Aziz İlyas ve Meryem Ana Ortodoks kiliselerinin malzeme deneyleri ve Aziz İlyas Ortodoks Kilisesi'nin sayısal analiz ile deprem performansı
Material experiments of St. Elijah and Virgin Mary Ortodox churches and seismic performans of St. Elijah Ortodox Church through numerical analysis
- Tez No: 990940
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MEDİNE İSPİR ARSLAN, DOÇ. DR. SİNAN AÇIKGÖZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Deprem Mühendisliği, Earthquake Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Deprem Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Deprem Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Türkiye, binlerce yıllık tarihiyle medeniyetlerin doğup geliştiği nadir coğrafyalardan biridir. Bu topraklarda kurulmuş uygarlıklar, ardında camiler, kiliseler, hanlar, köprüler, hamamlar ve geleneksel evler gibi çok sayıda tarihi yığma yapı bırakmıştır. Taş, tuğla ve harç gibi doğal malzemelerle inşa edilen tarihi yapılar hem mimari hem de kültürel açıdan büyük bir değere sahiptir. Bu tarihi yapılar, yalnızca estetik ya da sanatsal bir zenginlik sunmakla kalmaz; aynı zamanda toplumların geçmiş yaşantılarını, kültürel kimliklerini ve sosyal düzenlerini yansıtan canlı tanıklardır. Onlar sayesinde geçmişle bağ kurar, kimliğimizi ve tarihsel kökenlerimizi daha derinden anlayabiliriz. Ancak Türkiye'nin aktif fay hatları üzerinde yer alması, bu eşsiz kültürel mirasın gelecekte varlığını sürdürebilmesini tehdit eden önemli bir unsur olarak öne çıkmaktadır. Ülkemiz, dünyanın en yüksek deprem riski taşıyan bölgelerinden biridir. 1999 Marmara Depremi ve 2023 Kahramanmaraş depremleri gibi süre gelen yıkıcı depremler hem can kaybına hem de çok sayıda tarihi yapının hasar görmesine veya tamamen yok olmasına yol açmıştır. Yığma yapıları oluşturan tuğla, taş gibi malzemelerin sınırlı süneklik kapasitesi ve düşük çekme dayanımı, bu yapıların deprem gibi dinamik yükler altında ani ve gevrek kırılmalara maruz kalmasına neden olmaktadır. Bu durum, tarihi yığma yapıları korumak için daha bilinçli ve bilimsel yaklaşımlar geliştirmemiz gerektiğini göstermektedir. Bu çalışma, 6 Şubat 2023 Pazarcık ve 20 Şubat 2023 Samandağ depremleri nedeni ile hasar gören ve Hatay'ın Samandağ ilçesinde yer alan Aziz İlyas Rum Ortodoks Kilisesi ile Meryem Ana Ortodoks Kilisesi'nde gerçekleştirilen kapsamlı saha gözlemleri, malzeme karakterizasyon testleri ve sonlu elemanlar yöntemine dayalı nümerik analizleri kapsamaktadır: (a) sahada yapılan hasar incelemesi, (b) sahada gerçekleştirilen malzeme deneyleri, (c) sahada yapıların nokta bulut verisinin alınması, (d) laboratuvar ortamında malzeme deneylerinin gerçekleştirilmesi, (e) elde edilen malzeme ve geometri bilgilerine dayanarak Aziz İlyas Kilise'sinin 3D sonlu eleman modelinin oluşturulması ve (f) modelin modal ve doğrusal olmayan dinamik analizlerinin yapılması ve sonuçların değerlendirilmesi. Çalışma 5 bölümden oluşmakta olup ilk bölümde tarihi yapıların öneminden, daha önce bu alanda yapılan çalışmalardan ve tezin amacından bahsedilmiştir. Tezin 2. bölümünde teze konu olan kiliselerin tarihi ve yapısal bilgileri, depremlerde aldıkları hasarlar ve nokta verisi sonucu elde edilen geometrilerinden bahsedilmektedir. İki kilise (Aziz İlyas Rum Ortodoks Kilisesi ve Meryem Ana Ortodoks Kilisesi) geometrik olarak birbirlerine çok benzemekte ve aralarında 1 km kadar mesafe bulunmaktadır. Kiliselerin taşıyıcı sistemini taş yığma duvarlar, kesme taş sütunlar, tonozlar ve kemerler oluşturmaktadır. Duvarlar; iki dış cidar ve bu cidarların arasını dolduran molozdan oluşmaktadır. Dış cidarlar, geometrik olarak düzensiz taş sıraları ve bu taş birimleri birbirine bağlayan düşey/yatay harç derzleri ile teşkil edilmiştir. Sütunlar ise kuru derzli kesme taş birimlerle inşa edilmiştir. Aziz İlyas ve Meryem Ana Rum Ortodoks Kiliseleri üzerinde yapılan hasar kontrolleri sonucunda her iki yapının iç ve dış bölümlerinde çeşitli düzeylerde hasarlar tespit edilmiştir. Aziz İlyas Kilisesi'nde apsisin dış duvarı ile birleşim noktalarında 5–15 mm arasında değişen çatlak ve ayrılmalar gözlenmiştir. İç mekânda apsisin üzerinde bulunan kalkan duvar tamamen yıkılmış ve buna bağlı olarak çatının bir kısmı da göçmüştür. Ayrıca, kemer sistemi, taşıyıcı sütunlar ve duvarlarda çatlak ve sıva dökülmeleri de tespit edilmiştir. Benzer şekilde, Meryem Ana Kilisesi'nde ön cephenin büyük bir kısmı yıkılmış; apsis çevresinde ve yan cephe duvarlarında 5–10 mm arasında çatlaklar ile kısmi yıkılmalar meydana gelmiştir. İç mekânda ise kemer sisteminde ciddi hasar bulunmakta, sütunlar ve duvar yüzeylerinde ise yer yer sıva ve kaplama dökülmeleri gözlemlenmektedir. Benzer geometriye sahip olmaları nedeniyle sadece Aziz İlyas Rum Ortodoks Kilisesi'nin iç ve dış bölümleri, iki farklı üç boyutlu lazer tarayıcı (Faro Focus S70 ve M70) ile taranıp nokta bulutu verisi alınmıştır. Alınan veriler CloudCompare programında işlenip AutoCAD programına aktarılarak kilisenin geometrisi ve boyutları belirlenmiştir. Kilisenin plan boyutları, yaklaşık olarak 11,4 m ve 22,9 m olarak elde edilmiştir. Ortalama duvar kalınlığı 750 mm olarak ölçülmüştür. Her bir sütunun kesit boyutu 550×550 mm olarak belirlenmiştir. Çalışmanın 3. bölümü kilise malzeme karakterizasyon testlerini içermektedir. Bu testler, malzemelerin fiziksel, kimyasal ve mekanik özelliklerini saptamak üzere hem sahada hem laboratuvar ortamında gerçekleştirilmiştir. Kiliselerin taşıyıcı sistemini oluşturan yapısal malzemeler üzerinde sahada ultrases hızı ölçümü (UPV), Schmidt çekici (SRH) ve harç penetrometresi (MP) testleri uygulanmış; ayrıca Aziz İlyas Kilisesinin frekansını belirlemek amacıyla lazer vibrometre ile doğal frekans ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Yıkılan duvarlardan laboratuvar ortamında test yapılabilmesi amacıyla, yapı sahiplerinin izni alınarak taş numuneleri toplanmış; bu numuneler üzerinde yoğunluk tayini, X-Işını Floresans (XRF) analizleri, basınç dayanımı, eğilme dayanımı ve Titreşimin Darbe Uyarımı (IEV) testleri gerçekleştirilmiştir. Eğilme ve basınç testlerinde deformasyon ve şekildeğiştirme ölçümü için, Dijital Görüntü Korelasyonu (DIC) yöntemi kullanılmıştır. Kilisenin sonlu elemanlar modeli makro yaklaşım benimsenerek oluşturulmuştur. Saha ve laboratuvar testleri esas alınarak yığma taş duvarının basınç dayanımı (fc) 4,6 MPa, elastisite modülü (E) 1432 MPa ve yoğunluğu (ρ) 1800 kg/m3, kesme taş sütunlar, yığma kemerler ve apsisin basınç dayanımı (fc) 5,52 MPa, elastisite modülü (E) 1620 MPa ve kesme taş sütunların yoğunluğu (ρ) 1900 kg/m3, yığma kemer ve apsisin yoğunluğu (ρ) 1800 kg/m3 olarak alınmıştır. Çalışmanın 4. bölümünde Bölüm 2.4'te anlatılan geometrik veriler ile Bölüm 3.3'te anlatılan malzeme değerleri kullanılarak Aziz İlyas Kilise'sinin sonlu eleman modeli oluşturulmuş ve bu modelin modal analiz ve zaman tanım alanında doğrusal olmayan dinamik analizleri gerçekleştirilmiştir. Sonlu eleman ağ boyutunun analizler üzerindeki etkisini anlamak amacıyla 100 ve 150 mm sonlu eleman boyutları için ayrı ayrı sonlu elemanlar modeli oluşturulmuş ve iki modelden elde edilen modal analiz ve dinamik analiz sonuçları karşılaştırılmıştır. Yapının doğrusal olmayan davranışını ve Şubat depremleri nedeni ile oluşan hasarı elde etmek amacıyla Bölüm 3.3'te anlatılan malzeme değerleri esas alınarak iki malzeme modeli oluşturulmuş ve bu modellerin 6 Şubat ve 20 Şubat ivme kayıtları altında zaman tanım alanında dinamik analizleri gerçekleştirilmiştir. Analiz sonuçları hasar, rölatif yer değiştirme, göreli öteleme oranı ve taban kesme kuvvetleri açısından karşılaştırılıp değerlendirilmiştir. Son bölümde, tez çalışmasından elde edilen sonuçlar özetlenerek verilmiştir.
Özet (Çeviri)
Turkey is one of the rare geographical regions where numerous civilizations have emerged and flourished over thousands of years. The civilizations established on these lands have left behind a rich architectural heritage, including mosques, churches, inns, bridges, baths, and traditional houses. These historical masonry structures, built using natural materials such as stone, brick, and mortar, hold significant architectural and cultural value. These structures offer more than mere aesthetic or artistic richness; they stand as living witnesses reflecting the past lives, cultural identities, and social structures of societies. Through them, societies are able to maintain a tangible connection with their past, deepening the understanding of their identity and historical roots. However, Turkey's location on active fault lines poses a major threat to the preservation of this unique cultural heritage. The country is situated in one of the most seismically active regions of the world. Devastating earthquakes such as the 1999 Marmara Earthquake and the 2023 Kahramanmaraş Earthquakes have resulted in significant loss of life as well as extensive damage to or complete destruction of numerous historical buildings. Due to the limited ductility and low tensile strength of masonry materials such as stone and brick, these structures are particularly vulnerable to sudden and brittle failures under dynamic loads such as earthquakes. This highlights the urgent need for more conscious and scientifically grounded approaches to the preservation of historical masonry structures. his study focuses on two significant heritage buildings located in the Samandağ district of Hatay Province — the Aziz İlyas Greek Orthodox Church and the Meryem Ana Orthodox Church — both of which were damaged during the 6 February 2023 Pazarcık and 20 February 2023 Samandağ earthquakes. The research comprises extensive on-site inspections, material characterization tests, and numerical analyses based on the finite element method. The scope includes: (a) on-site damage surveys, (b) in-situ material testing, (c) 3D laser scanning for point cloud data acquisition, (d) laboratory-based material testing, (e) development of a three-dimensional finite element model of the Aziz İlyas Church using the acquired material and geometric data, and (f) performing modal and nonlinear dynamic analyses of the model, followed by evaluation of the results. The study is structured into five chapters. The first chapter discusses the significance of historical structures, previous research in this field, and the aim of the thesis. The second chapter presents the historical and structural background of the two churches, their observed earthquake damage, and the geometrical data derived from point cloud analysis. The two churches share very similar geometries and are located approximately 1 km apart. Their structural systems consist of stone masonry walls, ashlar stone columns, vaults, and arches. The walls comprise two external wythes filled with rubble masonry in between. The outer wythes are composed of irregular stone courses bonded with horizontal and vertical mortar joints, while the columns are constructed of ashlar stone blocks with dry joints. Damage assessments revealed various levels of damage in both the interior and exterior sections of the two churches. In the Aziz İlyas Church, cracks and separations ranging between 5–15 mm were observed at the junctions between the apse and the exterior walls. The gable wall located above the apse had completely collapsed, leading to partial roof failure. Additionally, cracks and plaster detachments were identified in the arch system, load-bearing columns, and walls. Similarly, in the Meryem Ana Church, a large portion of the façade had collapsed, while cracks ranging between 5–10 mm and partial failures were observed around the apse and in the lateral walls. Severe damage was detected in the interior arch system, accompanied by localized plaster and cladding losses on columns and wall surfaces. Due to the geometric similarity of the two churches, only the Aziz İlyas Greek Orthodox Church was scanned using two different 3D laser scanners (Faro Focus S70 and M70) to acquire point cloud data. The data were processed in CloudCompare and transferred to AutoCAD to determine the geometry and dimensions of the church. The plan dimensions were measured to be approximately 11.4 m by 22.9 m, with an average wall thickness of 750 mm. Each column has a cross-sectional dimension of 550 × 550 mm. The third chapter focuses on material characterization. Both in-situ and laboratory tests were conducted to determine the physical, chemical, and mechanical properties of the structural materials. On-site tests included ultrasonic pulse velocity (UPV), Schmidt rebound hammer (SRH), and mortar penetrometer (MP) measurements, as well as natural frequency measurements using a laser vibrometer for the Aziz İlyas Church. Stone samples were collected from collapsed walls with the consent of the building owners for laboratory testing. These samples underwent density determination, X-ray fluorescence (XRF) analysis, compressive and flexural strength testing, and Impact Excitation Vibration (IEV) tests. Digital Image Correlation (DIC) was employed during flexural and compressive testing to measure deformation and strain. A macro-modelling approach was adopted to develop the finite element model. Based on the results of in-situ and laboratory tests, the material properties were determined as follows: for masonry walls compressive strength (fc) = 4.6 MPa, elastic modulus (E) = 1432 MPa, density (ρ) = 1800 kg/m³; for ashlar columns and masonry arches compressive strength (fc) = 5.52 MPa, elastic modulus (E) = 1620 MPa, density (ρ) = 1900 kg/m³ for columns and density (ρ) = 1800 kg/m³ for arches and apse. In the fourth chapter, using the geometric data presented in Section 2.4 and the material properties described in Section 3.3, a finite element model of the Aziz İlyas Church was created. Modal and nonlinear time-history analyses were then performed. To investigate the influence of mesh size, two separate models with 100 mm and 150 mm element sizes were analyzed, and the results were compared. Two material models were developed based on Section 3.3 to simulate the nonlinear behavior and earthquake-induced damage. Nonlinear dynamic analyses were carried out using the acceleration records of the 6 February and 20 February earthquakes. The results were evaluated in terms of damage patterns, relative displacements, inter-story drift ratios, and base shear forces. The final chapter summarizes the main findings derived from this comprehensive research.
Benzer Tezler
- Türkiye Türkçesi ve Azerbaycan Türkçesinde zarf-fiil eki ile oluşan zarf cümleciklerinin mukayesesi
Comparison of adverbial clauses formed with gerund suffixes in Turkish of Turkey and Azerbaijani Turkish
SAYALI HASANZADE
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Türk Dili ve Edebiyatıİstanbul Medeniyet ÜniversitesiTürk Dili ve Edebiyatı Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET ŞEFİK ŞENLİK
- Hristiyanlık üzerinden Aleviliğe bakış: Teoloji, ritüel ve sosyal açıdan bir karşılaştırma
An overviev of Alawism through Christianity: A comparison in terms of theology, ritüel and social
İSHAK BIÇAKCI
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
DinOndokuz Mayıs ÜniversitesiFelsefe ve Din Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CENGİZ BATUK
- Otoyol bileşenlerinin seçiminde seldağınaklık sisteminin önemi: Pozantı-E5-Ereğli Kavşağı Otoyolu
The Importance of the artificial dyke method in motorway alignment selection: The Motorway of Pozantı-E5-Ereğli Interchange
LEVENT AKDUMAN
Doktora
Türkçe
2003
Jeoloji MühendisliğiÇukurova ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AZİZ ERTUNÇ
- Tünel kazı deformasyonlarının modellenmesi
Modeling of tunnel excavation deformation
AHMET ÖZBEK
Doktora
Türkçe
2004
Jeoloji MühendisliğiÇukurova ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Y.DOÇ.DR. ALTAY ACAR
- An urban node in the ritual landscape of byzantine constantinople: The church of St John the Baptist of the Stoudios Monastery
Bizans Konstantinopolis'inin ritüelistik peyzajinda kentsel bir düğüm noktası: Stoudios Manastırı Vaftizci Yahya Kilisesi
DİLARA BURCU GİRİTLİOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
MimarlıkOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMimarlık Tarihi Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ PELİN YONCACI ARSLAN