AYASOFYA’NIN YAPISAL SİSTEMİ VE DEPREM DAVRANIŞI
Prof. Emeritus Dr. Mustafa Erdik
İnşaat Mühendisi
Yaklaşık 15 yüzyıldır ayakta duran ve yapılışından itibaren 8 yüzyıl süreyle dünyanın en büyük kubbeli mekânı olan Ayasofya, tarihinde birçok depremde hasar görmüş, ana kubbesi bir defa tamamen ve iki defa kısmen yeniden inşa edilmiş ve taşıyıcı yapısı çeşitli dönemlerde yapılmış tamir ve takviyeler ile ayakta kalmayı başarmıştır. Yapıda malzeme özelliklerinden, inşaat hızından ve geçmiş depremlerin etkilerinden kaynaklanmış izleri ve büyük deformasyonları görmek mümkündür.
Ayasofya’da taşıyıcı elemanlar esas itibarıyla 4 ana ayak, 4 ikincil ayak, 4 ana kemer, ana kubbe ve 2 yarı-kubbeden oluşmaktadır. Bu esas elemanlara yardımcı olarak, yapıda istinat kuleleri, doğu ve batıdaki yarı-kubbelerin iki yanında yer alan 4 eksedra kubbesi ve bunları destekleyen kolonlar, doğu tarafındaki mihrap kubbesi ve kolonları ile kuzey ve güney ana-kemerlerinin altındaki tempan duvarlarla bunları tutan kolonlar yer almaktadır.
Yapıda kullanılan malzemeler taş, tuğla ve harçtır. Ana, ikincil ve destek ayaklar kemerlerin başlangıç seviyesine kadar taş bloklardan oluşmaktadır. Tüm kemerler ve kubbeler tuğla ve harçtan inşa edilmiştir. Yapının deprem davranışı ve taşıma gücü gerilmeleri esasen harç tarafından kontrol edilmektedir.
Zati ağırlık altında doğu ve batı yarım kubbeleri doğu ve batı ana kemerlerinin üzerine yüklenmekte, ana kubbe ise kuzey ve güney ana kemerlerini dışarıya doğru itmektedir. Yapıda zati ağırlığı altında oluşan gerilmeler genelde önemli değildir. Ayasofya’nın yaklaşık 20 km güneyinde meydana gelecek aletsel büyüklüğü 7 olan bir deprem tanımına (Olası İstanbul Depremi) dayalı olarak yapılan analizler sonucunda, ana kemerlerin üst kesitleri ve doğu ve batı yarım kubbelerinin ana kemerlere bakan kesimleri yapıda deprem açısından en kritik konumlar ortaya çıkmaktadır. Bu durumda, deprem etkisinde doğu ve batı yarım kubbelerinin ana kemerlerden ayrılarak hasar görmesi ve ana kubbenin bu kemerlerle temasta olan konumlarında da hasar meydana geleceği tahmin edilmektedir. İşbu hasarların önlenmesi amacıyla değişik güçlendirme önerileri geliştirilmiş bulunmaktadır.
Gerek yapının deprem analizinde kullanılan sonlu eleman modellerinin ve analitik yaklaşımların irdelenmesi ve gerek yapının deprem davranışının tespiti amacıyla, yapıya bir ivme-ölçer ve eğim-ölçer şebekesi yerleştirilmiştir. Kritik noktalarda alınan deprem kayıtları Ayasofya’nın gerçek dinamik davranışını belirlenmesi hususunda önemli ipuçları vermiştir. Güney ve batı ana kemer mesnetlerinin birleşim noktasında alınan kayıtlar diğerlerinden daha yüksek olmaktadır. Benzer şekilde, güney ve batı ana kemer tepe noktalarındaki hareketler, kuzey ve doğu ana kemer tepe noktalarında nazaran daha yüksektir. Bu farklılıkların güneybatı ana ayak ve temel yapısının diğerlerinden daha değişik olması durumuyla ilgili olabileceği düşünülebilir. Yapı inşasında kullanılan harcın niteliğine bağlı olarak, deprem hareketi sırasında yapıda kısmi bir rijitlik kaybı oluşmakta ancak deprem sonrasında yapı deprem öncesi rijitliğine kavuşmaktadır.