Erken osmanlı dönemi tarihi minare modelinin sarsma tablası testleri

Abstract

Tarihi mirasımızın anıtsal değerdeki önemli bir kımını oluşturan minareler, simgesel ve estetik görünümleriyle şehir silüetlerinin önemli bir ögesi konumundadırlar. Tarihi minareler, malzeme mekanik özelliklerinin düşük olması ve narin yapıları nedeniyle depremlerde en çok hasar gören yapı grubu arasında yer almaktadır. Bu minarelerin geleceğe taşınması ve dolayısıyla tarihi kent dokusunun korunması için gerekli çalışmaların ilk adımı, bu yapı grubunun deprem etkileri altındaki performansının ve yapısal güvenliğinin belirlenmesidir. Bu nedenle, bu çalışmada, Bursa-Erken Dönem Osmanlı tarihi tuğla minarelerini temsil etmek üzere üretilen bir model minarenin sarsma tablası testlerinin yapılması ve bu testlerden elde edilen sonuçların irdelenmesi hedeflenmiştir. Sunulan tez çalışması dört bölümden oluşmaktadır. Çalışmanın birinci bölümünde Türk-Osmanlı dönemlerindeki tarihi minarelerin zamanla gelişimleri ve minareleri oluşturan bölümler anlatılmıştır. İkinci bölümde, Erken Dönem Osmanlı tarihi tuğla minare örneklerinin yer aldığı Bursa ilinin depremselliği, geçmiş depremleri ve bu depremlerin yapılar üzerindeki etkilerine kısaca değinilmiştir. Çalışma kapsamında literatür araştırması yapılmış ve TC. Vakıflar Genel Müdürlüğü'nün arşivlerinden derlenen belgelere ek olarak saha çalışmaları yapılmıştır. Bursa ilinde Erken Osmanlı Dönemi mimarisi özelliklerini taşıyan bu dönemde inşa edilmiş tarihi Hocaalizade Cami minaresi prototip olarak seçilmiştir. Minare yaklaşık 27 m yüksekliğinde, kaide kısmı almaşık (taş, tuğla ve düşey/yatay harç derzleri ile oluşturulmuş) yapılı olup diğer tüm bölümleri ise tuğla malzemeden oluşmaktadır. Minare çekirdeksiz bir merdivene sahiptir ve tek şerefelidir. Üçüncü bölüm, model minare üretimini, sarsma tablası testlerini ve sonuçlarını içermektedir. Ayrıca, sarsma tablasının özellikleri ve test laboratuvarının koşulları; minare numunesinin tasarım ve ölçeklenmesi; ölçüm sistemi ve koruma sisteminin tasarımı ve testte kullanılan deprem kaydının özellikleri anlatılmıştır. Minarenin kaide bölümü diğer bölümlere göre daha rijit olduğu için geçmiş depremlerde çoğunlukla bu bölümde hasar oluşmadığı bilinmektedir. Erken Dönem Osmanlı cami minarelerinin külah kısmı büyük çoğunlukla ahşaptan oluşmaktadır. Rijit kaide ve ahşap külahın minare davranışını değiştirmeyeceği dikkate alınarak model minare, külah ve kaide içermeksizin inşa edilmiştir. Sarsma tablası testleri Türk-Alman Üniversitesi Yerleşkesinde bulunan Allianz Teknik Deprem & Yangın Test ve Eğitim Merkezi'ndeki iki eksenli sarsma tablasında gerçekleştirilmiştir. Sarsma tablasının özellikleri ve laboratuvarın fiziksel sınırları dikkate alınarak prototip minare, Yerçekimi Kuvvetlerinin İhmal Edildiği yaklaşım kullanılarak ¼ geometrik ölçek oranı benimsenerek üretilmiştir. Model minarenin sarsma tablası testleri, 17 Ağustos 1999 depreminin ürettiği ve Bursa/Tofaş istasyonunda kaydedilen yer hareketi ivme kaydı altında yapılmıştır. Bu istasyonun Hocaalizade Camisine mesafesi 8,92 km ve merkez üssüne mesafesi ise 99,01 km'dir. Benimsenen model yaklaşımı nedeniyle deprem kaydının zamana karşı gelen ivme değerleri 4 ile çarpılarak arttırılmış ve zaman 4'e bölünerek azaltılmıştır. Model minarenin davranışını gözlemlemek ve gerekmesi durumunda deneyi durdurmak için gerçek ivme kaydı artımsal olarak model yapıya etkitilmiştir. Laboratuvar fiziksel ortam kısıtlarından dolayı minare dış ortamda üretilmiştir. Üretim sahasından test merkezine taşınması sırasında meydana gelebilecek hasarı engellemek için bir taşıma sistemi tasarlanmış ve kontrollü şekilde taşıma işlemi gerçekleşmiştir. Minarenin deprem etkileri altındaki davranışını sayısal olarak ifade etmek için model minare yüksekliği boyunca çok sayıda yerdeğiştirmeölçer ve ivmeölçerler yerleştirilmiştir. Test öncesi yapılan ön analiz sonucuna göre cihazların minare yüksekliği boyunca kesit değişiminin bulunduğu kritik bölgelere yerleştirilmesine dikkat edilmiştir. Bu bölümün son kısmında sarsma tablası testleri anlatılmaktadır. Her bir deprem yükleme adımı öncesi model minarenin dinamik karakteristiklerindeki değişimi anlamak için çevresel titreşim ve white noise (beyaz gürültü) testleri yapılmıştır. Her bir yükleme adımı; çevresel titreşim, beyaz gürültü ve ivme kaydının etkitilmesi olmak üzere üç test adımından oluşmaktadır. Testler süresince elde edilen veri eş zamanlı olarak bir veri toplayıcı aracılığıyla toplanmış ve bilgisayar ortamına aktarılmıştır. Elde edilen deneysel verinin işlenmesi ile yatay yerdeğiştirme ve ivmenin zamanla değişim ilişkileri; her bir yükleme adımında uygulanan yer hareketi ivme kaydının en büyük ivmesi (PGA) ile bu adımda meydana gelen en büyük yerdeğiştirme (ivme) değerlerinin minare yüksekliği boyunca değişimi vb. ilişkiler elde edilmiştir. Ayrıca, beyaz gürültü testleri ile minarenin dinamik özellikleri (frekans ve sönüm oran) elde edilmiş ve bu özelliklerin artımsal uygulanan ivme kaydıyla değişimi ortaya konulmuştur. Dördüncü bölümde ise tez çalışmasından elde edilen sonuçlar özetlenerek verilmiştir. Model minarede ilk hasar küp-gövde ve şerefe-petek geçiş bölgesinde meydana gelmiştir. İlerleyen adımlarda petek orta bölgesi civarında da çatlak oluşumu gözlemlenmiştir. Hasarın yayılı olmadığı ve kesit değişiminin olduğu bölgelerde yoğunlaştığı gözlemlenmiştir. Deneysel olarak tespit edilen bu hasarların gerçek deprem sonrası hasar gözlemleri ile uyumlu olduğu görülmüştür. Testler, ivme ve yatay yerdeğiştirmenin minare yüksekliği boyunca artış eğilimi gösterdiğini ve bu artışın artımsal uygulanan ivme kaydının büyüklüğünün artmasıyla arttığını göstermektedir. Her bir test aşamasından sonra gerçekleştirilen beyaz gürültü testleri, artan hasar dolayısıyla azalan rijitlik etkisiyle frekansın azaldığını ve sönümün arttığını ortaya koymaktadır.