Geleneksel mimaride yarım kubbelerin ana kubbenin yapısal davranışına etkileri

Abstract

ÖZET Kubbeler; öz ağırlık, rüzgar ve kar yükleri gibi kuvvetleri kendi yüzeyi içinde taşıyan, pozitif gauss eğrilikli kabuk sistemleridir. Geleneksel mimaride geniş mekanların örtülmesinde kullanılmışlardır. Kubbeli mekan örtüsü, pandandif, kemer ve yarım kubbelerin kullanılmasıyla birlikte tarihsel gelişimini tamamlamıştır. Günümüzde kubbelerin yük taşıma mekanizması, kabuk teorisi yardımıyla teorik ve nümerik olarak elde edilebilmektedir. Yalnız ana kubbe + pandandif + yarım kubbelerin birleşmesinden oluşan sistemlerin karmaşık taşıyıcı özellik gösterdiği gerçektir. Bu tür taşıyıcı sistemlerin kabuk teorisi ile çözümü oldukça güçtür. Bu özellikteki taşıyıcı sistemlerin yük taşıma mekanizması ve yapısal davranışını tesbit etmek, günümüzün bilgisayara dayalı sayısal hesap metodları yardımıyla mümkün olabilmektedir. Kabuk hesaplarının yorucu olması ve kapalı çözümlerde karşılaşılan güçlükler, bir takım sayısal metodların kullanılmasını zorunlu hale getirmiştir. Bu sayısal yöntemlerden birisi de sonlu elemanlar metodudur. Bu metod her türlü yükleme ve sınır şartlarında genel çözümleri sağladığından yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada Ana kubbe + pandandif + kemer + yarım kubbelerin birleşmesinden oluşan monolitik örtü sistemlerinin; yarım kubbesiz, iki yarım kubbeli ve dört yarım kubbeli durumlarında ana kubbenin yapısal davranışı incelenmiştir. Tüm modeller; kemerlerin kolonlara oturduğu seviyeden yukarısı için oluşturulmuştur. Bu seviyede kemerlerin kolonlara, yarım kubbelerin ise tabanları boyunca alt konstrüksiyona mafsallı olarak bağlandıkları kabul edilmiştir. Beş bölümden oluşan çalışmanın birinci bölümünde yarım kubbelerin ana kubbe ile olan etkileşimlerindeki yapısal problemin açıklaması yapılmış, konu ile ilgili daha önce yapılmış çalışmalar hakkında özet bilgilere yer verilmiş ve çalışmanın amacı ve izlenen yola ait genel bilgilere değinilmiştir. İkinci bölümde kubbeler,, kubbelerin yardımcı elemanları olan kemer ve pandandifler hakkında genel bilgiler ile kubbelerin yük taşıma mekanizması açıklanmıştır.Üçüncü bölümde ise kabuğun özel bir hali olan kubbelerde mambran teorisi ve mambran teorisinin yardımıyla öz ağırlıkların etkisi sonucu oluşan kesit kuvvetlerinin hesabı verilmiştir. Dördüncü bölümde ise çalışmada kullanılan sonlu elemanlar metodu ve metoda ait bağıntılarla, bunun yanında kullanılan SAP90 bilgisayar programında; dataların oluşturulması ve elde edilen çıktıların değerlendirilmesi hakkında bilgiler verilmiştir. Beşinci bölümde hesaplarda kullanılan modellerin geometrik büyüklükleri ve malzeme özellikleri, elde edilen sonuçlar, çizelgeler ve grafiklerle verilmiştir.

ABSTRACT Domes, which carry forces such self weight, wind and snow loads within their surface; consist of shells with positive Gauss- curvature that have been used most frequently. Domes have grown up at their historical lives with using arches, pendentives and semi domes. Nowadays, effects and interior forces causad by loads in the dome can be obtained numerically using shell theory. in the case of, the monolithic structural system, which consist of the combination of a main dome, pendentives, arches and semi domes, is quite complex. The load carrying mechanism and the structural behaivor of this sort of a structural system can be determined using numerical calculation methods which work depending on today's computers. İn this study; different solutions for the three monolithic structural systems, which is the first, with pendentives and arches, is the second with pendentives, arches and two semi domes, is the third with pendentives, arches and four semi domes have been obtained using the finite element method which is one of the numerical calculation methods. The models of all space covers heve been established for the upper level of arches resting on the colums and analized by using the computer program which called SAP90. The solution of the sub structure which any arches, pendentives and semi domes has been given numerically.