Tarihi Sirkeci Tren Garı'nın Sismik Davranışı ve Göçme Mekanizması: Saha Gözlemleri ve Doğrusal Olmayan Zaman Tanım Alanı Analizi

1. Giriş

Tarihi yapılar, kültürel mirasın korunması açısından büyük önem taşımakla birlikte, deprem riski yüksek bölgelerde ciddi sismik tehlikelerle karşı karşıyadır. Türkiye, Kuzey Anadolu Fay Hattı (KAF) ve Doğu Anadolu Fay Hattı (DAF) üzerinde konumlanması nedeniyle dünyanın en aktif sismik bölgelerinden birinde yer almaktadır. Bu bağlamda, tarihi yapıların sismik performansının değerlendirilmesi ve gerekli güçlendirme önlemlerinin alınması, hem can güvenliği hem de kültürel mirasın korunması açısından kritik önem taşımaktadır.

1890 yılında Alman mimar August Jachmund tarafından tasarlanan Sirkeci Tren Garı, Osmanlı ve Avrupa mimari stillerini harmanlayan özgün tasarımıyla İstanbul'un en önemli tarihi yapılarından biridir. Yapı, Doğu Ekspresi'nin son durağı olarak tarihe geçmiş ve yüzyılı aşkın süre boyunca işlevini sürdürmüştür. Günümüzde müze olarak kullanılan yapı, UNESCO Dünya Mirası Listesi'nde yer alan İstanbul tarihi yarımadasının önemli bir bileşenini oluşturmaktadır.

Bu çalışmanın temel amacı, Sirkeci Tren Garı'nın sismik davranışını ve olası göçme mekanizmalarını kapsamlı saha gözlemleri ve doğrusal olmayan zaman tanım alanı analizleri aracılığıyla araştırmaktır. Çalışma, tarihi yapıların sismik değerlendirmesinde kullanılabilecek metodolojik bir çerçeve sunmayı ve benzer kültürel miras yapıları için referans oluşturmayı hedeflemektedir.

2. Yapısal Özellikler ve Saha Gözlemleri

Sirkeci Tren Garı, yığma taş ve tuğla malzemeden oluşan karma bir taşıyıcı sisteme sahiptir. Yapının ana gövdesi, kalın yığma duvarlar ve çeşitli kemer ve tonoz sistemlerinden oluşmaktadır. Merkezi kubbe ve yan nefler, yapının karakteristik mimari özelliklerini oluşturmaktadır.

Saha gözlemleri kapsamında yapının tüm bileşenleri sistematik olarak incelenmiş ve mevcut hasar durumu belgelenmiştir. Gözlemler sonucunda aşağıdaki yapısal zayıflıklar tespit edilmiştir:

• Yığma duvarlarda çeşitli çatlak ve ayrılmalar
• Kemer ve tonoz sistemlerinde deformasyon belirtileri
• Bağlantı bölgelerinde zayıflıklar
• Malzeme bozulması ve korozyon izleri
• Temel sisteminde oturma belirtileri

Yapının malzeme özellikleri, yerinde gerçekleştirilen testler aracılığıyla belirlenmiştir. Bu kapsamda, yığma duvar birimlerinin ve harç malzemesinin mekanik özellikleri ölçülmüş; elde edilen veriler sayısal modelin kalibrasyonunda kullanılmıştır.

3. Sayısal Modelleme Yaklaşımı

Yapının sismik davranışını simüle etmek amacıyla kapsamlı bir sayısal model geliştirilmiştir. Model, saha gözlemlerinden elde edilen geometrik ve malzeme verileri kullanılarak oluşturulmuş; doğrusal olmayan malzeme davranışı dikkate alınmıştır.

Yığma malzemenin doğrusal olmayan davranışını temsil etmek için uygun anizotropik hasar modelleri kullanılmıştır. Modelin doğrulanması, mevcut deneysel veriler ve benzer yapılar üzerinde gerçekleştirilen çalışmalarla karşılaştırma yapılarak gerçekleştirilmiştir.

3.1 Malzeme Modelleri

Yığma malzemenin karmaşık doğrusal olmayan davranışını modellemek için çeşitli malzeme modelleri değerlendirilmiştir. Seçilen modeller, yığma malzemenin basınç ve çekme altındaki davranışını, çatlak oluşumunu ve hasar gelişimini gerçekçi biçimde temsil etmektedir.

3.2 Zemin-Yapı Etkileşimi

Yapının oturduğu zemin koşulları, sismik davranış üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Zemin-yapı etkileşimi, uygun sınır koşulları ve zemin yay modelleri kullanılarak analize dahil edilmiştir.

4. Zaman Tanım Alanı Analizleri

Yapının sismik davranışını değerlendirmek amacıyla doğrusal olmayan zaman tanım alanı analizleri gerçekleştirilmiştir. Bu analizlerde, İstanbul için geliştirilen deprem tehlike senaryoları kapsamında seçilen gerçek deprem kayıtları kullanılmıştır.

Analizlerde kullanılan deprem kayıtları, Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği (TBDY 2018) kapsamında tanımlanan tasarım spektrumuna uygun olarak seçilmiş ve ölçeklendirilmiştir. Farklı deprem büyüklükleri ve uzaklıkları için çeşitli senaryolar değerlendirilmiştir.

4.1 Analiz Sonuçları

Gerçekleştirilen analizler, yapının farklı deprem senaryoları altındaki davranışını ortaya koymuştur. Sonuçlar, yapının mevcut durumda önemli sismik riskler taşıdığını ve belirli bölgelerde kritik hasar oluşabileceğini göstermektedir.

Özellikle kemer ve tonoz sistemlerinin bağlantı bölgelerinde yoğunlaşan gerilmeler, bu bölgelerin potansiyel hasar odakları olduğuna işaret etmektedir. Merkezi kubbenin davranışı da kritik bir unsur olarak öne çıkmaktadır.

5. Güçlendirme Önerileri

Saha gözlemleri ve sayısal analizlerden elde edilen bulgular ışığında, yapının sismik performansını artırmaya yönelik çeşitli güçlendirme stratejileri değerlendirilmiştir. Önerilen güçlendirme yaklaşımları, yapının tarihi ve mimari değerini koruyarak sismik güvenliğini artırmayı hedeflemektedir.

• Paslanmaz çelik gergi sistemleri: Kuru karot delgi yöntemiyle yerleştirilen AISI 316L paslanmaz çelik gergi çubukları, yığma duvarların bütünlüğünü artırmaktadır
• Enjeksiyon güçlendirme: Çatlak ve boşlukların kireç bazlı enjeksiyon harçlarıyla doldurulması
• FRCM güçlendirme: Elyaf takviyeli çimentolu matris sistemleriyle yüzey güçlendirme
• Bağlantı güçlendirme: Kritik bağlantı bölgelerinin özel tekniklerle takviye edilmesi

6. Sonuçlar ve Değerlendirme

Bu çalışmada elde edilen başlıca bulgular şu şekilde özetlenebilir:

1. Sirkeci Tren Garı, mevcut durumda önemli sismik riskler taşımakta ve güçlendirme müdahalesi gerektirmektedir.
2. Yapının en kritik bölgeleri, kemer ve tonoz sistemlerinin bağlantı noktaları ile merkezi kubbedir.
3. Doğrusal olmayan zaman tanım alanı analizleri, yapının sismik davranışını gerçekçi biçimde temsil etmektedir.
4. Kuru karot delgi yöntemi, tarihi yapılarda güçlendirme uygulamaları için uygun ve etkili bir teknik olduğunu kanıtlamıştır.
5. Önerilen güçlendirme stratejileri, yapının tarihi değerini koruyarak sismik güvenliğini önemli ölçüde artırabilecektir.

Bu çalışma, tarihi yapıların sismik değerlendirmesinde kullanılabilecek kapsamlı bir metodoloji sunmakta ve benzer kültürel miras yapıları için önemli bir referans oluşturmaktadır. Elde edilen bulgular, tarihi yapıların korunması ve güçlendirilmesine yönelik politika ve uygulamaların geliştirilmesine katkı sağlayacaktır.