Posta Adresi: Karadeniz Teknik Üniversitesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, 61080, Trabzon, Turkey.



Benzer belgeler
Posta Adresi: Karadeniz Teknik Üniversitesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, 61080, Trabzon, Turkey.

KARAYOLU KÖPRÜLERİNİN SONLU ELEMAN MODELLERİNİN OPERASYONAL MODAL ANALİZ YÖNTEMİYLE İYİLEŞTİRİLMESİ

Betonarme Binalarda İnşa Aşamalarının Dinamik Karakteristiklere Etkisinin Operasyonal Modal Analiz Yöntemiyle Belirlenmesi

Binaların Dinamik Parametrelerinin Operasyonal Modal Analiz Yöntemiyle Belirlenmesi *

Düzlem Çelik Çerçeve Sistemlerin Operasyonel Modal Analizi

ÇEVRESEL TİTREŞİM VERİLERİ KULLANILARAK KEMER BARAJLARIN HASAR DEĞERLENDİRMESİ

UZUN AÇIKLIKLI BETONARME KARAYOLU KÖPRÜLERİNİN DEPREM GÜVENLİKLERİNİN HASARSIZ DİNAMİK DENEYSEL YÖNTEMLERLE BELİRLENMESİ: BİRECİK KÖPRÜSÜ ÖRNEĞİ

DERİNER BETON KEMER BARAJI NIN DENEYSEL DİNAMİK ÖZELLİKLERİNİN BELİRLENMESİ

TARİHİ KÖPRÜLERİN DEPREM DAVRANIŞINA SONLU ELEMAN MODEL İYİLEŞTİRİLMESİNİN ETKİSİ

Yapı Sağlığı İzleme Sistemlerinin Farklı Taşıyıcı Sistemli Uzun Açıklıklı Tarihi Köprülere Uygulanması

ANALİTİK MODEL GÜNCELLEME YÖNTEMİ KULLANILARAK KÖPRÜLERİN HASAR TESPİTİ

BETONARME BİR YAPIDA ÇEVRESEL VE KUVVET ETKİSİNDE TİTREŞİM ANALİZLERİ AMBIENT AND FORCED VIBRATION SURVEY IN A REINFORCED CONCRETE BUILDING

Ölçekli Yığma Taş Kemer Köprü Modelinin Dinamik Davranışının Deneysel ve Analitik Olarak İncelenmesi

SARILMIŞ VE GELENEKSEL TİP YIĞMA YAPILARIN DEPREM DAVRANIŞLARININ İNCELENMESİ. Ali URAL 1

ÇELİK BİNALARDA MODAL ÖZELLİKLERİN DEĞIŞİMİNİN YAPIM SÜRESİNCE İZLENMESİ

DOKUZ KATLI TÜNEL KALIP BİNA SONLU ELEMAN MODELİNİN ZORLAMALI TİTREŞİM TEST VERİLERİ İLE GÜNCELLENMESİ

İTME ANALİZİ KULLANILARAK YÜKSEK RİSKLİ DEPREM BÖLGESİNDEKİ BİR PREFABRİK YAPININ SİSMİK KAPASİTESİNİN İNCELENMESİ

Kömürhan Köprüsünün Sonlu Eleman Model İyileştirilmesi *

Şekil 1. DEÜ Test Asansörü kuyusu.

DENEYSEL MODAL ANALİZ YÖNTEMİ İLE DÜZLEM ÇERÇEVELERİN DİNAMİK KARAKTERİSTİKLERİNİN BELİRLENMESİ

Prefabrik Yapıların Dinamik Davranışlarının. hasarsız deneysel yöntemlerle belirlenmesi

TARİHİ BİR CAMİİNİN DİNAMİK KRAKTERİSTİKLERİNİN ANALİTİK VE DENEYSEL YÖNTEMLERLE BELİRLENMESİ

Güçlendirme Alternatiflerinin Doğrusal Olmayan Analitik Yöntemlerle İrdelenmesi

BETONARME BİR BİNADA BÖLME DUVARLARIN BİNA DİNAMİK ÖZELLİKLERİNE OLAN ETKİLERİNİN İNCELENMESİ

SİMETRİK VE SİMETRİK OLMAYAN ÜÇ BOYUTLU ÇELİK YAPILARIN OPERASYONEL MODAL ANALİZİ

Karayolu Köprülerinin Modal Davranışına Kutu Kesitli Kiriş Şeklinin Etkisi Doç. Dr. Mehmet AKKÖSE

Sıvı Depolarının Statik ve Dinamik Hesapları

Musa DEMİRCİ. KTO Karatay Üniversitesi. Konya

ÇOK KATLI BİNALARIN DEPREM ANALİZİ

Farklı Özeliklerdeki Betonarme Çerçevelerin Çevresel Titreşimler Altında Dinamik Karakteristiklerinin Deneysel Modal Analiz Yöntemiyle Belirlenmesi

SARSMA TABLASINA YERLEŞTİRİLMİŞ 3 KATLI HASARLI VE HASARSIZ ÇELİK YAPI MODELİNİN DİNAMİK KARAKTERİSTİKLERİNİN BELİRLENMESİ

YAPI MEKANİĞİ LABORATUVARI

İnşaat Yüksek Mühendisi, Trabzon Bölge Müdürlüğü, Vakıflar Genel Müdürlüğü,61080, Trabzon,

Yığma yapı elemanları ve bu elemanlardan temel taşıyıcı olan yığma duvarlar ve malzeme karakteristiklerinin araştırılması

SÜLEYMANİYE CAMİİ NİN FARKLI DEPREM KAYITLARI ALTINDA DAVRANIŞININ İNCELENMESİ

Hibrit ve Çelik Kablolu Köprülerin Dinamik Davranışlarının Karşılaştırılması

Betonarme Binalarda Bölme Duvar Etkilerinin Tam Ölçekli Deneylerle Araştırılması

GERÇEK ZAMANLI YAPI SAĞLIĞI İZLEME SİSTEMLERİ

BACA DİNAMİĞİ. Prof. Dr. Hikmet Hüseyin H

Betonarme Yapıların Davranışının Zaman Tanım Alanında Hesap Yöntemi ile Belirlenmesi

TAŞIYICI DUVARLARDA FARKLI BOŞLUK YAPILANDIRMASINA SAHİP SARILMIŞ YIĞMA YAPILARIN DEPREM DAVRANIŞLARININ İNCELENMESİ. Ali URAL 1

Posta Adresi: Karadeniz Teknik Üniversitesi, Mühendislik Fak. İnşaat Müh. Bölümü, Trabzon

TESTBOX Serisi Cihazlar ile Tarihi Bir Yapıda Kablosuz Yapısal Sağlık Takibi

Betonarme Binalarda Bölme Duvar Etkilerinin Tam Ölçekli Deneylerle Araştırılması *

KÜTAHYA YEŞİL MİNARENİN KAPALI VE AÇIK ŞEREFELİ DİNAMİK DAVRANIŞLARININ KARŞILAŞTIRILMASI

OPERASYONEL MODAL ANALİZ TEKNİĞİ İLE YIĞMA YAPILARIN DİNAMİK DAVRANIŞININ BELİRLENMESİ

MEVCUT YAPILARIN DĠNAMĠK ÖZELLĠKLERĠNĠN MĠKROTREMOR ÖLÇÜMLERĠ ĠLE BELĠRLENMESĠ

YAPILARIN ZORLANMIŞ TİTREŞİM DURUMLARININ ARAŞTIRILMASI

Karadeniz Teknik Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü

Dersin Adı Dersin İngilizce Adi Seçmeli / Zorunlu. Tez Çalışması Thesis Zorunlu Computer Applications in Civil Engineering

) = 2.5 ve R a (T ,

Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 26(1): 1-6 (2010)

2.3. Dinamik Benzeri Yöntemler ile Ölçekli Beton Barajda Deprem Simulasyonu

Lif Takviyeli Kompozit Asma Yaya Köprüsünün Yapısal Davranışının İncelenmesi: Halgavor Asma Yaya Köprüsü

BİR ASANSÖR KABİNİ SÜSPANSİYONU İÇİN DÜŞME ANALİZİ

BETONARME YAPILARDA BETON SINIFININ TAŞIYICI SİSTEM DAVRANIŞINA ETKİSİ

YIĞMA YAPI TASARIMI ÖRNEK BİR YIĞMA SİSTEMİN İNCELENMESİ

Ders Kodu Ders Adı İngilizce Ders Adı TE PR KR AKTS Ders Kodu Ders Adı İngilizce Ders Adı TE PR KR AKTS

YAPAN: ESKISEHIR G TIPI LOJMAN TARİH: REVİZYON: Hakan Şahin - ideyapi Bilgisayar Destekli Tasarım

İÇİNDEKİLER. Sayfa ÖNSÖZ... II ÖZET... VIII SUMMARY...IX ŞEKİL LİSTESİ... X TABLO LİSTESİ...XIX SEMBOL LİSTESİ...XX

YÜKSEK RİSKLİ DEPREM BÖLGESİNDEKİ BİR PREFABRİK YAPININ FARKLI YER HAREKETLERİ ETKİSİNDEKİ SİSMİK DAVRANIŞININ İNCELENMESİ

YIĞMA YAPILARIN YAPISAL DAVRANIġININ ĠNCELENMESĠ

T.C. ERCİYES ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ (Y.L.) PROGRAMI EĞİTİM ÖĞRETİM YILI DERS KATALOĞU

GÜZ DÖNEMİ YAPI STATİĞİ 1 DERSİ PROJE RAPORU

PERDELERDEKİ BOŞLUKLARIN YATAY ÖTELENMEYE ETKİSİ. Ayşe Elif ÖZSOY 1, Kaya ÖZGEN 2 elifozsoy@hotmail.com

Yığma Yapıların Rehabilitasyonu İçin Bir Yöntem

Antakya da Güçlendirme Uygulaması Yapılan Okul Binalarında Uygulanan Titreşim Testleri ve Beklenen Sonuçlar

Bir Otomatik Taşıma Sisteminin Eniyilenmesi Çalışması

DEPREM YÖNETMELİĞİNDEKİ FARKLI ZEMİN SINIFLARINA GÖRE YAPI DAVRANIŞLARININ İRDELENMESİ

T.C. MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

Deprem Kayıtlarının Seçilmesi ve Ölçeklendirilmesi

BİNALARDA KISA KOLONA ETKİ EDEN PARAMETRELERİN İNCELENMESİ

Yapıblok İle Akustik Duvar Uygulamaları: Digiturk & TV8

Gazbeton Duvar ve Döşeme Elemanları ile İnşa Edilen Az Katlı Konut Binalarının Deprem Güvenliği*

1 Mayıs 2003 Bingöl Depreminde Yıkılmış Betonarme Üç Katlı Bir Okul Binasının Statik ve Dinamik Analizi

restorasy n 53 Prof. Dr. Alemdar Bayraktar, İsmet Çalık, Yrd. Doç. Dr. Temel Türker

Farklı Zemin Koşullarındaki Betonarme Yapıların Davranışının Zaman Tanım Alanında Hesap Yöntemi ile İncelenmesi: 8 Katlı Çerçeve Örneği

RİSKLİ YAPILARIN TESPİT EDİLMESİNE İLİŞKİN ESASLAR. 6- Risk Tespit Uygulaması: Yığma Bina

ÇOK KATLI BETONARME YAPILARIN DİNAMİK ANALİZİ

Posta Adresi: Sakarya Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü, Esentepe Kampüsü/Sakarya

Kirişli Döşemeli Betonarme Yapılarda Döşeme Boşluklarının Kat Deplasmanlarına Etkisi. Giriş

YAPILARIN TİTREŞİM GENLİĞİNE GÖRE DİNAMİK ÖZELLİKLERİNİN DEĞİŞİMLERİNİN İNCELENMESİ *

Sigma J Eng & Nat Sci 7 (2), 2016,

KODU DERSİN ADI SORUMLUSU YER P.TESİ SALI ÇARŞ PERŞ CUMA Yüksek Lisans Tezi Doç. Dr. Tayfun DEDE

TDY 2007 de Kullanılan Farklı Zemin Sınıfları İçin Performans Değerlendirme Yöntemleri Üzerine Bir Araştırma

Deprem etkisindeki betonarme binaların taşıyıcı sistem maliyetine yapısal düzensizliklerin etkisi

Selçuk Üniversitesi ISSN 1302/6178 Journal of Technical-Online YIĞMA BİR OKUL BİNASININ DEPREM PERFORMANS ANALİZİ.

Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi Afyon Kocatepe University Journal of Science and Engineering

Burulma Düzensizliğinin Betonarme Yapı Davranışına Etkileri

DEPREME KARŞI GÜÇLENDİRME ÖNCESİ VE SONRASINDA BİR BİNANIN DİNAMİK ÖZELLİKLERİNİN DENEYSEL MODAL ANALİZ YÖNTEMİYLE BELİRLENMESİ

Aktif Titreşim Kontrolü için Bir Yapının Sonlu Elemanlar Yöntemi ile Modelinin Elde Edilmesi ve PID, PPF Kontrolcü Tasarımları

KISA KOLON TEŞKİLİNİN YAPI HASARLARINA ETKİSİ. Burak YÖN*, Erkut SAYIN

Yapı Sistemlerinin Hesabı İçin. Matris Metotları. Prof.Dr. Engin ORAKDÖĞEN Doç.Dr. Ercan YÜKSEL Bahar Yarıyılı

DEPREM ETKİSİNE MARUZ YIĞMA YAPILARIN DÜZLEM DIŞI DAVRANIŞI

DEPREM YALITIMLI HASTANE TASARIMI UYGULAMASI: ERZURUM SAĞLIK KAMPÜSÜ

İSTANBUL TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Yapı ve Deprem Uygulama Araştırma Merkezi

CAM GİYDİRME CEPHENİN YÜKSEK BİNALARIN DİNAMİK ÖZELİKLERİNE ETKİLERİ ÜZERİNE BİR VAK A ANALİZİ

İÇERİSİ BETON İLE DOLDURULMUŞ ÇELİK BORU YAPI ELEMANLARININ DAYANIMININ ARAŞTIRILMASI ÖZET

PİEZOELEKTRİK YAMALARIN AKILLI BİR KİRİŞİN TİTREŞİM ÖZELLİKLERİNİN BULUNMASINDA ALGILAYICI OLARAK KULLANILMASI ABSTRACT

Transkript:

ANALİTİK MODEL İYİLEŞTİRMENİN YIĞMA BİNALARIN DEPREM DAVRANIŞINA ETKİSİNİN BELİRLENMESİ THE DETERMINATION OF MODEL UPDATING EFFECTS ON EARTHQUAKE BEHAVIOUR OF MASONRY BUILDINGS BAYRAKTAR A, TÜRKER T., ALTUNIŞIK A. C., SEVİM B. Posta Adresi: Karadeniz Teknik Üniversitesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, 61080, Trabzon, Turkey. E-posta: temelturker@ktu.edu.tr Anahtar Kelimeler: Dinamik karakteristikler, Operasyonal modal analiz, Analitik model, Model iyileştirme, Yığma binalar. ÖZ Bu çalışmada, analitik model iyileştirmenin yığma binaların deprem davranışları üzerine etkisi belirlenmektedir. Bu amaçla, yarım bodrum, zemin kat ve çatı katından oluşan yığma bir bina üzerinde incelemeler yapılmaktadır. İlk olarak, yığma bina üzerinde yapılan incelemeler sonucunda binanın rölevesi çıkarılmakta ve binanın analitik modeli oluşturulmaktadır. SAP2000 programı kullanılarak gerçekleştirilen modal analiz neticesinde binanın yaklaşık frekans aralığı ve mod şekilleri belirlenmektedir. Daha sonra, bina üzerinde Operasyonal Modal Analiz (OMA) yöntemi kullanılarak ölçümler gerçekleştirilmekte ve binanın doğal frekansları ile modal sönüm oranları belirlenmektedir. Bina üzerindeki ölçümlerde bölgede faaliyet gösteren bir taş ocağında yapılan patlatmalardan ortaya çıkan titreşimler kullanılmaktadır. Binada yapılan ölçümlerde dört adet üç eksenli ivmeölçer yığma binanın çatı döşemesinin kenarlarına yerleştirilerek patlatma süresince ölçümler alınmaktadır. Teorik ve deneysel dinamik karakteristikler karşılaştırılmakta ve sonuçlar arasındaki farklılıkların olası sebepleri ortaya konulmaktadır. Teorik ve deneysel sonuçlar arasındaki farklılıkları en aza indirecek şekilde analitik model üzerinde malzeme özelliklerine göre iyileştirmeler yapılmaktadır. Son olarak, iyileştirme yapılmış ve yapılmamış analitik modellerin 1992 Erzincan deprem ivme kaydı kullanılarak dinamik analizleri gerçekleştirilmektedir. ABSTRACT The effect of model updating on the earthquake behaviour of masonry buildings are investigated in this study. For this purpose, a masonry building with a basement, a storey and an attic is selected. Firstly, the analytical model of the masonry building is created by performing survey on the in-situ building. Theoretical modal analysis of the masonry building using SAP2000 program is carried out to calculate the approximate frequency range and mode shapes of the building. Secondly, the experimental measurements are employed on the building using Operational Modal Analysis (OMA) method. The vibrations produced by a quarry in the adjacent region are taken into account. In measurements on the building, four tri-axial accelerometers are placed on the first slab of the building. The theoretical and experimental modal analysis results are compared with each other and, the likely reasons of differences between these results are introduced. The analytical model is updated to reduce the differences between these results by considering material properties. Finally, dynamic analyses of the base and updated model are performed by using the 1992 Erzincan earthquake record. 381

GİRİŞ Birçok mühendislik yapısı deprem, patlatma gibi dinamik etkilerden oldukça fazla zarar görmektedir. Yapıların oluşabilecek farklı yükleme durumlarına göre analizlerinin yapılmasına karşın, inşa aşamasındaki yapım hataları, kullanım süresince farklı yüklemelerden oluşan hasarlar ve yaşlanmaya bağlı olarak ortaya çıkan dayanım kayıpları binaları dinamik yüklere karşı savunmasız duruma düşürmektedir. Binaların dinamik yüklerden fazla zarar görmemesi, ya projenin uygulamaya tam olarak yansıtılması ya da inşa edilmiş bina özelliklerinin analitik modelde yeterince dikkate alınması ile mümkündür. Deprem ve patlatma titreşimleri oluşmadan önce yapıların bu titreşimlere göstereceği tepkilerin tahmin edilmesi ve gerekli önlemlerin alınması yapı güvenliği açısından oldukça önemlidir. Bu nedenle dünya çapında tarihi, kültürel ve ekonomik değere sahip birçok yapı ölçüm cihazları ile sürekli olarak gözlemlenmektedir. Bu gözlemlerde zorlanmış titreşim veya çevresel titreşim ölçüm yöntemlerinden yararlanılmaktadır (Benedetti ve Gentile, 1994; Vestroni ve diğ., 1996). Gözlemler sonucunda yapıların doğal titreşim frekansları, mod şekilleri ve sönüm oranları elde edilmekte ve bu verilere göre analitik modeller iyileştirilmektedir. Literatürde betonarme ve çelik binalar üzerine yapılmış birçok çalışma olmasına karşın, yığma ve tarihi yapılar üzerine oldukça az sayıda çalışma mevcuttur (El-Borgi ve diğ., 2004; Jaishi ve Ren, 2005). Tarihi ve yığma yapılar üzerine yayınlanan başlıca çalışmalar Angotti ve diğ. (1992), Slastan ve Fiosser (1995), Zabel ve diğ. (2000), Antonacci ve diğ. (2000), Turek ve diğ. (2006), Rainieri ve diğ. (2007) ve Gentile ve Saisi (2007) tarafından yapılmıştır. Bu çalışmada, analitik model iyileştirmenin yığma binaların deprem davranışları üzerine etkisi araştırılmıştır. Yarım bodrum, zemin kat ve çatı katından oluşan yığma bina üzerinde tabliye modlarını belirlemek amacıyla ölçümler gerçekleştirilmiştir. Ölçümlerde bölgede faaliyet gösteren taşocağında yapılan patlatmalardan ortaya çıkan titreşimlerden yararlanılmıştır. SAP2000 programı kullanılarak oluşturulan analitik modelden elde edilen frekans değerleri deneysel ölçüm sonuçları ile karşılaştırılarak analitik model üzerinde malzeme özelliklerindeki değişim dikkate alınarak iyileştirme yapılmıştır. İyileştirme yapılmış ve yapılmamış analitik modellerin 1992 Erzincan depremi ivme kaydı kullanılarak deprem analizleri gerçekleştirilmiştir. FORMÜLASYON Operasyonal Modal Analiz Yönteminde yapının çevresel bir etki ile titreştirildiği kabul edilmekte ve yapının bu titreşime göstermiş olduğu tepki ölçülmektedir. Tepkilerin ölçülüp değerlendirilmesinde frekans ortamında Piklerin Seçilmesi (Peak Peaking-PP) yöntemi yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu yöntemde bilinmeyen etki ve ölçülen tepki fonksiyonları arasındaki ilişki Denklem 1 de verilmektedir (Bendat ve Piersol, 1986). * [ ] [ ][ ] T yy ω = H( ) G ( ) H( ) xx G ( ) ω ω ω (1) Burada; G xx ( ω ) etki sinyalinin güç spektral yoğunluk fonksiyonunu, G yy ( ω ) tepki sinyalinin güç spektral yoğunluk fonksiyonunu ve H frekans davranış fonksiyonunu göstermektedir. Denklemdeki * ve T sırasıyla ifadelerin kompleks eşleniğini ve transpozunu göstermektedir. Tepki sinyaline ait güç spektral yoğunluk fonksiyonu tek kutuplu artık değer fonksiyonu formunda Denklem 2 deki şekilde elde edilmektedir. 382

d ψψ d ψψ (2) T * * H k k k k k k yy ω = + * k= Sub( ω) jω λk jω λk G ( ) Burada, d k sabit bir değer ve ψ k ise k. mod şekli vektörüdür. H kompleks eşleniğin transpozunu göstermektedir. Tepki sinyali güç spektral yoğunluk fonksiyonu, tekil değer ayrışımı gerçekleştirilerek ayrık değerler olarak Denklem 3 te verilmektedir. Ĝ (j ω ) = USU (3) H yy i i i i Burada, U i u ij tekil vektörlerinden oluşan birim matrisi, S i s ij tekil değerlerden oluşan diyagonal matrisi göstermektedir. Spektrumlarda k. moda yakın bölgelerde k. mod baskındır ve güç spektral yoğunluk fonksiyonu tek matris olarak Denklem 4 teki şekilde verilebilmektedir. Ĝ (j ω ) = s u u, ω =ω (4) H yy i i i1 i1 i k Bu yöntemde, doğal frekanslar tekil değerlerin dağılımında pikler olarak, mod şekilleri ise tekil vektörler olarak elde edilmektedir. Modal sönüm oranları ise tekil pik değerlerin hızlı Fourier dönüşümü ile zaman ortamına aktarılması ve logaritmik azalım yönteminin kullanılmasıyla hesaplanmaktadır. UYGULAMA Bu çalışmada, analitik model iyileştirmenin yığma binaların deprem davranışları üzerine etkisi belirlenmiştir. Alt katı depo olarak kullanılan ve bir normal kat ile çatı katından oluşan yığma bir bina uygulama amacıyla seçilmiştir. Binanın yan duvarları beton briketlerden, çatısı ise ahşap taşıyıcı elemanlardan oluşmaktadır. Binanın çatısı kiremit ile kaplanmıştır. Eni 8.40m ve boyu 12.0m olan yığma binanın yarım bodrum, zemin kat ve çatı katı yükseklikleri sırasıyla 2.5m, 2.8m ve 1.5m dir (Şekil 1). Şekil-1. Uygulama amacıyla seçilen yığma bina. Yığma binanın taban ve çatı tabliyeleri betonarme döşemelerden, iç bölme duvarların bir kısmı beton briketlerden kalan kısmı ise normal tuğlalardan oluşmaktadır. Binanın çevresinde yapılan incelemelerde temel zeminin sert olduğu tespit edilmiştir. 383

Yığma Binanın Analitik Modeli ve Teorik Modal Analizi Yığma binanın analitik modeli, yapı üzerinde gerçekleştirilen incelemelerden elde edilen boyutlara göre mümkün olduğunca gerçek yapıyı temsil edecek şekilde oluşturulmuştur. Analitik modelin oluşturulmasında SAP2000 programı kullanılmıştır. Yığma binanın dış duvarları beton briketlerden, iç duvarları kısmen beton kısmen de normal tuğla duvarlardan oluşmaktadır. Briket ve tuğla duvarlar 12cm kalınlığında düzlem plaklar, betonarme döşemeler ise 15cm kalınlığında düzlem plaklar kullanılarak modellenmiştir. Çatı kenar duvarları ile çatı taşıyıcı sistemi arasındaki bağlantı ise 10*10cm lik dolu kesitli çubuk elemanlar kullanılarak oluşturulmuştur (Şekil 2). Şekil-2. Yığma binanın analitik modeli. Analitik modelin oluşturulmasında kullanılan malzemelere ait mekanik özellikler literatürde yapılan çalışmalardan ve ilgili standartlardan elde edilmiştir. Her bir malzeme için dikkate alınan mekanik özellikler Tablo 1 de verilmektedir. Tablo-1. Malzemelerin mekanik özellikleri. Malzeme Türü Elastisite Değeri (N/m2) Kütle Yoğunluğu (kg/m 3 ) Poisson Oranı Briket Duvar 2.5 10 9 2400 0.2 Döşeme Betonu 2.0 10 10 2400 0.2 Tuğla Duvar 1.5 10 9 2000 0.2 Çatı 2.0 10 9 400 0.2 Bağlantı Elem. 2.0 10 11 7850 0.3 Analitik model üzerinde gerçekleştirilen modal analizden elde edilen ilk dört frekans değeri Tablo 2 de verilmektedir. Yığma bina birinci modda enine, ikinci modda boyuna, üçüncü modda düşey doğrultuda öteleme yaparken, dördüncü modda burulma hareketi yapmaktadır. 384

Tablo-2. Teorik modal analizden elde edilen ilk dört frekans değeri. Mod No Modal Hareket Doğal Frekans (Hz) 1 Enine Doğ. Öteleme 11.482 2 Boyuna Doğ. Öteleme 13.765 3 Düşey Doğ. Öteleme 14.754 4 Burulma 16.125 Yığma Binanın Deneysel Modal Analizi Yığma binanın deneysel modal analizinde sadece çatı tabliyesinin modlarının belirlenmesi amaçlanmıştır. Bu nedenle ivmeölçerler yığma binanın çatı döşemesinin köşelerine yerleştirilerek ölçüm alınmıştır. Ölçümde dört adet üç eksenli ivmeölçer kullanılmıştır (Şekil 3). Çalışmada çevresel titreşimlerden yararlanılarak Operasyonal Modal Analiz Yöntemiyle ölçüm yapılmıştır. İvmeölçerlerden zaman ortamında elde edilen sinyaller veri toplama ünitesinde toplandıktan sonra sinyal işleme yöntemleri kullanılarak değerlendirilmiştir. Frekans ortamına dönüştürülen sinyallerden ölçümü alınan yapıya ait doğal frekanslar, mod şekilleri ve sönüm oranları elde edilmiştir. Şekil-3. Kullanılan ivmeölçerler ve ölçüm cihazı. Bu çalışmada, yapıyı titreştirecek çevresel titreşim olarak bölgede faaliyet gösteren taş ocağında yapılan patlatmadan dolayı oluşan titreşim dikkate alınmıştır. Ölçümü yapılan yığma bina, taşocağına yaklaşık 250-300m mesafede olduğundan dolayı yapılan atımlardan oldukça fazla etkilenmektedir (Şekil 4). Şekil-4. Ölçüm alınan yığma bina ve taşocağına ait görüntüler. Ölçüm işlemi patlatmadan yaklaşık 5 dakika önce başlatılmış olup patlatmadan sonra da 10 dakika devam ettirilmiştir. Ölçüm frekans aralığı olarak teorik analizden elde edilen maksimum frekans dikkate alınarak 0-25Hz seçilmiştir. Yığma binaya bağlanan 385

ivmeölçerlerden elde edilen sinyallerin değerlendirilmesiyle elde edilen frekans davranış fonksiyonu Şekil 5 te verilmektedir. Şekil-5. Yığma binaya ait frekans davranış fonksiyonu. Frekans davranış fonksiyonunda Piklerin Seçilmesi yöntemi kullanılarak elde edilen ilk dört frekans değeri ve ilgili modal sönüm oranları Tablo 3 te verilmektedir. Tablo-3. Deneysel ölçümlerden elde edilen doğal frekanslar ve modal sönüm oranları. Mod No Doğal Frekans (Hz) Sönüm Oranı (%) 1 6.639 1.576 2 8.205 1.248 3 9.116 0.579 4 10.180 0.449 Teorik ve Deneysel Sonuçların Karşılaştırılması Literatürde ve ilgili standartlarda verilen malzeme özellikleri kullanılarak yapılan teorik analizler ile deneysel ölçümlerden elde edilen doğal frekanslar karşılaştırmalı olarak Tablo 4 te verilmektedir. Teorik ve deneysel frekanslar arasında oldukça fazla fark olduğu görülmektedir. Bu farkın, yapının inşasında kullanılan malzemelerin mekanik özelliklerinin tam olarak bilinmemesine, yapıda yaşlanmaya bağlı olarak meydana gelen bozulmalara ve taş ocağındaki patlatmalardan ötürü yapıda meydana gelen hasarlara bağlı olduğu düşünülmektedir. Bu amaçla yığma bina üzerinde yapılan gözlemlerde yan duvarlarda hasarlar olduğu belirlenmiştir (Şekil 6). 386

Tablo-4. Teorik ve deneysel doğal frekanslar. Mod No Deneysel Doğal Frekanslar(Hz) Teorik Doğal Frekanslar (Hz) Fark (%) 1 6.639 11.482 72.9 2 8.205 13.765 67.8 3 9.116 14.754 61.8 4 10.180 16.125 58.4 Şekil-6. Yığma binanın yan duvarlarında gözlemlenen hasarlar. Analitik Modelin İyileştirilmesi Yığma binanın analitik modeli yapının gerçek durumunu yansıtacak şekilde iyileştirilmeye çalışılmıştır. Bu amaçla, yapının mevcut durumundaki sınır şartlarının analitik modelde yeterince dikkate alındığı varsayılarak sadece malzemelerin mekanik özelliklerindeki değişim göz önüne alınarak analitik model iyileştirilmiştir. İyileştirme işleminde malzemelerde zamanla oluşan dayanım kaybı ile döşemelerde binanın kullanımı dolayısıyla oluşan ilave kütlelerin etkisi özellikle dikkate alınmıştır. Teorik ve deneysel doğal frekanslar arasındaki farkın en az olması amaçlanan analitik model iyileştirme işleminde farklı malzeme özellikleri için analizler tekrarlanmıştır. Deneysel olarak belirlenen doğal frekanslar ile en iyi uyumun elde edildiği durumunda seçilen malzeme özelliklerinin yığma binayı daha doğru temsil ettiği kabul edilmiştir. İyileştirmiş modelde kullanılan her bir malzemeye ait mekanik özellikleri Tablo 5 te verilmektedir. Tablo-5. İyileştirme işleminde kullanılan her bir malzemeye ait mekanik özellikler. Malzeme Türü Elastisite Değeri (N/m2) Kütle Yoğunluğu (kg/m 3 ) Poisson Oranı Briket Duvar 9.5 10 8 2400 0.2 Döşeme Betonu 1.0 10 10 3300 0.2 Tuğla Duvar 6.7 10 8 2000 0.2 387

İyileştirilmiş analitik modelden elde edilen teorik doğal frekansların deneysel frekanslar ile karşılaştırılması Tablo 6 da verilmektedir. İyileştirilmiş analitik modelden elde edilen mod şekilleri ise Şekil 7 de verilmektedir. Tablo-6. Deneysel ve iyileştirmiş teorik frekansların karşılaştırılması. Mod No Deneysel Doğal Frekanslar (Hz) Teorik Doğal Frekanslar (Hz) Fark (%) 1 6.639 6.725 1.29 2 8.205 8.010 2.38 3 9.116 9.480 1.17 4 10.180 10.179 0.01 Mod 1 (6.725 Hz) 2 (8.010 Hz) Mod Mod 3 (9.480 Hz) Mod 4 (10.179 Hz) Şekil-7. İyileştirilmiş modelden elde edilen mod şekilleri. Deprem Analizi Analitik model iyileştirmenin yığma yapının dinamik davranışına etkisini belirleyebilmek amacıyla bir deprem ivme kaydı kullanılarak dinamik analiz yapılmıştır. Bu amaçla bölgemize yakın civarda geçmişte meydana gelen Erzincan depremi kullanılmıştır. Bu çalışmada dikkate alınan 1992 Erzincan depremi kuzey-güney bileşenine (ERZ-NS) ait ivme grafiği Şekil 8 de verilmektedir. 388

Şekil-8. 1992 Erzincan depremi ERZ-NS bileşeni ivme kaydı. Yığma binanın iyileştirilmemiş modeli %5 sönüm oranı için analiz edilmiştir. Gerçekleştirilen dinamik analizler neticesinde yığma yapının iyileştirilmemiş modelinde depremden ötürü oluşan maksimum yerdeğiştirme durumu ve maksimum yerdeğiştirmenin zamanla değişimi Şekil 9 da verilmektedir. Şekil-9. Yığma binanın iyileştirilmemiş modelinde maksimum yerdeğiştirmenin oluştuğu andaki durum ve maksimum yerdeğiştirmenin zamanla değişimi. Yığma binanın iyileştirilmemiş modelinde depremden ötürü oluşan eşdeğer gerilmelerin (Von Mises) dağılımı ise Şekil 10 da verilmektedir. Şekil-10. Yığma binanın iyileştirilmemiş modelinde oluşan eşdeğer gerilme dağılımı. Yığma binanın iyileştirilmiş modeli deneysel ölçümlerden elde edilen her bir moda ait sönüm değerleri için analiz edilmiştir. Gerçekleştirilen dinamik analizler neticesinde yığma binanın iyileştirilmiş modelinde depremden ötürü oluşan maksimum yerdeğiştirme durumu ve maksimum yerdeğiştirmenin zamanla değişimi Şekil 11 de verilmektedir. 389

Şekil-11. Yığma binanın iyileştirilmiş modelinde maksimum yerdeğiştirmenin oluştuğu andaki durum ve maksimum yerdeğiştirmenin zamanla değişimi. Yığma binanın iyileştirilmiş modelinde depremden ötürü oluşan eşdeğer gerilmelerin dağılımı ise Şekil 12 de verilmektedir. Şekil-12. Yığma binanın iyileştirilmiş modelinde oluşan eşdeğer gerilme dağılımı. Yığma binanın iyileştirilmemiş ve iyileştirilmiş modelleri üzerinde gerçekleştirilen dinamik analizlerden elde edilen yerdeğiştirme ve gerilme değerleri Tablo 7 de karşılaştırmalı olarak verilmektedir. Tablo-7. Yığma binanın iyileştirilmemiş ve iyileştirilmiş modellerine ait maksimum yerdeğiştirme ve eşdeğer gerilme değerleri. İyileştirilmemiş Modelinde İyileştirilmiş Modelde Maksimum Yerdeğiştirme (mm) 1.536 6.214 Eşdeğer Gerilme (MPa) 1.680 3.080 SONUÇ Bu çalışmada, analitik model iyileştirmenin yığma binaların deprem davranışları üzerine etkisi belirlenmiştir. Yarım bodrum, zemin kat ve çatı katından oluşan yığma bir bina uygulama amacıyla seçilmiştir. Gerçekleştirilen teorik ve deneysel modal analizlerin sonuçlarına göre yığma binanın analitik modeli iyileştirilmiştir. Ayrıca seçilen ivme kaydı için iyileştirilmiş ve iyileştirilmemiş modellerin deprem analizleri gerçekleştirilmiştir. Yapılan analizler neticesinde, analitik model iyileştirmenin yığma binanın deprem davranışı üzerine etkisi ortaya konulmuştur. 390

Çalışmadan, Yığma binanın iyileştirilmemiş teorik modelinden elde edilen frekansların ölçüm sonucu belirlenen frekanslardan oldukça büyük olduğu, Malzemelerin mekanik özelliklerinde değişiklikler yapılarak elde edilen iyileştirilmiş modelden elde edilen frekanslar ile ölçüm sonucu bulanan frekansların birbirine yakın olduğu, Yığma binanın doğal frekanslarındaki azalmanın sebeplerinin yapının kullanım süresine bağlı olarak yaşlanma ve çevredeki taş ocağında yapılan patlatmalarda ile diğer çevresel faktörlerden meydana gelen hasarlar olduğu, Eşdeğer gerilmelerin pencere boşlukları civarında oluştuğu ve yapının ön tarafında daha yoğun olduğu, Yapılan dinamik analizlerden iyileştirilmiş model üzerinde elde edilen yerdeğiştirmelerin iyileştirilmemiş modele göre yaklaşık dört kat, gerilmelerin ise yaklaşık iki kat arttığı, Yapının mevcut haliyle bölgede oluşabilecek depremlerden beklenenden fazla zarar görebileceği sonuçlarına varılmıştır. TEŞEKKÜR Bu çalışma, TUBİTAK Bilimsel Araştırma Programı tarafından desteklenen 106M038 numaralı araştırma projesi ve Karadeniz Teknik Üniversitesi Bilimsel Araştırma Birimi tarafından desteklenen 2005.112.001.1 numaralı araştırma projesi kapsamında gerçekleştirilmiştir. KAYNAKLAR Angotti F., Vignoli A., Giuseppetti G., and Panzeri P., 1992, Experimental evaluation of the dynamic behaviour of a stone masonry building causing progressive damage, In: Proceedings of the 10th World Conference on Earthquake Engineering, Madrid, Spain. Antonacci E., De Sortis A., and Vestroni F., 2000, Dynamic identification of a masonry building by forced vibration tests, In: Proceedings of the International Conference on Noise and Vibration Engineering, Katholieke University Leuven, Belgium. Bendat, J.S. and Piersol A.G., 1986, Random Data Analysis and Measurement Procedures, John Wiley & Sons, 1986. Benedetti D. and Gentile C., 1994, Identification of modal quantities from two earthquake responses, Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 23(4), 447 62. El-Borgi, S., Smaoui, H., Cherif, F., Bahlous, S., and Ghrairi, A., 2004, Modal identification and finite element model updating of a reinforced concrete bridge, Emirates Journal for Engineering Research, 9, 2, 29-34. Gentile, C. and Saisi, A., 2007, Ambient vibration testing of historic masonry towers for structural identification and damage assessment, Construction and Building Materials, 21, 1311-1321. 391

Jaishi, B. and Ren, W.-X., 2005, Structural finite element model updating using ambient vibration test results, Journal of Structural Engineering, ASCE, 131, 4, 617-628. Rainieri, C., Fabbrocino, G., Cosenza, E., and Manfredi, G., 2007, The operational modal analysis for the identification of historical structures: the tower of the nations in Naples, International Operational Modal Analysis Conference, Copenhagen, Denmark, Paper no: 39. Slastan J.A. and Foissner P., 1995, Masonry building dynamic characteristics evaluation by means of ambient vibration. In: Proceedings of the 10th European Conference on Earthquake Engineering, Vienna, Austria. Turek, M., Thibert, K., Ventura, C., and Kuan, S., 2006, Ambient vibration testing of three unreinforced brick masonry buildings in Vancouver, Canada, Proceedings of the 24th International Modal Analysis Conference (IMAC), St. Louis, Missouri. Vestroni F., Beolchini G.C., Antonacci E., and Modena C., 1996, Identification of dynamic characteristics of masonry buildings from forced vibration tests, In: Proceedings of the 11th World conference on Earthquake Engineering, Acapulco, Mexico. Zabel V., Bucher C., and Riedel J., 2000, The dynamic behaviour of a historical bell tower in situ tests and numerical investigations, In: Proceedings of the International Conference on Noise and Vibration Engineering, Katholieke University Leuven, Belgium. 392