Bursa Ulucami Doğu Minaresinin davranışının doğrusal ve doğrusal olmayan analizler ile incelenmesi

Abstract

Yaşadığımız coğrafya yüzyıllar boyunca birçok millete ve kültüre ev sahipliği yapmıştır. Yurdumuzun her köşesinde varlığını gösteren birbirinden farklı dönemlere ait birçok eser dönemin üslup ve mimari anlayışını yansıtan önemli kaynaklar olarak günümüze kadar gelmiştir. Bize kadar ulaşmış olan bu kültürel mirasımızı korumak ve gerekli önlemleri alarak gelecek nesillere aktarmak bizim için bir görev olmuştur.Minarelerin günümüzdeki mevcut sistemlerini iyice anlamak ve performanslarını değerlendirerek gelecek yıllara aktarabilmek, çalışmamızın temel amacını oluşturmaktadır.Çalışmanın ilk kısmında cami ve mescitlerde bulunan minare gelişimi anlatılmış, Türk-Osmanlı minaresinin kısımları açıklanarak Türk-Osmanlı minare mimarisi ele alınmıştır. İkinci kısımda; çalışma kapsamında incelenecek minare olan Bursa Ulucami doğu minaresi tanıtılmıştır. Bu minarenin bulunduğu Bursa ilinin depremselliği ve tarihte geçirdiği depremlerin minareler üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Bursa Ulucami'nin bulunduğu alana ve zemin koşullarına göre yatay elastik tepki spektrumu elde edilmiştir. Üçüncü kısımda; çalışmada kullanılacak sonlu elemanlar ile ilgili kısaca bilgi verilmiş ve modelleme yaklaşımları açıklanmıştır. Sayısal analiz yöntemleri açıklanmış ve analizlerde kullanılacak malzeme özelliklerine değinerek malzeme değerlerini elde etmek için referans alınan literatür çalışmalarına yer verilmiştir. Yığma elemanlar ve yığma birleşimlerde oluşabilecek göçme çeşitlerinden bahsedilmiştir. Tarihi yapılarda yapısal değerlendirmeye yönelik performans seviyeleri açıklanmıştır. Bu performans seviyelerinin belirlenmesinde yapılacak doğrusal ve doğrusal olmayan analizler sonucunda sağlanması gereken sınır koşulları ve izlenecek adımlara değinilmiştir. Dördüncü kısımda; SAP2000 V20.2 programı kullanılarak Ulucami doğu minaresine ait makro model oluşturulmuştur. Makro modele ait modal analiz yapılarak yapı periyodu, kütle katılımları elde edilmiş periyot kontrolleri yapılar periyot değerini etkileyen durumlar incelenmiştir. Yine aynı model ile zaman tanım alanında doğrusal ve doğrusal olmayan analizler yapılmıştır. Analiz sonuçlarında öteleme oranı kontrolü ve kesme dayanımı kontrolü yapılmıştır. Gerilme dağılımları gösterilerek, sınır değerleri aşan kısımlar belirlenmiştir. Beşinci kısımda minare modeli için mikro modelleme yaklaşımı kullanılmıştır. Mikro modelde tuğla ve harç ayrı ayrı olarak kabuk eleman olarak modellenmiştir. Mikro modele ait yapılan modal analiz ve zaman tanım alanında doğrusal analiz sonuçları değerlendirilerek sınır koşulları kontrol edilmiştir. Elde edilen bu sonuçlar makro modelden elde edilen sonuçlar ile karşılaştırılmıştır.Tuğla ve harcın ayrı olarak modellendiği mikro modelde son olarak, statik itme analizi yapılmıştır. Tuğla ve harç malzemeleri için gerilme-birim şekil değiştirme malzeme modelleri elde edilmiştir. Malzeme modelleri ile doğrusal olmayan davranış tanımlanmış ve statik itme analizi yapılmıştır. Yapılan itme analizi yerdeğiştirme kontrollü olarak tanımlanmıştır. Seçilen noktaya ait makro model doğrusal olmayan analiz sonucu elde edilen maksimum yer değiştirme değeri, hedef yerdeğiştirme olarak verilmiştir. Analiz sonuçları, makro model doğrusal olmayan zaman tanım alanında analiz sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Sonuç kısmında ise oluşturulan makro ve mikro modellerde yapılan doğrusal ve doğrusal olmayan analizlere ait elde edilen sonuçlar değerlendirilmiştir.

Our geography has been home to many nations and cultures for centuries. Many works belonging to different periods showing their existence in every corner of our country have come to our day as important sources reflecting the style and architectural understanding of the period. It has been our duty to protect this cultural heritage that has reached us and to take the necessary precautions to the next generations.The main purpose of our study is to understand the current systems of the minarets and hand down the next generations by evaluating their performance.In the first part of the study, the development of minarets in mosques and masjids is explained. Parts of the Turkish-Ottoman minaret are mentioned. The changes of Turkish-Ottoman minaret architecture according to the periods are discussed.In the second part; The seismicity of Bursa and the effects of earthquakes on the historical minarets were investigated. According to the ground conditions and the coordinates where Bursa Grand Mosque is located, horizontal elastic response spectrum was obtained. East minaret of Bursa Grand Mosque , which is the minaret to be examined, is introduced.In the third part; It is mentioned the methods that followed in the scope of the study. Brief information is given about the finite element method that used in the study. Macro modeling, micro modeling and simplified micro modeling, which is the modeling approach for masonry structures, are defined. Linear and non-linear numerical analysis methods have been explained that used in this astudy. The material properties used in the minaret are mentioned. Literature studies have been taken as reference for obtaining conversion formulas of the material values to be used in the analyzes. The types of failure that may occur in masonry elements (brick and mortar) and masonry units are mentioned. Performance levels for structural evaluation in the historical buildings are explained. The boundary conditions and the steps to be followed as a result of linear and non-linear analyzes to determine these performance levels are mentioned. In the fourth section; A macro model of the eastern minaret of Ulucami was created by using SAP2000 V20.2 software. The modal analysis of the macro model was carried out. The period and the mass participation values are obtained. The effects of number of mesh and minaret sections on the period was examined. On the same macro model, time history linear and nonlinear analysis are made. According to the results of these analzes, boundary conditions of displacements ratio, stress distribution and shear forces were controlled. The parts exceeding the limit values of stress distributions are shown.In the fifth part; Micro modeling approach is used for minaret model. In the micro model, brick and mortar are modeled separately as shell elements. Boundary conditions were checked by evaluating the results of the modal analysis and the linear time history analysis. These results were compared with the results are obtained from the macro model. Lastly, static pushover analysis is made for micro minaret model. In this analysis, stress-strain curves obtained for brick and mortar elements. These curves defined for nonlinear behavior of the minaret. Pushover analysis is made as displacement control. The maximum displacement value which is obtained from macro model nonlinear time history analysis for selected point is given as the target displacement of pushover analysis. The analysis results were compared with the results of the macro model nonlinear time history analysis.In the conclusion part; The results that obtained from linear and nonlinear analyzes for macro and micro model were evaluated.