Tarihi minarelerin dinamik özelliklerinin deneysel ve nümerik yöntemler ile araştırılması

Abstract

Bu tez çalışmasında, Manisa' da bulunan tarihi Lala Mehmet Paşa ve İbrahim Çelebi camilerine ait taş minarelerin yapı zemin etkileşimi gözönüne alınarak doğrusal ve doğrusal olmayan zaman tanım alanı analizleri yapılmıştır. Analizler neticesinde dinamik etkiler altındaki deprem davranışları incelenmiştir.Tez çalışması beş bölümden oluşmaktadır. Birinci bölümde, Manisa ve ülkemiz için tarihi yapıların önemi ve geleceğe güvenle aktarılma gerekliliğine yer verilmiştir. Ayrıca, literatürde bulunan deneysel ve nümerik modal analiz çalışmalarına ve son olarak yapılan bu tez çalışmasının amacına yer verilmiştir. İkinci bölümde, tarihi yapıları koruma, onarma ve güçlendirme yöntemleri ele alınmıştır. Bu bölümde, minarelerin inşa teknikleri, modelleme yöntemleri, konumlandırılmaları, bölümleri ve etkiyen yükler ele alınmıştır. Tarihi yapıları oluşturan malzemeler, malzemelerin mekanik özelliklerini belirlemede kullanılan deneyler, modelleme yöntemleri, modelleme ve malzeme idealleştirmeleri de bu bölümde yer almaktadır. Yapıların dinamik karakteristiklerini elde etmede kullanılan deneysel ve nümerik modal analiz yöntemleri ve bu yöntemlere ait matematiksel formülasyonlarla birlikte ele alınmıştır. Son olarak deprem dalgaları, yapı-zemin etkileşiminin önemi, zemin malzeme parametrelerini belirlemede kullanılan yöntemler, zemin modellemeleri, modellemelerde ki zemin sınır durumları ve zemin malzeme model tiplerine bu bölümde yer verilmiştir. Üçüncü bölümde, tez çalışmasında kullanılan deneysel ekipmanlar, yöntemler ve paket programlar ele alınmıştır. Dördüncü bölümde, Lala Mehmet Paşa ve İbrahim Çelebi camilerine ait minareler üzerinde Operasyonel Modal Analiz yöntemi ve nümerik analizlere yer verilmiştir. Deneysel ve nümerik yöntemler arasında oluşan farklar modelin başlangıç malzeme parametrelerinin değişimiyle azaltılarak, başlangıç model iyileştirilmiştir. Çalışmada her iki minare için üçer tane sonlu elemanlar modeli oluşturulmuştur. Bu modeller başlangıç malzeme parametrelerine sahip model, iyileştirilmiş malzeme parametrelerine sahip model ve iyileştirilmiş malzeme parametreli minarenin yapı-zemin etkileşiminin gözönüne alındığı modeldir. Her bir model üzerinde doğrusal ve doğrusal olmayan zaman tanım alanlı analizler gerçekleştirilmiştir. Zeminin doğrusal olmayan analizlerinde Mohr-Coulomb malzeme modeli, minarenin doğrusal olmayan analizlerinde ise Beton Hasar Plastiklik (CDP) malzeme modeli kullanılmıştır. Analizler sonucunda elde edilen sonuçlar ilgili bölümde tablolar halinde detaylı bir şekilde sunulmuştur. Beşinci bölümde, çalışmada elde edilen sonuçlar ve önerilere yer verilmiştir. Bu bölümü çalışmada faydalanılan referanslar ve özgeçmiş kısmı takip etmektedir.

In this thesis study, linear and nonlinear time history analysis of stone minarets belonging to historical Lala Mehmet Pasha and Ibrahim Celebi mosques in Manisa have been made by considering structure-soil interactions. As a result of the analyzes, seismic behavior under dynamic effects was investigated.The thesis consists of five parts. In the first part, the importance of historical structures for Manisa and our country and the necessity of being transferred to the future with confidence are mentioned. In addition, experimental and numerical modal analysis studies in the literature and the purpose of this thesis study are given. In the second part, methods of preserving, repairing and strengthening of historical buildings are presented. In this part, the construction techniques of the minarets, modeling methods, positioning, sections and the loads acting on them are presented. Materials that make up historical structures, experiments used to determine the mechanical properties of materials, modeling methods, modeling and material idealizations are also included in this part. Experimental and numerical modal analysis methods used to obtain the dynamic characteristics of the structures and mathematical formulations of these methods are presented together in this part. Finally, earthquake waves, importance of structure-soil interaction, methods used to determine soil material parameters, soil modeling, soil boundary conditions in modeling and soil material model types are given in this part. In the third part, experimental equipments, methods and package programs used in the thesis are presented. In the fourth part, the Operational Modal Analysis method and numerical analysis applied in the minarets of Lala Mehmet Pasha and Ibrahim Celebi mosques are given. The differences between experimental and numerical methods were reduced by changing the initial material parameters of the model and the initial model was improved. In this study, three finite element models were created for both minarets. These models are the model with initial material parameters, the model with improved material parameters and the structure-soil interaction model. Linear and nonlinear time-history analyzes were performed on each model. Mohr-Coulomb material model was used for nonlinear analysis of the soil and Concrete Damage Plasticity (CDP) material model was used for nonlinear analysis of the minaret. The results obtained from the analyzes are presented in detail in tables in the relevant section. In the fifth part, the results and suggestions obtained in the study are presented. This section is followed by references section and CV section.