DYNAMIC BEHAVIOR CHANGE OF KÜTAHYA YEŞİL MINARET WITH COVERED AND OPEN BALCONY ARCHITECTURE

Yıl 2018, Cilt: 6 Sayı: ozel, 192 - 203, 01.12.2018

Mahmud Sami Döven Cavit Serhatoğlu Onur Kaplan Ramazan Livaoğlu

Öz

There are many Ottoman minarets with different architectural and structural features in Anatolia. But, examples of minarets with covered balcony are very rare. Therefore, in order to protect these minarets against possible earthquakes, it is necessary to investigate the structural properties and determine the dynamic characteristics before performing seismic analysis. In the scope of this paper, the dynamic characteristics of the covered balcony minaret of Green Mosque, which is located in Kütahya were examined. The study includes general information about the structural characteristics of the minaret and the dynamic behavior changes between the cases, which the minaret has open or covered balcony. The determination of the dynamic characteristics of historical minarets is troublesome. Because, the historical masonry minarets have complex stiffness, high heterogeneity and shadowy boundary conditions as observed. Thus, ambient vibration test was performed with aim of defining modal parameters of the minaret. The test was applied using two different types of accelerometers and the results were compared with each other. Since the dynamic behavior of the minaret were also represented with numerical model, solid model were implemented by using the finite element technique. Model updating was performed in order to match the natural frequencies arising from the experimental investigation with those from numerical results. Then, the minaret was modeled as open balcony with the same material properties and geometric dimensions and modal analysis was performed on this new model. The mode shapes and modal frequencies obtained from both models are compared with each other. Whereby, the effect of covered and open balcony to the dynamic behavior of the minaret was interpreted. Furthermore, considering elastic acceleration spectra, calculated horizontal load of the minarets were compared with each other according to the first and second modes.

Anahtar Kelimeler

Historical minaret, Balcony type, Dynamic behavior, Ambient vibration test, Modal analysis, Horizontal force

KÜTAHYA YEŞİL MİNARENİN KAPALI VE AÇIK ŞEREFELİ DİNAMİK DAVRANIŞLARININ KARŞILAŞTIRILMASI

Öz

Anadolu’da farklı mimari ve yapısal özelliğe sahip birçok Osmanlı minaresi yer almaktadır. Ancak kapalı şerefeli mimariye sahip minare örneklerine oldukça nadir rastlanmaktadır. Bu yüzden kapalı şerefeli minarelerin olası depremlere karşı korunması amacıyla sismik analizden önce yapım tekniğinin araştırılması, dinamik karakteristiğinin belirlenmesi gereklidir. Bu çalışma; Kütahya ilinde yer alan kapalı şerefeli Yeşil cami minaresinin mevcut durumu hakkındaki genel bilgileri ve minarenin şerefesi açık veya kapalı olması durumunda yapının dinamik davranışındaki değişimleri kapsamaktadır. Tarihi minareler izotropik olmayan malzeme özelliklerine, karmaşık rijitlik ve mesnet koşullarına sahiptir. Bu yüzden araştırmada, dinamik karakteristiklerin belirlenmesine dayalı deneysel modal analiz yöntemlerinden birisi olan çevresel titreşim deneyi uygulanmıştır. Deney, iki farklı tipte ivmeölçer kullanılarak gerçekleştirilmiş ve sonuçlar birbiriyle karşılaştırılmıştır. Tarihi minarenin sayısal olarak dinamik davranışını değerlendirmek için ise yapının sonlu elemanlar modeli Abaqus programında oluşturulmuştur. Model, çevresel titreşim deneyi sonuçlarıyla güncellenerek mevcut minarenin malzeme özellikleri ve mesnet koşulları belirlenmiştir. Daha sonra aynı malzeme ve geometrik boyutlar kullanılarak minare açık şerefeli olarak modellenmiş ve modal analiz gerçekleştirilmiştir. Her iki modelden elde edilen mod şekilleri ve modal frekansları karşılaştırılarak kapalı ve açık şerefenin minarenin dinamik davranışına etkisi yorumlanmıştır. Ayrıca seçilen elastik ivme spektrumları dikkate alınarak, birinci ve ikinci mod için iki minare türünde oluşacak yatay yük değişim oranları karşılaştırılmıştır.

Anahtar Kelimeler

Tarihi minare, Şerefe türü, Dinamik davranış, Çevresel titreşim deneyi, Modal analiz, Yatay yük değişimi

Kaynakça

• [1] Ertek, E., Fahjan, Y. Osmanlı Minarelerinin Yapısal Sistemleri:Sınıflandırma, Modelleme ve Analizi, Altıncı Ulusal Deprem Mühendisliği Konferansı, 16-20 Ekim 2007, İstanbul.
• [2] Peña, F., Lourenço, P. B., Mendes, N., & Oliveira, D. V. (2010). Numerical models for the seismic assessment of an old masonry tower. Engineering Structures, 32(5), 1466-1478. DOI: 10.1016/j.engstruct.2010.01.027
• [3] Oliveira, C. S., Çaktı, E., Stengel, D., Branco, M. Minaret behavior under earthquake loading: The case of historical Istanbul. Earthquake Engineering & Structural Dynamics 2012, 41(1): 19-39. DOI: 10.1002/eqe.1115
• [4] 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 2016; 20(6): 2392-2402. DOI: 10.1007/s12205-016-0622-2
• [5] Marra, A. M., Salvatori, L., Spinelli, P., & Bartoli, G. Incremental dynamic and nonlinear static analyses for seismic assessment of medieval masonry towers. Journal of Performance of Constructed Facilities 2017, 31(4), 04017032. DOI: 10.1016/j.engstruct.2010.01.027
• [6] Kalyon, M. M. Kütahya'da Selçuklu-Germiyan ve Osmanlı eserleri. Kütahya Belediyesi Kültür Yayınları, 2000.
• [7] Serhatoğlu, C., Livaoğlu, R. and Bağbancı, B. Dynamic Identification of Moumental and Historical Minaret of Şehadet. 6th International Operational Modal Analysis (IOMAC'15) 2015, Gijon,Spain.
• [8] Serhatoğlu, C., Livaoğlu R., Bağbancı B. Comparison of Dynamics characters Historical Minarets of Muradiye Mosque and Earthquake Safety. 5th International Earthquake Sympasium, 10-12 June, 2015, Kocaeli-Turkey.
• [9] Rainieri, C. Operational Modal Analysis for seismic protection of structures Doctoral dissertation 2008, Università degli Studi di Napoli Federico II.
• [10] Serhatoğlu C. Numerical And Emprical Investigation of Dynamic Performance of Historical Masonry Minarets in Bursa, MSc, Uludağ University, Bursa, Turkey.
• [11] Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik (TDY2007). Bayındırlık ve İskan Bakanlığı, 2007.
• [12] Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği (TBDY2018), Afet ve Acil Durum Yönetimi Başkanlığı, 2018.
• [13] (2010) [Online]. Available: http://www.iha.com.tr/haber-ruzgar-minareleri-yikti-109116/
• [14] (2013) [Online]. Available: http://www.iha.com.tr/haber-firtina-minareleri-yikti-267638/
• [15] (2013) [Online]. Available: http://www.iha.com.tr/haber-firtina-minareleri-yikti-267638/
• [16] (2009) [Online]. Available: http://haberciniz.biz/vakiflar-bolge-mudurlugu-depremde-hasar-goren-minarelerin-restorasyonunu-unuttu-kuta-745989h.htm.