Tarihi tuğla bir minarenin iki yer hareketi kaydı altında sarsma tablası testi
Shaking table test under two ground motion records of a historical brick minaret
Yazar: AYŞENUR BİREL
Danışman: DOÇ. DR. MEDİNE İSPİR ARSLAN
İstanbul Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Deprem Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Deprem Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Deprem Mühendisliği = Earthquake Engineering ; İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Bilindiği üzere ülkemiz coğrafyası aktif faylar üzerinde yer almaktadır. Yüzyıllar boyunca birçok medeniyete ev sahipliği yapmış olan bu coğrafya aynı zamanda birçok tarihi eseri de içerisinde barındırmaktadır. Meydana gelen depremlerden korunarak geçmişten günümüze ulaşmış olan bu tarihi ve kültürel mirasın geleceğe güvenle aktarılması önem taşımaktadır.
Bu nedenle, sunulan tez çalışması; tarihi yapılar içerisinde önemli bir yer tutan tarihi minarelerin deneysel olarak incelenmesini konu edinmektedir. Tez çalışması kapsamında, Erken Dönem Osmanlı mimarisinin Bursa ilimizde yeralan örnekleri incelenmiş ve Bursa ilimizde yeralan Hocaalizade Cami minaresinin, bu dönem minarelerini temsil edebileceği görülmüştür. Bu minare karakteristikleri esas alınarak, model minare numunesi üretilmiş ve sarsma tablası testleri gerçekleştirilerek sonuçları değerlendirilmiştir. 
Sunulan tez çalışmasının ilk bölümünde, cami ve minarelerin zaman içerisindeki gelişimi, Türk-Osmanlı minaresinin bölümleri ve ayrıca Türk-Osmanlı minaresi mimarisinden bahsedilmektedir. Çalışmanın ikinci bölümünde, tez kapsamında ele alınan minarenin bulunduğu Bursa ilimizin depremselliği ve sarsma tablası testlerinde prototip olarak seçilen Hocaalizade cami ve minaresinin özellikleri kısaca anlatılmaktadır. Minarenin kaide kısmı almaşık yapıya sahip olup, diğer bölümleri tuğla ve yatay/düşey harç derzlerinden oluşmaktadır. Minare, yaklaşık olarak 27 m yüksekliğinde ve tek şerefelidir. 
Üçüncü bölümde, sarsma tablası ile ilgili yapılan literatür araştırması özet olarak verilmekte ve teze konu olan testleri gerçekleştirmek üzere kullanılan sarsma tablasının özellikleri anlatılmaktadır. Bunların yanısıra numunenin üretim aşamaları, ölçüm çerçevesi tasarlanması, koruma sistemi ve testlerde kullanılan deprem kaydının özellikleri verilmektedir.
Erken Dönem Osmanlı minareleri özelliklerini belirlemek üzere literatür araştırması yapılmış, TC. Vakıflar Genel Müdürlüğü arşivinde yer alan belgeler ve röleveler incelenmiş ve Bursa'da yerinde incelemeler yapılmıştır. Bu çalışmalar sonucunda Hocaalizade Cami minaresinin dönem mimarisi özelliklerini temsil ettiği görülmüş ve sarsma tablası testleri için bu minarenin prototip olarak dikkate alınmasına karar verilmiştir. Yerinde incelemeler ve araştırmalar minarelerin kaide bölümünün yeterince rijit olduğunu göstermekte ve bu nedenle geçmiş depremlerde bu bölümün kısmen ya da hiç hasar almadığı gözlemlenmiştir. Ayrıca minarenin en üst bölümü külahın Erken Dönem mimarisinde genellikle ahşapla imal edildiği görülmüştür. Belirtilen gerekçelerden dolayı model minarenin kaide ve külah bölümlerinin inşa edilmemesine karar verilmiştir.  
Tez çalışması, üretilen model minarenin gerçek deprem kayıtları altındaki davranışının sarsma tablası testleri ile araştırılmasını hedeflemektedir. Türk – Alman Üniversitesi yerleşkesinde yer alan Allianz Teknik Deprem & Yangın Test ve Eğitim Merkezi'nde bulunan sarsma tablası kullanılarak testler gerçekleştirileceği için bu sarsma tablasının özellikleri ve test merkezinin fiziksel koşulları dikkate alınarak prototip minarenin ¼ oranında ölçeklendirilmesine karar verilmiştir. Model minarenin geometrik boyutları bu ölçeğe göre belirlenerek minarenin tasarımı yapılmıştır.
Minarenin deprem etkisi altındaki davranışını yapısal parametrelerle ifade etmek için çok sayıda deplasman ve ivme ölçer kullanılmıştır. Deney sırasında minarede meydana gelebilecek kısmi ya da ani göçmenin test ortamında yeralan cihazlara ve ölçüm sistemi bileşenlerine hasar verebilme ihtimali dikkate alınarak bir koruma sistemi tasarlanmış ve deney öncesi sarsma tablası etrafına bu koruma sistemi yerleştirilmiştir.    
Tez kapsamında üretilen model minareye iki farklı deprem kaydı artımsal olarak etkitilmiştir. İlk deprem kaydı 6 Haziran 2016'da Bursa'da meydana gelen ve moment büyüklüğü Mw=4.3 olan depremdir. İkinci deprem kaydı ise 17 Ağustos 1999'da meydana gelen Kocaeli depremine aittir ve moment büyüklüğü Mw=7.6'dır. 
Dördüncü bölümde, testlerden elde edilen ivme ve yatay yerdeğiştirme verisi değerlendirilmiş; ivme ve öteleme oranının minare yüksekliği ile değişimi, kalıcı yerdeğiştirmeler, hasar gelişimi ve frekansın hasarla değişimi gibi minare davranışını anlamaya yönelik çıkarımlar yapılmıştır. Beşinci bölümde ise ilk dört bölümde sunulan çalışmadan elde edilen sonuçlar verilmiştir. İvme ve öteleme oranının minare yüksekliği boyunca değiştiği ve bu değişimin genellikle artış eğilimi gösterdiği görülmüştür. Model minarenin hasarı; önce küp-gövde geçiş bölgesinde devrilme modu olarak ortaya çıkmış ve daha sonra petek bölgesinde kayma çatlakları oluşmuştur.

Abstract:
As it is known, the geography of our country is located on active faults. This geography, which has been home to many civilizations for centuries, also contains many historical monuments. Historical monuments have a very important place in our country, as well as all over the world. It is important to transfer this historical and cultural heritage, which has been preserved from earthquakes and has survived from the past to the present, safely to the future.
For this reason, the presented thesis study is about the experimental study of historical minarets, which have an important place in historical buildings. Within the scope of the thesis study, samples of Early Ottoman architecture located in Bursa province were examined and it was seen that the minaret of the Hocaalizade Mosque located in Bursa province could represent the minarets of this period. Based on these minaret characteristics, a model minaret sample was produced and shaking table tests were performed and the results were evaluated. 
In the first part of the presented thesis, the development of mosques and minarets over time, the sections of the Turkish-Ottoman minaret and also the architecture of the Turkish-Ottoman minaret are mentioned.
In the second part of the study, the characteristics of the Hocaalizade mosque and minaret, which were selected as prototypes in the tests of the seismicity and shaking table of our province of Bursa, where the minaret discussed in the scope of the thesis, are briefly described. The pedestal part of the minaret has a rough structure, and the other parts consist of bricks and horizontal/vertical mortar joints. The minaret is approximately 27 m high and has a single honor. 
In the third part, the literature research conducted on the shaking table is summarized and the characteristics of the shaking table used to perform the tests subject to the thesis are described. In addition, the production stages of the sample, the design of the measurement frame, the protection system and the characteristics of the earthquake recording used in the tests are given.
Literature research was conducted to determine the characteristics of early Ottoman minarets, documents and relays in the archive of the General Directorate of Foundations of the Republic of Turkey were examined and on-site examinations were carried out in Bursa. As a result of these studies, it was seen that the minaret of the Hocaalizade Mosque represents the characteristics of period architecture, and it was decided to consider this minaret as a prototype for shaking table tests.
On-site investigations and research show that the pedestal section of the minarets is sufficiently rigid, and therefore it has been observed that this section has not received partial or no damage in past earthquakes. In addition, it has been seen that the topmost part of the minaret was usually made of wood in the early architecture of the cone. Due to the stated reasons, it was decided not to build the pedestal and cone sections of the model minaret.  
The thesis aims to investigate the behavior of the model minaret produced under real earthquake records by means of shaking table tests. Since the tests will be carried out using the shaking table located at the Allianz Technical Earthquake & Fire Test and Training Center located on the campus of the Turkish – German University, it has been decided to scale the prototype minaret by ¼ taking into account the characteristics of this shaking table and the physical conditions of the test center. The geometric dimensions of the model minaret were determined according to this scale and the design of the minaret was made. At the same time, since the minaret was produced outside the laboratory, the physical conditions of the laboratory have also been decisive in geometric dimensions. The total height of the scaled minaret is 3.62m. A 40 cm deep reinforced concrete foundation was also built under the minaret.
A large number of displacement and acceleration meters have been used to express the behavior of the minaret under the influence of earthquakes with structural parameters. A protection system was designed taking into account the possibility that a partial or sudden migration that may occur in the minaret during the experiment may damage the devices and measurement system components located in the test environment, and this protection system was placed around the shaking table before the experiment. Thanks to this protection system, the damages in the minaret could be examined after each increase rate. In addition, measurements were taken with laser meters throughout the entire experiment and the experiment was also recorded with cameras.
Two different earthquake records were incrementally affected to the model minaret produced within the scope of the thesis. The first earthquake record is the earthquake that occurred in Bursa on June 6, 2016 and the moment magnitude is Mw=4.3. The second earthquake record belongs to the Kocaeli earthquake that occurred on August 17, 1999 and the moment magnitude is Mw=7.6. While the Bursa earthquake was increased to 1g acceleration, the Kocaeli earthquake was increased to approximately 0.90g acceleration and affected the structure.
In the fourth part, the acceleration and horizontal displacement data obtained from the tests were evaluated; inferences were made to understand the behavior of the minaret, such as the change of acceleration and displacement ratio with the height of the minaret, permanent displacements, damage development and frequency change with damage. At the same time, the actual equivalents of the obtained displacement ratios and these actual values were compared with the boundary conditions given in the "Earthquake Risk Management Guide for Historical Buildings".
In the fifth section, the results obtained from the study presented in the first four sections are given. It has been observed that the acceleration and displacement rate change throughout the height of the minaret, and this change usually shows an upward trend. The damage of the model minaret first appeared as a tipping mode in the cube-body transition zone, and then slip cracks formed in the honeycomb zone.
The obtained displacement rates are compared with the boundary conditions given in the "Earthquake Risk Management Guide for Historical Buildings"; The prototype minaret provides a Limited Damage Limit Status under the Bursa earthquake registration, while it does not provide a Pre-Migration Limit Status under the Kocaeli earthquake registration. In other words, the structure has reached the state of collapse.