YAPILARIN DEPREME DAYANIKLILIĞININ DEĞERLENDİRİLMESİ İÇİN MOBİL DENETİM SİSTEMİ

Transkript

1 YAPILARIN DEPREME DAYANIKLILIĞININ DEĞERLENDİRİLMESİ İÇİN MOBİL DENEİM SİSEMİ Azer A. KASIMZADE*, Sertaç UHA* *Odouz Mayıs Üv. İş. Müh. Böl. Samsu ÖZE Yapıı tasarım parametreleri geelde işa edilmiş yapıı uygu parametreleride farlıdır. Bu farlılılar işa edilmiş yapıı diami özellilerii icelemele ortaya çıarılabilir. Maalede mevcut yapıı durumuu değerledirme içi urulmuş deetim sistemi suulmuştur. Adı geçe yapı deetim sistemii oluştura tüm alet, yazılımlar ve uzma eibi çalışabilmesi içi geree oşullar araç içide sağlamıştır ve mobil hizmet verebilmetedir.( Aahtar Kelimeler: Depreme Dayaılılı, Yapı Deetim Sistemi, Sistem aımlama Yötemleri HEALH MONIORING SYSEM for the ESIMAION EARHQUAKE RESISAN SRUCURES ABSRAC he desig parameters of a buildig usually differ from the appropriate parameters of the costructed (existed) buildig. hese differeces ca be determied aalyzig dyamic properties of the costructed buildig. I the article, a cotrol system which was formed to evaluate the existed structure has bee preseted. All of tools, software ad required coditios for expert group for worig was supplied i the vehicle ad it ca serve whe it is mobile. ( Keywords: Earthquae Resistat, Health Moitorig of Structures, System Idetificatio Methods

2 1. GİRİŞ Maalede doğal etilere yapı tepilerii aygıtlar yardımıyla ölçme verilerie dayaara, sistem taımlama yötemleriyle zama ve freas alaıda icelemelerle, yapıı gerçe durumuu değerledirme yötemi oluşturulmuştur. Bu yötemle tahribatsız olara tamamlamış veya herhagi yapım aşamasıdai yapıları (bialar, öprüler, tarihi yapılar,v.s.) iceleme aıdai gerçe durumu, performası değerledirilebilir, gereirse oarım projesi daha et yapılabilir. Adı geçe yapı deetim sistemii oluştura tüm alet, yazılımlar ve uzma eibi çalışabilmesi içi geree oşullar araç içide sağlamıştır ve mobil hizmet verebilmetedir. 2. MEVCU YAPININ-KARAKUU MODELİNİN ANIMLANMASI itreşim aalizide gerçe sistemi-mevcut yapıı (ara utu modeli) taımlaması, dolayısı ile deeysel ölçmelere dayaara [ A, ] [ B, ] [ c ] sistem matrislerii buluması öcelili olara ortaya çımatadır. Bu hedef doğrultusuda aaliti iceleme aşağıdai düzele yapılır: Süreli sistemi hareet delemi düzeleir [ m ]{ u& () t } + [] c { u& ( t) } + [ ] { u( t) } = { F( t) } = [ d] { δ( t) } & (1) Süreli sistemi durgulaşmış delemi düzeleir: { z() t } = [ A ]{ z( t) } [ B ]{ δ( t) } & (2) c + { y ( t) } = [ c] { z( t) } + [ d] { δ( t) } [ ] [ 0] [ I] [ ] [ ] [ ] [ ] A c = [ 1 1 c ] m m c c [ 0] [ ] [ ] m = B B 1 Giriş eti uvvetii { F () t } = [] d { δ( t) } beyaz gürültü veya zamaa bağlı itme uyarması olduğu abul edilere, ayrı zamada stoasti durgulaşmış model oluşturulur: { u } = [ A]{ u } + [ B]{ δ } + { w } + 1 (3a) { y } []{ c u } + [ d]{ δ } + { v } = (3b) burada, = u t ayrı zama durgulaşmış yerdeğişme vetörüdür; { u } { ( )} [ A ] t [ A] e c = ayrı-zamada sistem matrisidir; 1 [ B] = [ A] [ I] ][ A c ] [ Bc ] ayrı-zamada giriş matrisidir; [ ] { } I birim matristir; w arıza ve modelleme esilileride dolayı ortaya çıabilece sistem oluşum gürültüsüdür; v aygıt hatalarıda dolayı ölçme gürültüsüdür; { }

3 { } y boyutu N ayg N samp çarpımıa eşit ola çıış vetörü olup, yapı üzeride yerleştirilmiş aygıtlarla ayıt oluur (burada Nayg -aygıt sayısı, N samp -öre (öreleme) ota sayısıdır). { w }, { v } vetörleri ölçülemiyor, aca biz oları sıfır ortalaması ola beyaz gürültü olara abul edilir. Baıla problemde [ A ][, B ][, c] sistem arateristilerii yalaşı değerlerii [ Â ], [ Bˆ ], [ ĉ] buluması içi stoasti ara utu modelie Kalma teorisi uygulaır. Ölçmeler (3) bağlılıları ile yapılara [ Â ], [ ĉ ] matrisleri belirleir. Ölçmeler soucu yapı arateristi otalarıda { y + s } ve { y s } ref referas otalarıdai ayıt souçlarıa dayaara orelasyo matrisleri hesaplaır: 1 S S 1 S= 0 [ R ] = { y }{ y } + s s ref Bu orelasyo matrisleride uygu Hael matrisleri oluşturulur: [ H ] p,q = [ R 1] [ R 2 ] K [ R q ] [ R ] [ ] [ ] 2 R 3 K R q+ 1 [ ] [ ] [ ] K K K K R R K R p p+ 1 p+ q 1 Hael matrislerii öz değerlerie ayrıştırılara bileşeleri buluur. [ H ] = [ U][ ][ ] 0 V Sıfıra yaı öz değerler [ ] matriside aldırılara raı () buluur ve uygu olara [ U ][, ][, V ] matrisleri oluşturulur. Â, söüm [ ] Bˆ matrisleri hesaplaır: Birici yalaşım içi sistem [ ] ĉ ve eti [ ] 2 [ Â] = [ ] 1/ [ U ] H( 1) V 2 [ Bˆ ] = [ ] 1/ [ V ] [ E ] 1/ 2 [ ][ ][ ] 1/ 2 [ ĉ] = [ E r ] [ U ][ ] [ E ] = ([ I ] [ 0 ] K [ ]) r r r 0r Burada r-giriş sayısı; [ I r ]-r. derece eşdeğerli matrisi; [ r ] [ ] Â matrisii öz problemi çözülür: [ Ψ, Λ] = eig( Â) Hael matrisii bileşeleri aşağıdai gibi ifade edilir: r 0 -r. derece sıfır matrisidir.

4 Riccati delemi oluşturulur: Burada [ P ] = [ Pˆ ] 1 2 [ ][ Ψ] [ ] [ V ] ] 1/ [ P][ Q] 2 [ H ] = [ U ][ ] 1/ [ Ψ] 0 1 [ P] = [ Â][ P][ Â] [ Â][ P][] ĉ [ U ] + [][ ĉ P][] ĉ ] [][ ĉ P][ Â] + [ Q] buluara, Kalma azacı aşağıdai gibi hesaplaır: Kalma süzgeci delemi oluşturulur. [ Kˆ ] = [ Â][ Pˆ ][ ĉ] [ U ][ Pˆ ][ ĉ] ] 1 { û } = [ Â] [ Kˆ ][ ĉ] ]{ û } + [ Bˆ ] [ Kˆ ][ d] ]{ δ } + [ Kˆ ]{ y } + 1 { y } = [ ĉ]{ û } + [ d]{ δ } + { ε } Kalma süzgeci delemi, sistemi birici aşamada modellediği delem ile, { u } = [ A]{ u } + [ B]{ δ } + { w } + 1 arşılaştırılara, hata durumu belirleir. dış artı { y } = [ c]{ u } + [ d]{ δ } + { v } { e } = { u } { û }; { ( e )} { 0} E = olması gereir. { e } = [ Â] [ Kˆ ][ ĉ] ]{ e } [ Kˆ ]{ v } + { w } + 1 { ε } = []{ ĉ e } + { v }; { ( e )} { 0} E = olması gereir. So durum sağlamazsa, hesaplar terarlaır. Gösterile icelemeler soucuda gerçe A, B, c parametreleri etleştirilere durumu taımlamış olur. sistemi [ ][ ][ ] 3.UYGULAMA DÜZENİ Aşağıda yapı taımlama, deetim sistemii uygulama düzei yapılmış öre üzeride şemati olara gösterilmiştir: Yapı bilgileri hazırlaır (taşıyıcı sistemi, düzesizlileri, gerilme durumu, esetrisite durumu, ütle dağılımı durumu vs).

5 Şeil 1. Yapıı x ve y yöleridei esetrisite durumu

6 Yapı Solu Elemalar Metodu ile modelleir ve sayısal diami parametreleri buluur. Şeil 2. Yapıı solu elemalara ayrılmış sayısal modeli ve aygıtları yeri Yapıı doğal titreşim durumuda diami ölçmeler yapılır. Şeil 3. Yapıı doğal titreşim durumuda diami ayıtları yapılması sırasıda

7 Şeil 4. Yapıda titreşim ayıtları yapılması sırasıda Zama, freas alaıda sistem taımlama yötemleri ullaılara yapıı deeysel doğal titreşim freasları (periyotları), titreşim mod şeilleri, uygu söüm oraları öcei ısımda gösterile taımlama metoduu temelide oluşturulmuş yazılımlarla sayısal aaliz laboratuarıda belirleir. Bulumuş souçlar büyü ölçete irdeleir.

8 Şeil 5. İşaat mühedisliği bölümü, sayısal aaliz laboratuarı Sistemi deeysel olara bulumuş diami parametreleri ile çaışaa adar sayısal solu elemalar modeli yeileir. Yeilemiş sistem gerçe yapıyı ifade etmetedir ve üzeride yapıda hasarlı olabilece bölgeleri tespit edilir. Bulumuş hasar bölgeleride loal icelemeler yapılara bu bölgei hasar derecesi belirleir. Şeil 6. Hasar bölgeleride yerel iceleme öreleri

9 Bir öcei aşamadai bilgilere dayaara, gereirse biaı oarım ve güçledirme projesi yapılır. Güçledirmede fiber-opti malzemeleri ullaılması verimli olur. Şeil 7. Fiberli ve fibersiz olo, irişi deeylerle taşıma gücüü buluması sırasıda Diami aalizde sistem taımlama, yeileme, hasar belirleme yötemleri ve uygulamalarıı geliştirilmesi içi ço amaçlı çeli deey yapısı tasarlaara OMÜ işaat mühedisliği laboratuarıda deemetedir.

10 Şeil 8. Çeli deey yapısı Resimde görüle çeli deey yapısı diğer çalışmaları yaı sıra, mobil deetim sistemii süreli geliştirilmesi ve düzeli çalışması içi gereli ö hazırlıları yapıldığı bir model yapıdır. Çeli deey yapısı OMÜ işaat mühedisliği laboratuarıda yerleştirilmiştir. 4. SONUÇLAR Mevcut yapıı icelemeside aşağıdai bilgiler elde edilebilir. -Yapıı titreşim mod şeilleri, freasları ve söüm oraları belirleebilir. -Yapıı hasarlı olabilece bölgeleri tahmi edilebilir. -Bu bölgeleri hasar dereceleri değerledirilebilir. -Yapıı ala ömrüü dolayısı ile güveilirliği değerledirilebilir. Adı geçe sistemi ço sayılı uygulama souçları istatistiğie dayaara daha güveli yapı imalatı mümü olabilecetir, diğer tarafta mevcut yapıları oarım ve güçledirmesi daha et yapılabilecetir. Sismi atifliği yapıları davraışıa etisii ve yapı imalatıdai esilileri belirleyicisi ve sorai yıllar içi bu doğrultudai gereli istatisti biriimii başlagıcıı oluşturacatır. Adı geçe yapı deetim sistemie ait uygu cihaz ve yazılımlar araç içie yerleştirilmiş ve deeysel-laboratuar-uygulamalı faaliyetie Yapıları Mobil Deetim Sistemi olara başlamıştır.

11 eşeür Çalışmalar OMÜ, Bilimsel Araştırma Projeleri Komisyouca destelemiş Biaları Deprem Özellilerii ahribatsız ayii Yötemii asarlaması MF-046 No lu proje apsamıda yapılmış olup desteleride dolayı teşeürlerimizi bildirmeteyiz. KAYNAKÇA [1] Kasimzade A.A.,uhta S.,2005, Ambiet Vibratio est o Detectio of Dyamic Properties of Reiforced Cocrete Buildig, 1 S INERNAIONAL OPERAIONAL ANALYSES CONFERENCE, Copehage,April, Demar, p.8 [2] Kasimzade A.A.,uhta S., July, 2004, Estimatio of Sesitivity ad Reliability base Isolatio Buildigs uder Earthquae Actio, Iteratioal Symposium o Networ ad Ceter-Based for SMAR SRUCURE ECHNOLOGIES AND EARHQUAKE ENGINEERING, Osaa, Japa, p.6. [3] Kasimzade A.A., SRUCURAL DYNAMICS : heory ad Applicatio to Earthquae Egieerig (is icluded educatio ad dyamic aalysis programs CD), Istabul, Beta Publicatio, (First editio 1998) Secod editio (Birse Publicatio), 2004, p.527. (ISBN ) [4] Kasimzade A.A., FINIE ELEMEN MEHOD : Foudatio ad Applicatio to Earthquae Egieerig (is icluded educatio ad fiite elemet aalysis programs CD), Istabul, Beta Publicatio, (First editio 1997) Secod editio (Birse Publicatio), 2004, p.827. (ISBN ) [5] Suag, S.N., 1994, Applied System Idetificatio Pretice Hall PR, Eglwood Cliffs, NS [6] Vibratio of Buildigs Guidelies for he Measuremets of Vibratios ad heir Effects o Buildigs, 1990, ANSI s2. 47,(A5A )