Manisa Hafsa Sultan Camii deprem davranışının orerasyonel modal analiz yöntemiyle incelenmesi
Investigation of earthquake behavior of historical Manisa Hafsa Sultan Mosque with operational modal analysis
Yazar: EMİN HÖKELEKLİ
Danışman: YRD. DOÇ. DR. HALİL NOHUTCU
Celal Bayar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Yapı Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2015
Konu: Deprem Mühendisliği = Earthquake Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences ; İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında, tarihi bir camii ve minaresi deprem davranışları analitik ve deneysel yöntemler kullanılarak belirlenmiştir. Çalışmada, Manisa Hafsa Sultan Camii ve minaresi örnek olarak seçilmiştir. 

Tez çalışması dört bölümden oluşmaktadır. Birinci bölümde, yığma yapıların dinamik davranışı, tarihi yapılarda koruma kavramı ve kavramının tarihsel süreç içerisinde gelişimi hakkında genel bilgiler sunulmuştur. İkinci bölümde, tarihi yapıların incelenmesi, yığma yapı malzeme özelliklerinin belirlenmesinde kullanılan yöntemlerden, malzeme modelleme teknikleri, yığma yapıların sayısal olarak modellenmesi ve sonlu elemanlar yöntemine dayalı dinamik formülasyonlarlar verilmektedir. Yapıların deneysel dinamik parametrelerinin belirlenmesinde kullanılan, deneysel modal analiz yöntemleri, yöntemlerde kullanılan test aletleri ve deneysel yöntemlere ait formülasyonlar sunulmaktadır. Son olarak yığma yapıların doğrusal olmayan analizinde yaygın olarak kullanılan yöntemler hakkında bilgiler sunulmuştur. Üçüncü bölümde tarihi Hafsa Sultan Camii mimari ve taşıyıcı sistem özellikleri, yapı üzerinde yapılan hasar tespit çalışmaları hakkında bilgiler verilmiştir. Yapı taşıyıcı sistemi oluşturan taş ve tuğla numuneler üzerinde yapılan tahribatlı ve tahribatsız deney sonuçları tablo olarak sunulmuştur Son olarak bölgenin depremselliği hakkında bilgi, deprem analizinde kullanılacak 1999 Kocaeli depremi ivme değerlerinin spektrum eğrisine göre ölçeklendirilmesi hakkında bilgiler sunulmuştur. Dördüncü bölümde, sonlu elemanlar analizinde kullanılacak yığma duvar malzeme parametreleri, laboratuvar çalışmaları ve literatür de kabul gören bağıntılar kullanılarak elde edilmiştir. Sultan Camii ve minaresinin üç boyutlu sonlu eleman modeli oluşturulmuş, deneysel ve dinamik karakteristikleri belirlenmiştir. Deneysel ve teorik dinamik karakteristiklerin karşılaştırılması ve yapıların sonlu eleman modellerinin iyileştirilmesi aşamaları da bu bölüm içerisindedir. Yapıların sonlu eleman modelleri, malzeme özelliklerindeki değişimler dikkate alınarak deneysel sonuçlara göre iyileştirilmiştir. Sultan Camii başlangıç ve iyileştirilmiş sonlu eleman modellerine deprem ivme kaydı uygulanmış, her iki durum için lineer deprem davranışı araştırılmıştır. Sultan Camii Minaresi iyileştirilmiş sonlu eleman modeli kullanılarak doğrusal ve doğrusal olmayan deprem analizleri gerçekleştirilmiştir. Doğrusal olmayan davranışının belirlenmesinde Beton Hasar Plastiklik (CDP) modeli kullanılmıştır. Beşinci bölümde; tez çalışmasından elde edilen sonuçlara ve yapılan önerilere yer verilmektedir. Bu bölümü kaynaklar ve özgeçmiş izlemektedir.

Anahtar Kelimeler: Hafsa Sultan Cami ve Minaresi, Operasyonel Modal Analiz, Doğrusal Olmayan Davranış, Sonlu Eleman Model İyileştirme, Dinamik Karakteristik.

Abstract:
In this thesis study, the earthquake behaviours of a historical mosque and its minaret were determined by using analytic and experimental methods. In the study, Manisa Hafsa Sultan Mosque and its minaret were chosen as an example. 

Thesis study is composed of four parts. In the first part, general information on dynamic behaviour of the masonry constructions, the concept of preservation in historical buildings and development of this concept within the historical process were presented. In the second part, analysis of historical buildings, material modelling techniques among the methods used in order to determine the characteristics of masonry construction materials and finally numeric modelling of masonry construction as well as dynamic formulations based on finite element method were presented. Experimental model analysis methods used in order to determine the experimental dynamic parameters of the buildings, test tools used in the methods and formulations of experimental methods were presented. Finally, information on the methods commonly used in the non-linear analysis of the masonry construction was provided. In the third part, information on architectural and bearer system characteristics of historical Hafsa Sultan Mosque as well as damage assessment studies on the building was presented. Destructive and non-destructive experiment results on stone and brick samples composing the building bearer system were displayed in the table. Finally, information on the earthquake characteristic of the region as well as the information on the measurement of acceleration value of 1999 Kocaeli earthquake in accordance with the spectrum curve, which would be used in the earthquake analysis, were presented. In the fourth part, parameters of masonry wall material which would be used in the analysis of finite elements were obtained by using laboratory studies and formulas approved in the literature. 3D finite element model of Sultan Mosque and its minaret was created, its experimental and dynamic characteristics were determined. The phases of comparing experimental and theoretical dynamic characteristics and improvement of finite element models of the buildings are included in this part. Finite element models of the buildings were improved in accordance with the experimental results by considering the changes in material characteristics. Acceleration seismogram was applied on the outset and improved finite element model of Sultan Mosque, also linear earthquake behaviour was researched for both cases. By using improved finite element model of Sultan Mosque minaret, linear and nonlinear earthquake analyses were carried out. Concrete Damage Plasticity (CDP) model was used in order to determine nonlinear behaviour. In the fifth part, results derived from thesis study and recommendations were presented. This part is followed by references and background.

Keywords: Hafsa Sultan Mosque and Minaret, Operational Modal Analysis, Non-linear Behavior, Finite Element Model Updating, Dynamic Characteristic.