Ming-Qing hanedanlarındaki tipik Dou-Gong’un yatay histeretik davranışı ve basitleştirilmiş modeli üzerine deneysel ve sayısal araştırma

Binaları depremlerden koruyan eski ahşap payandalar

Çin’in birçok görkemli tarihî ahşap kapıları, salonları ve kuleleri yüzyıllar boyunca depremlere dayanmıştır. Bunun kilit sebeplerinden biri, Dou-Gong adı verilen ve iç içe geçen ahşap bloklar ve kirişlerden oluşan tuhaf görünümlü bir istiftir. Bu çalışma, Ming ve Qing hanedanlarına ait bu payanda ailesinin önemli bir türünün sallanma sırasında nasıl kaydığı ve devrildiğini ve davranışının basit bir mühendislik modeliyle nasıl yakalanabileceğini yakından inceliyor. Bu gizli ahşap “sarsıntı emicisini” anlamak, dünya mirası yapıların daha iyi korunmasına ve onlardan esinlenen daha güvenli modern yapılar tasarlamaya yardımcı olur.

Sosyal anlamı olan bir ahşap bulmaca

Dou-Gong yalnızca yapısal bir hile değil; aynı zamanda statünün de bir simgesidir. Sıradan tarihî konutlarda yalnızca küçük, basit payandalar izinli iken, resmi şehir kapıları ve imparatorluk salonları büyük, zengin boyalı ahşap blok istiflerine sahipti. Yazarlar, önemli kamusal binalarda kullanılan orta ve yüksek düzeydeki Ming–Qing payandalarına odaklanıyor. Daha önceki, daha ayrıntılı Song dönemi örnekleriyle karşılaştırıldığında, Ming–Qing Dou-Gong daha ince ve daha kompakt, daha az çıkıntılı kola sahip ve kuvvetlerin çatının kolonlara ve duvarlara daha doğrudan iletildiği bir yol sunuyor. Bu farklılıklar, önceki araştırmaların çalıştığı daha eski payandalar gibi davranmak yerine depremlere kendi özgü bir tepki verebileceklerini düşündürüyor.

Çerçevede üç payanda türü, üç konum

Araştırmacılar, her biri ahşap çerçevede farklı bir konumu işgal eden üç tipik payanda düzenini inceledi. Bir tür kolonların arasında (DGPS) yer alır ve doğrudan onlara bağlanmaz. İkinci tür kolonların üzerinde durur (DGZT) ve üçüncüsü iki duvarın birleştiği köşelere yerleştirilir (DGJ). Pekin ve Shanxi’deki tarihî kapı ve kulelerin dikkatli saha incelemelerinden hareketle ekip, bu üç düzeni orijinallerinde kullanılan aynı çam türüyle bir üçte bir ölçekli olarak yeniden oluşturdu. Önce ağacın kendisinin temel dayanımını test ettiler, sonra tarihî şekillere yakın payanda numuneleri birleştirdiler.

Gizli hareketi açığa çıkarmak için payandaları sallamak

Payandalar sağlam bir çelik çerçeveye monte edildi ve deprem hareketini taklit etmek için yavaş, kontrollü döngülerle ileri geri itildi. Küçük ağırlıklar, yukarıdan gelen çatı yükünü temsil etti. Yer değiştirme arttıkça ekip çatlamaları, ayrılmaları ve kırılmaları gözlemledi ve itme-çekme kuvvetlerini kaydetti. Üç türün tamamı, eşleşen ahşap yüzeyler arasında güçlü kayma ile birlikte önemli temas noktalarında liflerin ezilmesi ve çatlaması gösterdi. Kuvvet ile hareket arasındaki eğriler, ortada daralan halkalar oluşturdu; buna “sıkışma” denir ve parçaların her döngüde açılıp kapandığını ve rijitliğin kademeli olarak azaldığını gösterir. Üçü arasında kolon üstü (DGZT) ve köşe (DGJ) payandaları enerjiyi emmede daha iyiyken, kolonlar arası payanda (DGPS) daha çok rijitliğini korudu fakat daha az enerji sönümledi.

Karmaşık oymadan basit çizgilere

Gerçek bir Dou-Gong birçok küçük blok ve temas yüzeyi içerdiğinden bir tüm bina için ayrıntılı bilgisayar modelleri çalıştırmak zaman alıcı ve maliyetlidir. Bunu ele almak için yazarlar her payanda için geliştirilmiş üç boyutlu simülasyonlar inşa etti ve ardından gerilimin yoğunlaştığı ana iç “kuvvet akışı” yollarını izledi. Ayrıntılı geometrinin yerine yalnızca birkaç idealize edilmiş kiriş ve takviye koydular; bunların bazıları aslında ahşapta var olmayan, ancak onun genel etkisini temsil eden elemanlardı. Özellikle gizli saplamalar etrafındaki sıkışmış ahşabın nasıl deforme olduğuna dikkat edildi; bunlar parçaların dayanma sınırını kontrol ediyor. Sonuç, ana yalpalama ve kayma davranışlarını izlemeye devam ederken orijinal bilgisayar kaynaklarının yalnızca küçük bir kısmını —yüzeyde birkaç yüzde düzeyinde eleman ve düğüm— kullanan basitleştirilmiş bir kiriş modeli oldu.

Kısayolun gerçekten işe yarayıp yaramadığını test etmek

Basitleştirilmiş modeller daha sonra laboratuvar testlerinde kullanılan aynı yer değiştirmelerle sanal ortamda zorlandı. Araştırmacılar sonuçları karşılaştırdıklarında, sadeleştirilmiş modellerin deneysel eğrilerin genel şeklini ve hareket arttıkça rijitliğin nasıl düştüğünü yeniden ürettiğini buldular. Basitleştirilmiş versiyonlardaki yüksek ve düşük gerilim desenleri de ayrıntılı simülasyonlardakiyle eşleşti. Çok büyük yer değiştirmelerde gerçek ahşap kusurları ve karmaşık sürtünme etkileri önem kazandığı için bazı farklılıklar ortaya çıktı, ancak yapısal değerlendirme açısından en ilgili aralıkta uyum pratik kullanım için yeterince iyiydi.

Bu durum günümüz tarihî binaları için ne anlama geliyor

Bir uzman olmayan için ana mesaj, bu katmanlı ahşap payandaların kırılgan süsler olmadığı; tarihî yapıların sallanmasına, kaymasına ve deprem enerjisini yıkılmadan atmasına izin veren yerleşik yastıklar gibi davrandığıdır. Bu çalışma, hatta “daha basit” Ming–Qing versiyonlarının bile bu koruyucu rolü yerine getirdiğini gösteriyor ve mühendislerin bunları tüm bina bilgisayar modellerinin içinde temsil etmeleri için kompakt bir yol sunuyor. Bu, büyük ahşap anıtların güvenliğini kontrol etmeyi ve özgün karakterlerini koruyarak onarım veya güçlendirme planlamayı çok daha kolay hale getirir.

Atıf: Cui, Z., Chun, Q., Yuan, Y. et al. Experimental and numerical research on the lateral hysteretic behavior and simplified model of typical Dou-Gong in Ming-Qing dynasties. npj Herit. Sci. 14, 57 (2026). https://doi.org/10.1038/s40494-026-02340-x

Anahtar kelimeler: Dou-Gong, sismik performans, ahşap miras, Ming–Qing mimarisi, enerji sönümesi