Piazza Halk Meydanı’nda yer alan ve şehrin en belirgin sembollerinden biri olarak anılan San Marco Çan Kulesi, yaklaşık 800 yıl önce inşa edilmiştir. Venedik’in en yüksek yapısı olan San Marco Çan Kulesi, Büyük Kanal’ın rıhtımını koruması amacıyla inşa edildiği için Venedikliler tarafından ”il paron di casa” (ev sahibi, evin efendisi) olarak adlandırılmaktadır.
1902 yılında kulenin kuzey doğu duvarında çatlaklar baş gösterdi ve ilerleyen günlerde kule çöktü. Duvarın çökmesi muhtemelen kusurlu bir temelin göstergesiydi. İtalyan hükümeti tarafından kulenin yeniden inşa edilmesine karar verildi ve 1903 yılında proje finanse edildikten sonra 1908 yılında San Marco Çan Kulesi tekrar inşa edildi. Yapının temelini güçlendirmek amacıyla temelin alanı 222 m2’den 407 m2’ye çıkarılmış ve yeni kagir temel eski kagir temel ile kilitlenmiştir.
1950 yılında, temelin kaide seviyesinde birkaç kesme çatlağı gözlendi ve bu durum San Marco Çan Kulesi’nin yapısal bütünlüğü açısından ciddi endişelere yol açtı. Temeldeki çatlakların gözlemlenmesi için bir mühendisler komitesi görevlendirildi. Bu gözlemler sonucu temel duvar bloğunun eski temel duvar bloğundan ayrıldığı tespit edildi ve başka bir çökme olasılığını ortadan kaldırmak için temelin yeniden güçlendirilmesi önerildi.
2007 yılında Çan kulesinin temelinin inşasına yeniden başlandı ve temel taş bloğunun çevresi boyunca iki seviyede öngerilmeli titanyum inşaat demirleri döşendi. Böylece temelin genel eğilme sertliği arttı ve çatlakların daha fazla yayılmasının önüne geçilmiş oldu. Bu kurulum, San Marco Meydanı’nın önemli bir alanında ve gömülü arkeolojik kalıntıların varlığında yeraltı suyu tablasının altında kazı yapılmasını gerektirmiştir. Bu derece hassas bir ortamda temelde meydana gelebilecek en ufak bir problem veya farklı bir oturma şehir için felaket olabileceğinden, temel çalışmaları büyük bir özenle yürütülmüştür. Çan Kulesi’nin etrafında su geçirmez bir istinat duvarı oluşturulabilmesi için çok sayıda yüzer kolon inşa edilmiştir.
Bu yazı, San Marco Çan Kulesi’nin temelinin güçlendirilmesi için izlenen süreci ve projeyi mümkün kılan yapısal çalışmaların ayrıntılarını inceleyecektir.
1. San Marco Çan Kulesi’nin Jeolojisi
Çan Kulesi’nin saha jeolojisi son derece hassastır. Venedik şehrinin inşa edildiği, sığ lagünler tarafından biriktirilen yumuşak ve ince tortulardan oluşmaktadır.
San Marco Meydanı’nın kaldırım seviyesinden 5 m derinliğe kadar toprak kumlu-killi silttir. Yerel olarak silt ile orta-ince kum olarak karakterize edilir. 5 m ila 7 m derinlik arasında, organik döküntü ve turba ile birlikte siltli kil, yumuşak kumlu ve killi silt tabakası bulunur. Bu tabakanın sınırlandırılmamış basın. dayanımı değerleri 1 ila 2 MPa civarındadır.
7 m ila 10 m derinlik arasında orta ila ince kum tabakası bulunur. Bu tabakanın sınırlandırılmamış basınç dayanımı değerleri 7 ila 15 MPa’dır. 10 m derinlikten sonra killi silt, siltli kil ve siltli kumlardan oluşan alternatif katmanlar bulunur.
Yeraltı su seviyeleri zemin seviyesinin 1 m ila 2 m altında dalgalanmaktadır. Ancak, daha güvenli olması için temel 0.90 m’lik bir yeraltı suyu seviyesi için tasarlanmıştır.
2. Temelin Yeniden İnşası
Kule, 11. ve 12. yüzyıllar arası inşa edilen tuğla duvarların kötü durumu sebebiyle çökmüştür. Ayrıca, 1489 ve 1745 yılları arasında meydana gelen depremler ve yıldırımlar yüzünden de zarar görmüştür. Bu hasarlardan sonra kule yeterince onarılmamıştır.
Çan kulesinin asıl çökme sebebinin kulenin tepesindeki mermer hücrenin inşası olduğu düşünülüyordu. Ancak yapılan detaylı incelemeler, kulenin temelindeki farklı oturmalar sebebiyle çöktüğünü göstermiştir.
Çöküşün ardından yeniden inşa edilmesi için bir komite oluşturuldu. Bu komite kulenin inşası ile birlikte tasarımsal, tarihsel, sanatsal tüm hususlarıyla ilgilenmekle görevlendirilmişti.
Komitenin farklı oturma miktarının önemli olmadığını belirtmesi üzerine (farklı oturma 10 cm idi) önceki temel üzerinde yeni bir kulenin inşasına başlandı. Fakat yeni tasarımlar önceki tasarımlarla uyuşmadı ve mutlak ağırlık azaltıldı. Komite ayrıca eski temelin pasif direnci konusunda da endişelenmiş ve temelin plan alanının 222 m2 ‘den 407 m2 ‘ye çıkarılmasını önermiştir.
Mevcut kazıklara ek olarak, geniş bir ahşap kazık çitinin içine toplam 3086 kazık çakılmıştır. Yeni çakılan kazıklar zemini 4 ila 8 m derinliğe kadar sağlamlaştırmıştır. Zemin sağlamlaştırıldıktan sonra, temel bloğunun inşası için yatay bir taban seviyesi sağlamak üzere kazıkların üzerine üç kalın ahşap kalas yerleştirilmiştir.
Temel bloğunda kullanılan taşlar dikkatli bir şekilde tasarlanmış ve sağlam bir blok oluşturacak şekilde kesilmiştir. Taşlar, eski temel için kullanılan taşlara göre nispeten daha hafifti. Böylece toprak üzerindeki dikey gerilmeler 900 KPa’dan 400 KPa’ya düşürülmüş ve güvenlik faktörü önemli ölçüde iyileştirilmiştir. Ancak, birkaç yıl sonra temelde bazı çatlaklar oluşmuştur.
3. Çatlakların Yayılması
Piazza Meydanı’nın kaide seviyesinde, trakit merdiven basamaklarında çok sayıda çatlak gözlenmiştir. Çatlakların izin verilen sınırlar dahilinde olmaması sebebiyle mühendislerin dikkatini çekti. Trakit taşının kırılgan yapısının yanı sıra, bu çatlakların bazıları kayma gerilmeleriyle ilişkilendirildi.
Çatlak problemi giderek arttığında mühendisler sorunu daha ciddi bir şekilde incelemeye başladılar ve sorunun arkasındaki gerçek nedeni bulmak için Çan Kulesi’nin çevresinde altı hendek kazdılar. Bu kazı sonucunda temel duvar bloğunun dış yüzeyinde birkaç alt dikey çatlak olduğunu keşfettiler.
Ancak bazı ofis binalarında yeni çatlaklar keşfedildiğinde mühendisler sorunu daha ciddi bir şekilde incelemeye başladılar ve ardından sorunun arkasındaki gerçek nedeni bulmak için Çan Kulesi’nin çevresinde altı hendek kazıldı. Temel duvar bloğunun dış yüzeyinde birkaç dikey altı çatlağın ortaya çıktığı keşfedildi.
1955 yılında Padova Üniversitesi’nden araştırmacılar, temel seviyesine 22 mekanik ekstansometre yerleştirdi. Ekstansometreden alınan ölçümler, çatlağın doğrusal hareketinin zamanla arttığını göstermiştir ve çatlakların genişliğinin 1975 yılında 1 mm’ye ulaşacağını öngörmüşlerdir. Çatlakların küçük olması sebebiyle ve 1960 yılından sonra çatlakların zamanla stabilize olacağı umularak, çatlakların takibi durdurulmuştur. Böylece, komite tarafından dile getirilen endişelere rağmen temel güçlendirme çalışmaları ertelenmiştir.
1989 yılında Pavia Civic Kulesi beklenmedik bir şekilde çökünce İtalyan hükümeti San Marco Çan Kulesi’nin detaylı bir şekilde incelenmesini istemiştir.
4. Çan Kulesinin Yapısal İncelemesi
Istituto Sperimentale Modelli e Strutture (ISMES), Çan Kulesi’nin ayrıntılı bir yapısal incelemesini yapmak üzere yetkilendirildi. Çatlakların büyümesini izlemek ve temel bloğundaki çatlakların sürekli hareketini gözlemlemek için otomatik bir izleme sistemi kuruldu. Ayrıca, sistem eş zamanlı olarak Çan Kulesi’nin birkaç kritik noktasının hareketini de takip ediyordu.
Çan Kulesi’nin temel seviyesinden 25 m yükseklikte, şaftta birkaç tane dikey çatlak gözlemlenmiştir. ISMES, dış duvardaki sıcaklık değişiminden dolayı dikey çatlakların oluştuğunu öne sürmüştür ve bu çatlakların belirli bir derinlikle sınırlı olduğunu, kulenin işçiliği için ciddi bir tehdit oluşturmadığını iddia etmiştir.
Ancak, kulenin 50 kritik noktasında tahmin edilen düşey gerilmeler endişeye yol açmıştır. Bu gerilmeleri ölçmek için düz krikolar kullanılmıştır. Düşey gerilmelerin büyüklüğü, Çan Kulesi’nin alt bölgesinde tespit edilenlerden daha yüksek çıkmıştır.
Öte yandan, düşey gerilmelerin kritik büyüklüğünün şaftın alt kısmındaki dört köşede düz krikolar tarafından gözlemlenmesi şaşırtıcı olmuştur. Düşey gerilmenin şaft köşelerindeki kritik yoğunluğu, şaft kesitinin rijitliğinin aksine, temelin taş tabanının deforme olabilirliğinden kaynaklanmaktaydı.
Düşey gerilimin büyüklüğü, Çan Kulesi’nin temelinin şekli ile ilişkilendirilmiştir. Bu yüzden, temel bloğunun merdivenlerinde gözlemlenen sistematik dikey çatlakların korelasyonu yapılmıştır. Padova Üniversitesi tarafından 1955 yılında yapılan çatlak izleme çalışmalarında çatlak genişliği 1 mm olarak tespit edilmiştir. Ancak, 1975 yılında izlemeye yeniden başlandığında çatlakların zamanla stabilize olmamış, bunun yerine genişliklerinde doğrusal bir artış göstermeye devam ettiği gözlemlenmiştir. Çatlak genişliği 1975’te yaklaşık 2 mm’ye ulaşarak 1955’te öngörülenin iki katına çıkmıştır.
Tüm bu bilgiler göz önünde bulundurulduğunda, yığma temel bloğundaki farklı oturmaların devam etmekte olduğu doğrulanmıştır. Farklı oturmanın nedeni, 1903 yılındaki yeniden inşa sırasında yığma temelin üzerine eklenen taş bloğun kalınlığının yetersiz olmasıydı. Araştırmacılar, çatlak genişliğinin giderek artmasının ve yığma şafttaki dikey gerilmelerin artmasının tehlikeli olabileceğini ve bunun Çan Kulesi’nde bir çöküşe yol açabileceğini öne sürmüşlerdir.
Sonuç olarak, temelin köşelerine yakın düz krikolar tarafından tahmin edilen dikey gerilmeler, ortalama 0,8 MPa değerine karşılık 2 ila 4 MPa arasında olmuştur. Araştırmacılar, olumsuz sonuçlardan kaçınmak için temelin güçlendirilmesini önermiştir.
5. Temelin Güçlendirilmesi
Eski taş blok ile 1903 yılında inşa edilen yeni taş blok arasındaki bağlantının, olası çatlaklardan bağımsız olarak etkili ve düzgün olduğunu doğrulamak için temelin taş bloğu boyunca detaylı incelemeler yapılmıştır.
Eski ve yeni taş blokların bağlantıları arasına 45°’lik bir açıyla 50 mm çapında altı adet numune yerleştirilmiştir. Temel bloklarının hem yüzeyinden hem de çekirdeğinden alınan numuneler üzerinde analizler gerçekleştirilmiştir. Bu analiz sonucunda temel duvar bloğunun eski temel duvar bloğu ile bağlantısını kaybettiği fark edilmiştir.
Çözüm, Çan Kulesi’nin üstyapısı ve temelinin hem plan hem de yükseklik olarak değişmeden kalacağı şekilde önerilmiştir. Plan, temel taş blok alanının çevresi boyunca iki seviyede ön gerilmeli titanyum donatılar sağlamaktı. Titanyum çubuklara krikolarla uygulanan kuvvetler, çatlakların daha fazla açılmasını durdurmak için yeterli olacaktı. Titanyum çubukların temel bloğuna yerleştirilmesinin ardındaki amaç, sürtünme kuvvetlerinden yararlanarak daha az kuvvet uygulamaktı. Çatlakların boyutunda bir artış olursa, buna direnmek için gereken minimum kuvvetler titanyum çubuklar tarafından karşılanmış olacaktı.
Dolayısıyla, bu çözümle birlikte kulede herhangi bir hareket veya bozulma meydana gelmeyecektir.
Kaynakça
- https://tr.wikipedia.org/wiki/San_Marco_%C3%87an_Kulesi
- https://theconstructor.org/case-study/san-marco-bell-tower/361352/
