binalarda risk düzeyinin tespitine ilişkin bir öndeğerlendirme yöntemi
Pre-assessment method for determining the risk level of monumental masonry buildings
Yazar: MELTEM VATAN KAPTAN
Danışman: PROF. DR. GÖRÜN ARUN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mimarlık Ana Bilim Dalı / Yapı Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2010
Konu: Mimarlık = Architecture

Özet:
Yüzyıllardır ayakta olan anıtsal tarihi yapılar deprem gibi doğal afetler geçirmiştir. Kalabalık insan kitleleri tarafından kullanılan bu yapıların güvenlik değerlendirmesi, mimari ve estetik öneminin yanı sıra can güvenliği için de çok önemlidir. Bu yapılar için en büyük tehdit deprem olarak ifade edilebilir.Taş, tuğla, kerpiç ve harç ile inşa edilmiş anıtsal tarihi yığma yapıların geometrisi ve yapım biçimi oldukça karmaşıktır. Yapım dönemi, geometrik tipoloji, yapım biçimi, yapım tekniği, yapı elemanlarının boyutları ve malzemelerine göre anıtsal tarihi yığma yapılar çeşitlilik gösterir.Son elli yıl içinde yapılan ve yeni yapılacak olan betonarme, çelik ve yığma yapıların güvenlik değerlendirmesi yönetmelik ve şartnamelerle yapılmaktadır, ancak tarihi yapıların değerlendirilmesine ilişkin yöntemler yaygın değildir. Herhangi bir müdahale kararı alınmadan önce tarihi yapıya ilişkin nitel ve nicel verilerin elde edilmesi gerekir. Anıtsal yığma tarihi binalar çok karmaşık olduğu için kesin sonuçlar elde etmek güçtür.Tarihi yapılarla ilgili bir çalışma yürütülürken disiplinler arası bir çalışma ekibi kurulmalıdır. Genellikle nitel veriler; bozulma ve hasarların görsel tespiti ile arşiv belgeleri, kütüphane araştırması gibi kaynaklardan elde edilir. Buna karşın nicel verilerin elde edilmesi uzmanlık gerektiren, uzun zaman alan ve yüksek bütçeli çalışmalardır. Nicel veriler, ayrıntılı çalışmalar gerektiren ve teşhis ile güvenlik kararının son aşamasında kullanılan verilerdir. Sonuç olarak ayrıntılı çalışmalar ancak sınırlı sayıdaki yapıya uygulanabilir. Yapı stoku çok büyük ve uzman sayısı az olduğu için anıtsal tarihi yapıların güvenlik değerlendirmesinde ilk adım çalışması olacak öndeğerlendirme yöntemlerinin geliştirilmesi bu alanda önemli bir ihtiyaçtır. Öndeğerlendirme için veri toplama işi, yöntemin uygulanması konusunda kısa süreli eğitim görmüş mimar, mühendis ve ilgili alandaki öğrenciler tarafından yapılarak koruma uzmanlarına zaman kazandırılabilir.Betonarme yapılar, konut tipi yığma yapılar vb yapıların afet sonrası hasar durumunun tespitine ilişkin çeşitli yöntemler mevcuttur. Ancak, afet öncesi anıtsal tarihi yapıların risk potansiyelinin belirlenmesine ilişkin çalışmalar yaygın değildir. Yeni yapılar için geçerli yönetmelikler tarihi yapılarda uygulanamaz. Bunun için anıtsal tarihi yapıların güvenlik değerlendirmesine yönelik farklı ve bu yapılara özel yöntemlerin geliştirilmesi çok önemlidir.Tez çalışmasında anıtsal yığma binalarda görsel verilere dayalı risk düzeyinin belirlenmesi için bir yöntem geliştirilmiştir. Bu yöntem puanlama sistemine dayandırılmıştır. Yapı tespit formu ile alanda yapıya ilişkin görsel veriler elde edilmiş, ardından bu veriler web tabanlı veri tabanına işlenmiş ve sonuç puanı veri tabanı aracılığı ile otomatik olarak hesaplanmıştır.Geliştirilen yöntemde, sayıca az olan, koruma alanındaki uzmanların işlerini kolaylaştırmak amacıyla veri toplama işleminin, yöntemin kullanımına ilişkin kısa süreli bir eğitim ile yetiştirilen mimar ve mühendisler ile bu alandaki öğrencilerin yapması hedeflenmiştir.Genellikle, afet sonrası görsel veri toplamaya dayalı hasar tespit yöntemlerinde sokaktan tarama ile gözleme dayalı veri toplanır. Herhangi bir afet sonrasında, yapının hasar durumuna ilişkin temel fikir edinmek için, çatlak dağılımı ve yapıdaki hasarların tespiti yeterlidir. Fakat afet öncesi güvenlik durumu ve risk potansiyeli araştırılırken daha çok veri gerekir. Tez çalışmasında geliştirilen yöntem afet öncesi risk potansiyelini belirlemeye yönelik olduğu için yapıların dıştan ve içten, taşıyıcı eleman düzeyinde görsel olarak incelenmesine karar verilmiştir.Görsel veriler; hasar durumu ve binanın fiziksel durumu, taşıyıcı sistem şeması ve her bir taşıyıcı elemanı kapsayan yapısal ve geometrik tipoloji, topoğrafya, deprem bölgesi vb bilgilerini kapsamaktadır.Alan çalışmasında veri toplamak için geliştirilen "Yapı Tespit Formu"; genel bilgiler, fiziki tanım bilgileri, yapı fotoğrafları, yapı taşıyıcı elemanlarının ölçüleri, çatı taşıyıcı sistemi, kat bilgisi, yapı taşıyıcı elemanları (cephede ve yapı iç kısmında) olmak üzere yedi ana bölümden oluşturulmuştur. Her bir taşıyıcı elemanın ayrı ayrı incelenmesi ve elemanlar ile hasarları arasında ilişki kurularak, sonuçta yapının bütün olarak değerlendirilmesi hedeflenmiştir.Tez çalışmasında, yapı tespit formunun geliştirilmesi alan çalışması ile paralel olarak yürütülmüş ve mimar, mühendis ile mimarlık öğrencilerinden oluşan en az ikişer kişilik farklı ekipler ile çalışılmıştır. Alanda yapı tespit formunu kullanan ekipler tarafından gelen geri bildirimler ile formun geliştirilmesi sağlanmıştır. Yapı tespit formu farklı ekiplerle denenerek ortak sonuçlar alındığında formun işlerliği sağlanmıştır.Yapı tespit formu ile elde edilen bilgilerin değerlendirilmesi için formdaki sorgulara puanlar verilmiş ve sonuç olarak incelenen her bir yapının toplam risk puanı elde edilmiştir. Risk puanları "risk yok", "az riskli", "orta riskli", "riskli" ve "yüksek riskli" olmak üzere sınıflandırılmıştır.Alan çalışması için; 127 cami, 107 hamam, 64 mescit, 46 medrese, 30 kilise ve siangog, 24 kütüphane, 12 camiye dönüşmüş kilise, 10 müze ve 4 çarşısı bulunan İstanbul Tarihi Yarımada pilot bölge olarak seçilmiştir. Yapı tespit formu sorgularının geliştirilmesi sırasında pek çok yapıda çalışılmış ve sonuç olarak 8 yapının risk puanı elde edilmiştir (Ek 6a-h).

Abstract:
During their long life, historic structures have experienced many actions occurred over long periods of time and endured long term deteriorating effects and earthquake loads. Besides their artistic value, those structures are open to the public and to the large assemble of people. Taking into consideration the long life period of historic monumental structures in hazard prone areas obviously the most important threat against these structures is the earthquake.Historic monumental masonry structures constructed with bricks, stones, adobe and mortar have very complex structural and geometrical layout. Depending on the construction period; geometrical typology, construction and organization of the structure, element size and construction material are diverse.Structural safety is guarantee by the codes, guidelines, and specifications for recently constructed and new concrete and steel buildings but there is no specific criterion for evaluating the historic monumental buildings. Before any intervention decision, it is very important to get qualitative and quantitative data in order to assess the safety of the historic building. Since these buildings are very complex, it is difficult to make safety assessment precisely.Study on the structural safety of a historic building necessitates an interdisciplinary team of specialists and requires specific techniques. Generally, the qualitative data is getting information by visual inspection of structural damages, decays and deteriorations and research on archive material and literature. Despite that, getting the quantitative data, which necessitates specialists, time and is money consuming, is rather complicated. Getting the quantitative data is a detailed inspection method that is mainly used in the last step of the diagnosis and safety assessment. Consequently, detailed investigation methods can perform only on a limited number of buildings. The fact that there are many historic structures and few specialists on this field, it is very important to develop quick and simplified methods for assessing the safety condition of historic structures as a first step of heritage preservation. Architects, engineers and students of those fileds trained of using this method could obtain data from the field and save time of specialists.There are different approaches and methodologies for assessing the damage state of vernacular masonry buildings, concrete buildings, and new constructions after natural hazards such as earthquake. However, evaluation of the potential risk of historic structures before hazards is not very common. It is obvious that technical codes and guidelines for new constructions are not applicable to the historic heritage buildings. Historic monumental structures are unique themselves. Due to this fact, it is very important to develop and use specific methods and approaches for assessing the safety condition of those structures.The aim of this study is to develop a method for classifying the risk level of the historic monumental structures in the hazard prone areas in order to evaluate the present condition and potential risk of these buildings. This method is a scoring system method, based on acquisition of visual data of the building by using the building inspection form, storage the acquired data on the web database and evaluation of the data automatically by the computer database system in order to get the risk score of the inspected building.The main idea of the proposed method is to facilitate specialists? works on the preservation and conservation field of monumental historic structures by suggestion of non-expert inspectors as students of architecture trained for using the method who are able to make a survey on the existing buildings.Mostly, post-hazard visual screening methods based on the street surveys that collect data getting from the exterior of the building. After any hazardous event, observation of the crack pattern and damages on the building is quite enough in order to make the initial decision for the safety condition of the building. Conversely, investigation of potential risk and the pre-hazard safety evaluation of the structures necessitate more data. The fact that the proposed method is a pre-hazard method based on visual observations; it is decided to obtain visual data from the interior and exterior of the building.The visual data includes damage state and physical condition of the building, structural and geometrical typology by means of load bearing scheme and each structural element, topography of the place where the building is located, earthquake zone etc.?Inspection form? developed for data aqcuisiton from the field includes general information, physical information, photos of the building, dimensions of the structural elements, roof structure, information of the inspected floor, structural elements (facades and interior) seven main parts. The developed method is focused on the inspection of each structural element by its real geometry individually and interrelating all elements and their damages in order to evaluate the building as a whole.Development of the inspection form has performed along with field studies done by teams consisted at least of two architect, engineer and students. The inspection form has improved by the feedbacks of field teams. After getting similar results from the field by different teams, the inspection form has finalized.Evaluation of the inspection form is based on scores given to each questionary in the inspection form and the result is the total score of the building which is the risk score. Risk scores classify as ?no risk?, ?minor risk?, ?moderate risk?, ?severe risk?, and ?high risk?.Pilot region of the fieldwork is Ancient Peninsula of Istanbul that includes 127 mosques, 107 Turkish bath (hamam), 64 masjid, 46 madrasah, 30 churches and sinagogs, 24 libraries, 12 mosques converted from churches, 10 museums and 4 bazaars. Fieldworks took place in many of those buildings and the risc score of eight buildings have taken during the development of the inspection form (App. 6a-h).