Re-evaluation of earthquake performance and strengthening alternatives of Hagia Sophia

Abstract

Söz konusu çalışma ile Aya Sofya'nın yapısal davranışının incelenmesi ve muhtemel güçlendirme stratejilerinin belirlenebilmesi amaçlanmaktadır. Bu amaçla, yapının sonlu elemanlar modeli kullanılarak statik ve özdeğer analizleri gerçekleştirilmiş ve kullanılan modelin gerçek yapıyı temsil ettiği gösterilmiştir. Dinamik tepki analizi ile gerilme dağılımları belirlenmiş ve güçlendirme ihtiyacı olabilecek yapısal elemanlar tesbit edilmiştir. Ana kemerler, yarı kubbeler ve kubbe tabanı güçlendirme için öne çıkan yapı elemanlarıdır. Güçlendirme içi iki strateji geliştirilmiştir: i) Ana kemerlerin ard-gerilmiş tendonlarla güçlendirilmesi ve ii) Yapısal elemanların fiber takviyeli polimer ile sarılması. Her iki metot da modellenerek yapısal davranıştaki değişiklikler incelenmiştir. Ard-gerilmiş tendon kullanmanın FRP ile güçlendirmekten daha etkili olduğu analizler sonuçunda ortaya konulmuştur.

Static and dynamic linear analyses were carried out to evaluate the structural behaviour of and to propose strengthening strategies for Hagia Sophia. A Finite Element model of the structure was used for this purpose. While linear static self-weight and eigenvalue analyses were performed to ensure that the finite element model represents the structure, response spectrum analysis was used to obtain the deformation and stress distributions for determining the regions where intervention is needed. Response spectrum analysis revealed that main arches, semidomes and domebase exhibit high stress concentrations. These particular elements were the target zones for intervention. Two main strengthening strategies were considered: i) Retrofitting the main arches with post-tensioned bars, ii) Wrapping the structural elements with fiber reinforced polymers ? FRPs. These two strategies were modelled and changes in the structural behaviour were observed. The analyses revealed post-tensioning as a more effective approach as compared to wrapping the structural elements with FRP laminates.