Bazı küfeki taşlarının fiziksel ve mekanik özelliklerinin karşılaştırmalı olarak incelenmesi
Comparative analysis of the physical and mechanical properties of some khufeki stones
Yazar: EMİNE MERVE ÇAPAR
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA ERKAN KARAGÜLER
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mimarlık Ana Bilim Dalı / Çevre Kontrolü ve Yapı Teknoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Mimarlık = Architecture

Özet:
Geleneksel yapılarımızda camiilerde, kervansaraylarda, tiyatrolarda, hamamlarda, kütüphanelerde çeşitli kaynaklardan taşların kullanıldığı bilinmektedir. Bu yapılar incelendiğinde genellikle yerel malzemelerin kullanıldığı görülmektedir. Küfeki taşı tarih boyunca birçok eserde kullanılmıştır. Roma, Bizans ve Osmanlı dönemlerinde camiilerde, kervansaraylarda, çeşmelerde, dış cephe kaplamaları, iç mekan hacimleri, döşeme kaplamaları, kemerler, sütunlar gibi akla gelebilecek birçok alanda kullanılan küfeki taşları özellikle Osmanlı döneminde Mimar Sinan'ın Trakya ve İstanbul bölgesinde ki eserlerinde başta Selimiye Camii olmak üzere oldukça zengin kullanım alanı bulmuştur.
Günümüzde bu tür binaların restorasyon çalışmalarında taş ihtiyacı oldukça ciddi bir sıkıntıdır. Restorasyon etiği açısından özgün malzemelere daha çok ihtiyaç vardır. Bu kapsamda kullanılacak olan taşın fiziko mekanik özelliklerinin bilinmesi bu çalışmalar için taş seçimi aşamasında oldukça önemlidir.
Bu sebeple yapılan tez çalışmasında Trakya bölgesinde yaygın olarak restorasyon çalışmalarında da kullanılan iki taş ocağından biri olan Mimar Sinan'ın birçok eserinde kullandığı Süloğlu taş ocağından çıkarılan küfeki taşı ile günümüzde restorasyon çalışmalarında oldukça tercih edilen Pınarhisar taş ocağından çıkarılan küfeki taşının fiziko mekanik özelliklerinin deneysel çalışmalar aracılığı ile belirlenmesi ve karşılaştırılmalı olarak incelenmesi amaçlanmıştır. Bu çalışmanın sonuçlarının bölgede oldukça aktif olan taş ocaklarından restorasyon çalışmaları kapsamında taş seçiminde fiziko mekanik özelliklerinin bilinmesinin bu alanda değerli katkılar sağlayacağı tespit edilmiştir.
Bu amaçla yapılan tez çalışmasında çalışma yöntemi temel olarak iki aşamalıdır. Birinci aşamayı literatür araştırmaları, ikinci aşamayı ise taşların fiziko mekanik özelliklerini belirlenmesini amaçlayan deneysel çalışma kısmı oluşturmaktadır. Bu yöntemler kullanılarak yapılan tez çalışması altı bölümden oluşmaktadır.
Yürütülen tez çalışmasının ilk bölümünde konu ile ilgili genel bir giriş yapıldıktan sonra çalışmanın amacı ele alınmıştır. Çalışmanın öneminden ve kapsamından bahsedilerek, tez süresince yapılacak olan çalışma yöntemi açıklamalı bir şekilde ifade edilmiştir. Çalışmanın konusu ile ilgili yapılan araştırmalar incelenmiş ve literatür çalışmaları yapılmıştır.
Tezin ikinci ve üçüncü bölümleri literatür araştırmalarını içermektedir. Doğal taşlar hakkında genel bilgi verilmesi ile başlayan ikinci bölüme doğal taşların oluşumlarına, kullanımlarına ve sertliklerine göre sınıflandırılmaları ile yapıda kullanım yerleri hakkında bilgi verilerek devam edilmiştir. Doğal taşların fiziksel ve mekanik özellikleri bu bölümde incelenmiştir.Üçüncü bölümde deneysel çalışmaların uygulanacağı küfeki taşları hakkında bilgi verilmiştir. Küfeki taşlarının genel bir tanımı yapıldıktan nerelerde hangi amaçla kullanıldığının anlatıldığı kullanım alanları bölümü ile küfeki taşlarının fiziko mekanik özelliklerinden bahsedilmiştir.
Yürütülen tez çalışmasının dördüncü kısmında literatür çalışmaları ışığında taşlara uygulanılacak olan deneysel çalışma süreci hakkında bilgi verilmiştir. Deneysel çalışmalar laboratuvar ortamında yapılmış, deneylerde Trakya bölgesinden iki farklı taş ocağından alınan küfeki taşları kullanılmıştır.
Mimar Sinan'ın Selimiye Camii'sinde kullandığı Edirne'nin Süloğlu ilçesindeki taş ocağından temin edilen küfeki taşı ile günümüzde restorasyon çalışmaları kapsamında kullanılan Lüleburgaz'ın Pınarhisar ilçesindeki taş ocağından temin edilen küfeki taşlarının özelliklerini belirlemek, birbirleri ile karşılaştırmak amacıyla laboratuvar ortamında uygulanılacak olan deneyler için deney programı oluşturulmuş, deneyler belirlenmiştir. Bu deneyler fiziksel özellik deneyleri, mekanik özellik deneyleri ve durabilite (dayanıklılık) özellikleri olarak üç ana başlık altında toplanmıştır.
Taşların fiziksel özelliklerini belirlemek için numunelere birim hacim ağırlık, özgül ağırlık, su emme, kılcallık, buhar geçirgenliği gibi fiziksel özellik belirleme deney yöntemleri uygulanmıştır. Tek eksenli yük altında eğilmede çekme, basınç dayanımı, aşınma daynımı, ultra ses hızı tayini, geri tepme çekici deney yöntemi gibi mekanik özellikleri belirlemede kullanılan deney yöntemleri uygulanarak taşların mekanik özellikleri ve donma çözülme etkilerine dayanıklılık deney yöntemi uygulanarak ise durabilite (dayanıklılık) özellikleri belirlenmiştir.
Beşinci bölümde deneysel çalışma sonucu elde edilen veriler değerlendirilmiş ve yorumlanmıştır. Dördüncü bölümde taşlara uygulanmış olan deney yöntemlerinin hesaplamalar aracılığı ile verdikleri deney sonuçları gösterilmiş, değerlendirebilmek ve yorumlayabilmek için çeşitli grafikler ve çizelgeler hazırlanmıştır.
Çizelge, grafikler ve tablolar yardımıyla taşların fiziksel, mekanik ve durabilite (dayanıklılık) özelliklerini belirlemek ve karşılaştırmak için yapılan deneysel çalışmalar sonucunda elde edilen verileri karşılaştırmalı olarak değerlendirilip analiz edilmiştir.
Yapılan tez çalışmasının son bölümü olan altıncı bölümde literatür ve deneysel çalışmaların sonucunda elde edilen tüm veriler ve sonuçlar karşılaştırmalı olarak ele alınmış ve değerlendirilmiştir.
Bu bölümde Mimar Sinan'ın Selimiye Camii'sin de kullandığı Edirne'nin Süloğlu ilçesindeki taş ocağından temin edilen küfeki taşı ile günümüzde restorasyon çalışmaları kapsamında kullanılan Lüleburgaz'ın Pınarhisar ilçesindeki taş ocağından temin edilen küfeki taşlarının fiziksel, mekanik ve durabilite (dayanıklılık) özelliklerini belirleyip karşılaştırmak için yapılan deneysel çalışmaların sonuçları karşılaştırılmış ve benzer yönleri ile farklılıkları belirlenerek sonuç ve önerilerde bulunulmuştur.

Abstract:
It is known that stones from various sources have been used in our traditional buildings, mosques, caravanserais, theaters, baths and libraries. When these structures are examined, it is generally seen that local materials are used. Khufeki stone has been used in many works throughout history.
In Roman, Byzantine and Ottoman periods, khufeki stones used in many places that can be imagined like mosques, caravanserais and fountains; on various areas such as exterior walls coverings, interior spaces, floor coverings, arches and columns.
Khufeki stones have found widespread use; especially in the works of Architect Sinan, mainly in Selimiye Mosque, in Thrace and Istanbul regions at the Ottoman period.spacing must be set for summaries.
Today, the need for stone in the restoration of such buildings is a serious problem. In terms of restoration ethics, there is a need for more original materials. Knowing the physico-mechanical properties of the stone to be used in this context is very important in the stone selection stage for these studies.
Therefore in this thesis study, it was aimed to determine the physico-mechanical properties of khufeki stones by experimental studies and compare them in a comparative manner; which one is used in the restoration works from one of the two quarries in the Thrace region and used in many of the works of Architect Sinan, removed from the Süloğlu stone quarry and the other khufeki stone which one is removed from the Pınarhisar stone quarry that preferred in restoration works nowadays.
In this thesis, the study method basically consists of two steps. The first chapter consists of literature research, and the second chapter is the experimental study that aims to determine the physico-mechanical properties of stones. The thesis study consists of six chapters.
In the first chapter of the thesis study, the aim of the study is discussed after a general introduction about the subject. The importance of the study and its context are mentioned and the working method that will be done during the thesis is explained in an explanatory manner. The researches about the subject of the study were examined and literature studies were done.
The second and third chapters of the thesis contain literature research. The second chapter was started by giving general information about natural stones and continued by their classification by using the natural stones according to their formation, usage and hardness. Physical and mechanical properties of natural stones are examined in this chapter.Natural stones are one of the oldest building materials used in the world since the time when people existed. Natural stones have been used by the people in the historical process by changing the shape and function according to the shapes required by every age. It is a natural and ecological material that has completed natural stone formation stages in nature. Due to their different patterns and varieties, they are quite original and varied, and also quite durable when used in accordance with physico-mechanical properties.
Natural stones are classified under three headings according to their origin, usage and hardness. According to the formation of natural stones, natural stones of magmatic origin, natural stones of sedimentary origin and natural stones of metamorphic origin are grouped under three main headings.
Magmatic stones are the stones formed as a result of cooling and solidification of the magma in the depths of the Earth's crust at different depths of the Earth's crust. Natural stones of magmatic origin are divided into three according to the depth of formation; magma's be formed by cooling in depth of earth crust 'plutonic (depth) stones' , be formed by cooling on near the earth ' pyroclastic (vessel) stones' , be formed by cooling go up to earth 'volcanic (surface) stones'.
The existing stones formed in the earth crust undergo physical and chemical decomposition due to various factors over time. Storing the separated stones in the lake, river basin and seas is called sedimentation. Stones which are formed as a result of re-hardening of the sedimentation materials as a result of certain processes with a natural binder are called em 'Sediment Stones' mal.
Sedimentary stones divided into three main groups which are clastic (sandstone, pebble), chemical (limestone, travertine, onyx) and organic (fossiliferous limestone, coal). In generally, the sedimentary rocks contain organic matter and fossils.
The metamorphic rocks are the stones formed by magmatic and sedimentary stones under the influence of temperature, pressure, stress and chemical activity. Sedimentary stones having a crystalline structure transform into a crystal structure with the effect of heat and pressure, and marble, gneiss, schist, quartzite and slate are the major metamorphic rocks.
Natural stones, according to their usage, can be classified as two classes. Those used with polishing such as real marble, granite, limestone, syenite, travertine, onyx etc., and those used without polishing e.g. basalt, marl, schist, tuff, tuffite.
Natural stones can also be classified according to their surface hardness. The hardness of natural stones, which are divided into soft and hard stones, is measured in response to the scratching force.
In the third chapter, information is given about the khufeki stones which experimental studies will be applied. After a general definition of khufeki stones, physical and mechanical properties and areas of usage are described.
In the fourth chapter, the experimental work period applied on the stones has been discussed based on the literature studies.
Experiments are made in lab/laboratory environment and the khufeki stones which are picked from two different stone pits, in Trakya Region, are used in experiment.
In order to determine the properties of the khufeki stones that are obtained from the Süloğlu stone quarry, which Architect Sinan has used in Selimiye Mosque and obtained from the Pınarhisar stone quarry which is preferred in restoration works nowadays and to compare these khufeki stones with each other, an experimental program was created and determined for the experiments to be applied in the laboratory.
The very first step of the contents of the created program is to define the standards and determine the devices which are planned to be used in experimental studies, followed by checking and identifying these devices and providing auxiliary materials for them.
It is another important step to provide the materials to be used in experimental studies from the companies, bring them to the required sizes and prepare them.
It is important to get started on experimental studies, the execution order of the experiments and recording of the experiments with taking photographs while the processes takes place.
All the data of each experimental study to be recorded in the finest details and calculations, the results of the study of the information obtained from the table and the graph to create a comparative step is another step.
It is the last step that all the information obtained as a result of the experimental studies are evaluated and analyzed and interpreted by means of graphs and tables.
These tests are grouped under three main headings: physical property tests, mechanical property tests and durability. In order to determine the physical properties of the stones, physical property determination test methods such as unit weight, specific gravity, water absorption, capillary and vapor permeability were applied to the samples.
The mechanical properties of the stones and the resistance to freeze-thaw effects test method were applied to determine the mechanical properties such as the bending under uniaxial load,compressive strength,wear resistance, ultra sound velocity determination, recoil attractive test method and the durability (durability) properties were determined.
In the fifth chapter, the data obtained from the experimental study were evaluated and interpreted. In the fourth chapter, the experimental results of the test methods applied to the stones through calculations were shown; various graphs and charts were prepared in order to evaluate and interpret the experimental results.
The data obtained as a result of experimental studies to determine and compare the physical, mechanical and durability properties of the stones with the help of charts, graphs and tables were evaluated and analyzed comparatively.
In the sixth chapter which is the last chapter of the thesis study, all data and results obtained as a result of the literature and experimental studies were evaluated comparatively.
In this section, the results of experimental studies to determine and compare the physical, mechanical and durability characteristics of khufeki stone, which was obtained from the quarry of the Süloğlu district of Edirne and used by Architect Sinan in Selimiye Mosque and the quarry in the Pınarhisar district of Lüleburgaz that is now used for the restoration work were compared and results & suggestions were made by the determination of their similarities and differences.