İsmail KILIÇ, Kanat Burak BOZDOĞAN, Süleyman AYDIN, Saadet Gökçe GÖK, Safiye GÜNDOĞAN

Kule Tipi Yapıların Dinamik Davranışının Belirlenmesi: Kırklareli Hızırbey Camii Minaresi Örneği

Yapıların deprem davranışları çeşitli dinamik parametreler kullanılarak belirlenmektedir. Bu parametreler yapının mevcut yapısal özelliklerine, malzeme özelliklerine, sınır şartlarına ve hasar durumuna bağlı olarak elde edilmektedir. Karmaşık yapısal dinamik problemleri çözmek için modal analiz inşaat mühendisliğinde kullanılan bir yöntemdir. Minare yapıları, uzun ve ince yığma yapılar olduğu için yanal yüklere karşı hassas yapılardır. Narinlik etkisi nedeniyle, şiddetli depremlerde bu yapılarda önemli hasarlar meydana gelmektedir. Sunulan çalışmada, Kırklareli ili Merkez ilçesinde yer alan ve 1383 yılında inşa edilmiş olan Hızırbey Camii minaresinin lineer dinamik analizi gerçekleştirilmiştir. Önceki dönemde restorasyon süreci geçiren Hızırbey Camii’nin, restorasyon raporundan yararlanılarak minare boyutları elde edilmiştir. Yapının duvarlarında kullanılan taş malzemeye yönelik çalışmalar kapsamında malzeme özellikleri belirlenmiştir. Söz konusu yapının tarihi değeri nedeniyle tahribatsız deney yöntemlerinden faydalanılarak malzeme elastisite modülü tayin edilmiştir. Minarenin dinamik analizi, mod birleştirme yöntemi ile 2007 ve 2018 Deprem Yönetmeliklerine (DBYBHY 2007 ve TBDY 2018) göre SAP2000 yazılımı kullanılarak yapılmış ve sonuçlar karşılaştırılmıştır. Minare yapısı prizmatik çubuk elemanlarla ve kabuk elemanlarla modellenmiş olup modellemelerden elde edilen sonuçlar karşılaştırılmıştır. Minarenin temel periyodunun analitik olarak bulunması için ise Rayleigh yöntemini esas alan bir yaklaşımda çalışma kapsamında önerilmiştir. Çalışmanın sonunda TBDY 2018 yönetmeliğine göre elde edilen kuvvet ve yer değiştirmelerin DBYBHY 2007 yönetmeliğine oranla daha büyük değerlere sahip olduğu belirlenmiştir. Ayrıca çubuk eleman kabulüyle yapılan modellemenin kabuk elemanla modellemeye yakın değerler verdiği gözlenmiştir. Çalışmada önerilen Rayleigh yöntemi ile bulunan minarenin hakim periyodu, sonlu elemanlar yöntemi ile elde edilen sonuca çok yakın olarak elde edilmiştir.

Determination of Dynamic Characteristics of Tower Type Structures: The Case of Kırklareli Hızırbey Mosque Minaret

Seismic behavior of the structures is determined by using various dynamic parameters. The parameters are obtained depending on the existing structural characteristics of the structures, material properties, boundary conditions and damage condition. Modal analysis is a method used in civil engineering to solve complex structural dynamic problems. Minaret structures, because they are long and thin masonry structures, are sensitive to seismic effects. Due to its slenderness effect, significant damage to the structures occurs in severe earthquakes. In this study, linear dynamic analysis of the minaret of Hızırbey Mosque, which was built in 1383 at Kırklareli, was performed. The mosque is a restored structure, by using structural restoration report of the mosque, the dimensions of the minaret were determined. Studies on the stone-based construction material used on the walls of the structure, were carried out and material properties were determined. Due to the historical value of the mosque, nondestructive testing methods were used and modulus of elasticity of the material was obtained. The dynamic analysis of the minaret was performed in SAP2000 software by using mode superposition method in Turkish Earthquake Codes (TEC 2007 and TEC 2018). Furthermore, the minaret was modelled with prismatic frame elements and obtained results were compared to the results of shell element modeling. Within the scope of this study, an approach based on the Rayleigh method was proposed for the analytical evaluation of the fundamental period of the minaret. At the end of the study, it is seen that the force and displacement obtained according to the TEC 2018 is greater than TEC 2007. In addition, it was observed that modeling with frame elements gave close values to modeling with shell element. The fundamental period of the minaret with the Rayleigh method proposed in the study was found very close to the result obtained by the finite element method.

PDF

___

[1] El-Attar, A. G., Saleh, A. M., Zaghw, A. H., “Conservation of a slender historical Mamluk-style minaret by passive control techniques”, Structural Control and Health Monitoring, 12: 157–177, (2005).
[2] Mortezaei, A., Kheyroddin, A., Ronagh, H.R., “Finite element analysis and seismic rehabilitation of a 1000- year-old heritage listed tall masonry mosque”, The Structural Design of Tall and Special Buildings, 21(5), 334–353, (2012).
[3] Hejazi, M., Moayedian, S.M., Daei, M., “Structural Analysis of Persian Historical Brick Masonry Minarets”, Journal of Ferdowsi Civil Engineering, 27(1), (2016).
[4] Abdel-Motaal, M.A., “Effect of piles on the seismic response of mosques minarets”, Ain Shams Engineering Journal, 5(1), 29–40, (2014).
[5] Mirtaheri, M., Abbasi, A., Salari, N., “A seismic behavior and rehabilitation of the historic masonry minaret by experimental and numerical methods”, Asian Journal of Civil Engineering, 18(5), 807–822, (2017).
[6] Serhatoğlu, C., Livaoğlu, R., Bağbancı, B., “Dynamic Identification of Monumental and Historical Minaret of the Sehadet”, 6 th International Operational Modal Analysis Conference, Gijón - Spain, (2015).
[7] Livaoğlu, R., Baştürk, M. H., Doğangün, A. , Serhatoğlu, C., “Effect of geometric properties on dynamic behavior of historic masonry minaret”, KSCE Journal of Civil Engineering, 20: 2392–2402, (2016).
[8] Hacıefendioğlu, K., Demir, G., Alpaslan, E., “Determination of Modal Parameters of Historical Masonry Minarets by using Operational Modal Analysis”, Proceedings of the World Congress on Civil, Structural, and Environmental Engineering (CSEE’16), Prague, Czech Republic, (2016).
[9] Ural, A., Celik, T., “Dynamic Analyses and Seismic Behavior of Masonry Minarets with single Balcony”, Aksaray University Journal of Science and Engineering, 2(1), 13–27, (2018).
[10] Haciefendioǧlu, K., Alpaslan, E., Demir, G., Dinç, B. , Birinci, F., “Experimental modal investigation of scaled minaret embedded in different soil types”, Gradjevinar, 70, (2018).
[11] Erdil, B., Tapan, M., Akkaya, İ. , Korkut, F., “Effects of structural parameters on seismic behaviour of historical masonry minaret”, Periodica Polytechnica Civil Engineering, 62: 148–161, (2018).
[12] Akan, A.E., Özen, Ö., “Bursa Yeşil Türbe’nin Sonlu Elemanlar Yöntemi ile Deprem Analizi”, Deprem Sempozyumu, Kocaeli, 758–762, (2005).
[13] Ertek, E., Fahjan, Y., “Osmanlı Minareleri Yapısal Sistemleri: Sınıflandırma,Modelleme ve Analizi”, Altıncı Ulusal Deprem Mühendisliği Konferansı, 16-20 Ekim, İstanbul, 49–60, (2007).
[14] Beyen, K., “17 Ağustos 1999 Kocaeli Depreminde Hasar Alan Fatih Camii’nin Dinamik Karakteristiklerinin Tanımlanması”, Altıncı Ulusal Deprem Mühendisliği Konferansı, 16-20 Ekim, İstanbul, 49–60, (2007).
[15] Dogangun, A., Acar, R., Sezen, H., Livaoglu, R., “Investigation of dynamic response of masonry minaret structures”, Bulletin of Earthquake Engineering, 6:505– 517, (2008).
[16] Celep, Z., İncecik, M., Pakdamar, F., “Structural and earthquake response analysis of the Muradiye Mosque”, International Conference of Cuma Mosque Plovdiv, Plovdiv, 7 June, (2008).
[17] Turk, A.M., Cosgun, C., “Seismic Behaviour and Retrofit of Historic Masonry Minaret”, Građevinar, 64, 39–45, (2012).
[18] Sezen, H., Dogangun, A., “Seismic Performance of Historical and Monumental Structures”, Earthquake Engineering: 181–202, (2012).
[19] Dogangun, A., Sezen, H., “Seismic vulnerability and preservation of historical masonry monumental structures”, Earthquake and Structures, 3(1): 83–95, (2012).
[20] Turk, A.M., “Seismic response analysis of masonry minaret and possible strengthening by fiber reinforced cementitious matrix (FRCM) materials”, Advances in Materials Science and Engineering, (2013).
[21] Kırklareli Kültür Varlıkları Envanteri, Erişim: 18.10.2018 http://www.kirklarelienvanteri.gov.tr/anitlar.php?id=311
[22] Edirne Vakıflar Bölge Müdürlüğü, “Kırklareli Hızırbey Cami Rölöve-Restitüsyon-Restorasyon Raporu”, (2007).
[23] DBYBHY, “Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik”, Bayındırlık ve İskân Bakanlığı, Ankara, (2007).
[24] Limak Batı Çimento Sanayi ve Ticaret A.Ş., "200901721 Ruhsat Nolu Kalker Ocağı Proje Tanıtım Dosyası", (2013).
[25] Koca, M.Y., Arslan, A.T., Tarhan, F., "Zigana Tüneli– Gürgenağaç (Trabzon) Arasında Yer Alan Kaya Birimlerinin Mühendislik Jeolojisi Açısından Değerlendirilmesi" Dokuz Eylül Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi, 7(2): 57–73, (2005).
[26] TS 11137, "Kireçtaşı (Kalker)-Yapı ve Kaplama Taşı olarak Kullanılan", TSE, Ankara, (1993).
[27] Teymen, A., Kılıç, A., Türkmenoğlu, Z.F., "Kalsiyum Karbonatlı Kayaçların Standart Özelliklerinin İncelenmesi", Uluslararası Madencilik Kongresi ve Sergisi, 259–270, (2011).
[28] Arıoğlu, N., Arıoğlu, E., "Mimar Sinan’ın Seçtiği Taş: Küfeki ve Çekme Dayanımı", 14. Türkiye İnşaat Mühendisliği Teknik Kongresi, İzmir, 1021–1034, (1997).
[29] Kocaman, İ., Okuyucu, D., Kazaz, İ., "Tarihi Yığma Yapıların Dinamik Davranışlarının Hesabında Gerekli Malzeme Özelliklerinin Tayini : Lala Paşa Cami Örneği", Uluslararası Katılımlı 6. Tarihi Yapıların Korunması ve Güçlendirilmesi Sempozyumu, 113–122, (2017).
[30] Ural, A., "Tarihi Kemer Köprülerin Sonlu Eleman Metoduyla Analizi", Deprem Sempozyumu, 408–413, (2005).
[31] SAP2000, "Structural Software for Analysis and Design, Evaluation Version", Computers and Structures, (2018).
[32] TBDY 2018, “Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği”, AFAD, (2018).
[33] Dym, C. L., Williams, H. E., “Analytical Estimates of Structural Behavior”, CRC pressBoca Raton, (2012).