DENEYSEL MODAL ANALİZ YÖNTEMİ İLE DÜZLEM ÇERÇEVELERİN DİNAMİK KARAKTERİSTİKLERİNİN BELİRLENMESİ

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

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

ANALİTİK MODEL GÜNCELLEME YÖNTEMİ KULLANILARAK KÖPRÜLERİN HASAR TESPİTİ

BİLGİSAYAR DESTEKLİ TASARIM HAFTA 9 COSMOSWORKS İLE ANALİZ

ÇEVRESEL TİTREŞİM VERİLERİ KULLANILARAK KEMER BARAJLARIN HASAR DEĞERLENDİRMESİ

KARAYOLU KÖPRÜLERİNİN SONLU ELEMAN MODELLERİNİN OPERASYONAL MODAL ANALİZ YÖNTEMİYLE İYİLEŞTİRİLMESİ

Binaların Dinamik Parametrelerinin Operasyonal Modal Analiz Yöntemiyle Belirlenmesi *

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

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

Şekil 1. DEÜ Test Asansörü kuyusu.

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

LAZER SENSÖRLERLE BİR ROBOTUN DOĞAL FREKANSLARININ VE STATİK ÇÖKMELERİNİN ÖLÇÜMÜ

YARI RİJİT BİRLEŞİMLİ ÇELİK ÇERÇEVELERİN ANALİZİ

Musa DEMİRCİ. KTO Karatay Üniversitesi. Konya

Karadeniz Teknik Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü

Düzlem Çelik Çerçeve Sistemlerin Operasyonel Modal Analizi

İKİ BOYUTLU ÇUBUK SİSTEMLER İÇİN YAPI ANALİZ PROGRAM YAZMA SİSTEMATİĞİ

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

Kömürhan Köprüsünün Sonlu Eleman Model İyileştirilmesi *

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

29. Düzlem çerçeve örnek çözümleri

T.C. BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MIM331 MÜHENDİSLİKTE DENEYSEL METODLAR DERSİ

BACA DİNAMİĞİ. Prof. Dr. Hikmet Hüseyin H

Eşdeğer Deprem Yüklerinin Dağılım Biçimleri

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

YAPI MEKANİĞİ LABORATUVARI

HARAKETLİ YÜK PROBLEMİNİN DENEYSEL OLARAK İNCELENMESİ

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

Fotoğraf Albümü. Zeliha Kuyumcu. Mesnetlerinden Farklı Yer Hareketlerine Maruz Kablolu Köprülerin Stokastik Analizi

DEPREM YÖNETMELİĞİNDEKİ FARKLI ZEMİN SINIFLARINA GÖRE YAPI DAVRANIŞLARININ İRDELENMESİ

Hiperstatik sistemlerin çözümünde, yer değiştirmelerin küçük olduğu ve gerilme - şekil değiştirme bağıntılarının lineer olduğu kabul edilmektedir.

Hibrit ve Çelik Kablolu Köprülerin Dinamik Davranışlarının Karşılaştırılması

TESTBOX Serisi Cihazlar ile Tarihi Bir Yapıda Kablosuz Yapısal Sağlık Takibi

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

Zorlamalı Titreşim ş Testleri

YTÜ Makine Mühendisliği Bölümü Mekanik Anabilim Dalı Genel Laboratuvar Dersi Eğilme Deneyi Çalışma Notu

BÖLÜM 4 TEK SERBESTLİK DERECELİ SİSTEMLERİN HARMONİK OLARAK ZORLANMIŞ TİTREŞİMİ

DERİNER BETON KEMER BARAJI NIN DENEYSEL DİNAMİK ÖZELLİKLERİNİN BELİRLENMESİ

ÇOK KATLI BİNALARIN DEPREM ANALİZİ

ULUDAĞ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ OTOMOTİV MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

BETONARME YAPILARDA BETON SINIFININ TAŞIYICI SİSTEM DAVRANIŞINA ETKİSİ

1.1 Yapı Dinamiğine Giriş

Tablo 1 Deney esnasında kullanacağımız numunelere ait elastisite modülleri tablosu

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK 402 MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY - 3 ÜÇ NOKTALI EĞİLME DENEYİ

DEPREMLERİN KAYIT EDİLMESİ - SİSMOGRAFLAR -

KİRİŞLERDE PLASTİK MAFSALIN PLASTİKLEŞME BÖLGESİNİ VEREN BİLGİSAYAR YAZILIMI

Mühendislik Mekaniği Statik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

ARAÇ KAPI SIZDIRMAZLIK PROFİLLERİNDE KULLANILAN MALZEMELERİN SES İLETİM KAYBININ MODELLENMESİ VE DENEYSEL OLARAK DOĞRULANMASI

Bölüm 3. Tek Serbestlik Dereceli Sistemlerin Zorlanmamış Titreşimi

DENEY 2 ANKASTRE KİRİŞLERDE GERİNİM ÖLÇÜMLERİ

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

Betonarme Yapıların Davranışının Zaman Tanım Alanında Hesap Yöntemi ile Belirlenmesi

Titreşim Deney Düzeneği

ÇOK KATLI BETONARME YAPILARIN DİNAMİK ANALİZİ

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

Eksen Mühendislik, 2010 SONLU ELEMANLAR İLE SHOCK RESPONSE SPECTRUM ANALİZİ YAPILMASI

Erdal İRTEM-Kaan TÜRKER- Umut HASGÜL BALIKESİR ÜNİVERSİTESİ MÜH. MİM. FAKÜLTESİ İNŞAAT MÜH. BL.

Binaların Deprem Dayanımları Tespiti için Yapısal Analiz

BURSA TEKNİK ÜNİVERSİTESİ DOĞA BİLİMLERİ, MİMARLIK VE MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ 3 NOKTA EĞME DENEYİ FÖYÜ

PERİYOT HESAPLAMASINDA P- ETKİSİ: SARSMA TABLASI DENEYİ

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

TAŞIYICI SİSTEM TASARIMI 1 Prof. Dr. Görün Arun

T.C. SÜLEYMAN DEMĐREL ÜNĐVERSĐTESĐ MÜHENDĐSLĐK FAKÜLTESĐ MAKĐNE MÜHENDĐSLĐĞĐ BÖLÜMÜ

MUKAVEMET DERSİ. (Temel Kavramlar) Prof. Dr. Berna KENDİRLİ

İtme Sürme Yöntemi İle İnşa Edilmiş Sürekli Ardgermeli Köprülerin Deprem Tasarımı. Özgür Özkul, Erdem Erdoğan, Hatice Karayiğit

ELEKTRİK DEVRELERİ-2 LABORATUVARI VIII. DENEY FÖYÜ

Sistem Dinamiği. Bölüm 9- Frekans Domeninde Sistem Analizi. Doç.Dr. Erhan AKDOĞAN

TORNA TEZGAHINDA KESME KUVVETLERİ ANALİZİ

Taşıyıcı Sistem İlkeleri. Dr. Haluk Sesigür İ.T.Ü. Mimarlık Fakültesi Yapı ve Deprem Mühendisliği Çalışma Grubu

MAK4061 BİLGİSAYAR DESTEKLİ TASARIM

SOLIDWORKS SIMULATION EĞİTİMİ

DÜZLEM ÇUBUK ELEMAN RİJİTLİK MATRİSİNİN DENEYSEL OLARAK BELİRLENMESİ

YAPILARIN ZORLANMIŞ TİTREŞİM DURUMLARININ ARAŞTIRILMASI

RÜZGAR TÜRBİNİ PERVANE KANADININ TİTREŞİM ANALİZİ. Doç. Dr. Aydoğan ÖZDAMAR*

Bina Türü Yapı Sistemlerinin Analizi Üzerine Rijit Döşeme ve Sınır Şartları ile İlgili Varsayımların Etkisi

YAPILARDA BURULMA DÜZENSİZLİĞİ

7. Kafes sistem sayısal örnekleri

İNŞ 320- Betonarme 2 Ders Notları / Prof Dr. Cengiz DÜNDAR Arş. Gör. Duygu BAŞLI

ÇELİK BİNALARDA MODAL ÖZELLİKLERİN DEĞIŞİMİNİN YAPIM SÜRESİNCE İZLENMESİ

Ege Üniv. Müh. Fak. İnşaat Müh. Böl. Bornova / İZMİR Tel: Faks:

BURULMA DENEYİ 2. TANIMLAMALAR:

Ders. 5 Yer Tepki Analizleri

Prefabrik Yapıların Dinamik Davranışlarının. hasarsız deneysel yöntemlerle belirlenmesi

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

28. Sürekli kiriş örnek çözümleri

SONLU ELEMANLAR YÖNTEMI ile (SAP2000 UYGULAMASI) 3D Frame Analysis. Reza SHIRZAD REZAEI

Sistem Dinamiği. Bölüm 2- Dinamik Cevap ve Laplace Dönüşümü. Doç.Dr. Erhan AKDOĞAN

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

YAPI MÜHENDİSLİĞİ BİLGİSAYAR UYGULAMALARI

ASİSTAN ARŞ. GÖR. GÜL DAYAN

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

Çok Katlı Yapılarda Perdeler ve Perdeye Saplanan Kirişler

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

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

RİSKLİ YAPILARIN TESPİT EDİLMESİNE İLİŞKİN ESASLAR. 4- Özel Konular

YAPI ZEMİN ETKİLEŞİMİ. Yrd. Doç. Dr Mehmet Alpaslan KÖROĞLU

KAYMA GERİLMESİ (ENİNE KESME)

SAP 2000 İLE BETONARME HESAPLAMA. Hazırlayan: Dr. Onur TUNABOYU Eskişehir Teknik Üniversitesi Müh. Fak. İnşaat Müh. Bölümü

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

Transkript:

DENEYSEL MODAL ANALİZ YÖNTEMİ İLE DÜZLEM ÇERÇEVELERİN DİNAMİK KARAKTERİSTİKLERİNİN BELİRLENMESİ Alemdar BAYRAKTAR 1,Temel TÜRKER 1 alemdar@ktu.edu.tr, temelturker@hotmail.com Öz: Bu çalışmada, tek açıklıklı ve üç katlı bir düzlem çerçevenin deneysel ve teorik modal analizi yapılmıştır. Ölçüm için içi boş dikdörtgen kesitli elemanlar kullanılarak bir model oluşturulmuştur. Oluşturulan bu model üzerinde gerekli ölçümler yapılmış ve dinamik karakteristikler belirlenmiştir. Elde edilen sonuçların teorik analiz sonuçlarıyla karşılaştırılması yapılarak yöntemin uygulanabilirliği gösterilmiştir. Anahtar Kelimeler: Deneysel Modal Analiz, Dinamik Karakteristikler, Frekans Davranış Fonksiyonu Giriş Deneysel modal analiz (modal testing) son yıllarda gittikçe daha fazla araştırılan bir konu haline gelmiştir. Özellikle bilgisayar teknolojisinin geliştiği günümüzde bilgisayar destekli ölçüm cihazları bu işlemin daha hızlı yapılmasına olanak sağlamaktadır. Bu yöntemle yapıların dinamik karakteristikleri olarak adlandırılan doğal frekanslar, mod şekilleri ve sönüm oranları deneysel olarak elde edilebilmektedir. Böyle bir deneysel yönteme gereksinim duyulmasının esas sebepleri arasında, yapıların teorik analizi yapılırken yapılan kabullerin gerçekte sağlanıp sağlanmadığının tespit edilmesi, teorik analizinin yapılmasında güçlük olan sistemlerin dinamik karakteristiklerinin deneysel olarak belirlenmesi ve kullanılmış ve/veya hasar görmüş yapıların durumlarının belirlenmesi yer almaktadır. Formülasyon Deneysel Modal Analiz Formülasyonu Deneysel modal analizde, yapıya bilinen (ölçülen) bir kuvvet verilmekte ve yapının bu kuvvete tepkisi ölçülmektedir. Bu işlemde yapıya kuvvet uygulamak için çekiç, yapının tepkisini ölçmek için ivmeölçer ve verileri değerlendirmek için bir sinyal analizör kullanılır (Şekil 1). Çekiç Zaman Ortamı Etki Tepki İvmeölçer FFT Frekans Ortamı FRF Reel Sanal Eğri Uydurma Modal Parametreler Frekans Sönüm Mod Şekli Şekil 1. Deneysel Modal Analizde Genel Bir Ölçüm Düzeneği 1 Karadeniz Teknik Üniversitesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, 61080, Trabzon 1035

Şekil 1 den de görülebileceği gibi yapıya uygulanan etki (impact) çekicin başlığına yerleştirilen bir kuvvetölçerle zaman ortamında ölçülür. Uygulanan bu kuvvet altında, yapı sınır koşullarına ve malzeme özelliklerine bağlı olarak bir titreşim hareketi yapar. Yapının bu etkiye gösterdiği tepki (response) ise yapıya bağlanan ivmeölçerle yine zaman ortamında ölçülür (Schwarz ve diğ., 1999). Fourier dönüşümü (FFT Fast Fourier Transform) kullanılarak etki ve tepki fonksiyonları zaman ortamından frekans ortamına dönüştürülür (Şekil 2). F(t) F(ω) Ölçümlen Yapı X(t) X(ω) Şekil 2. Etki ve Tepki Fonksiyonlarının Zaman Ortamından Frekans Ortamına Dönüştürülmesi Yapıya ait frekans davranış fonksiyonu (FRF Frequency Response Function), Fourier dönüşümleri yapılmış tepki fonksiyonunun etki fonksiyonuna bölünmesiyle elde edilir. ( ω) ( ω) X H ( ω) = (1) F Burada; X(ω) : frekans ortamındaki tepki fonksiyonunu, F(ω) : frekans ortamındaki etki fonksiyonunu, H(ω) : frekans davranış fonksiyonunu göstermektedir. Frekans davranış fonksiyonları kullanılarak yapının doğal frekansları, mod şekilleri ve sönüm oranları belirlenir (Ewins, 1995). Teorik Modal Analiz Formülasyonu Teorik modal analiz yapıya ait hareket denklemi kullanılarak yapılmaktadır. Sönümsüz çok serbestlik dereceli bir sistem için bu hareket denklemi, [ M ]{ x(t) & } + [ K]{ x(t) } = { 0} & (2) ifadesiyle verilmektedir. Burada [ M ] ve [ K ] kütle ve rijitlik matrislerini, {& x&(t) } ve { (t)} x zamana bağlı ivme ve yerdeğiştirme vektörlerini göstermektedir. Bu denklemin çözümünden serbestlik sayısı kadar sönümsüz doğal açısal frekans ( ω 1, ω2, ω3..., ωn ) elde edilir. Her bir doğal frekansa karşılık yapının almış olduğu şekil mod şekli olarak tanımlanır. Doğal frekansların küçükten büyüğe doğru sıralanması sonucunda elde edilen en küçük frekans temel frekans ve bu frekansa karşılık gelen mod şekli birinci mod şekli olarak adlandırılır (Petyt, 1990). Uygulama Deneysel Modal Analiz Ölçümleri Bu çalışma düzlem çerçevelerin doğal frekanslarının deneysel olarak belirlenmesi amacıyla yapılmıştır. Düzlem çerçeveyi temsil etmek amacıyla, 30*20 mm boyutlarında ve 2 mm et kalınlığındaki profil elemanların kaynakla birleştirilmesiyle oluşturulan 30*90 cm boyutlarındaki bir açıklıklı ve üç katlı bir düzlem çerçeve modeli kullanılmıştır. Kolon ayakları sabit bir yüzeye kaynaklanarak ankastre mesnet şartları sağlanmıştır. Oluşturulan modelin fotoğrafı Şekil 3 te verilmektedir. 1036

Şekil 3. Deneysel Ölçümü Yapılan Düzlem Çerçeve Modeli ve Ölçüm Cihazı Oluşturulan çerçevenin ölçümünde noktasal ölçüm yöntemi (single-point excitation method) kullanılmıştır. Tek girditek çıktı (single input-single output) yöntemi olarak da adlandırılan bu yöntemde yapıya belirli bir noktadan kuvvet uygulanırken yine belirli bir noktadan da ölçüm alınmaktadır. Ölçümlerde kuvvetin uygulanması ve titreşimlerin ölçülmesi düğüm noktaları üzerinden gerçekleştirilmiştir. Ölçümlerde yapıyı titreştirmek için Brüel&Kjær firmasının üretmiş olduğu darbe çekici (impact hammer-type8202) ve yapının titreşimlerini ölçmek için ise ivmeölçer (accelerometer type 4382) kullanılmıştır. Elde edilen sinyaller ise yine Brüel&Kjær firmasının üretmiş olduğu çift kanallı sinyal analiz edici (dual-channel analysis system type 3550) kullanılarak değerlendirilmiştir. Şekil 3 ten kullanılan ölçüm cihazı ve yapılan bir ölçüm görülmektedir. Ölçüm işlemi için öncelikle ivmeölçer belirlenen düğüm noktasına bağlanmış ve çekiçle belirlenen diğer düğüm noktasından birkaç kez yapıya vurulmuştur. Bunun sonucunda elde edilen grafikler yardımıyla çekicin ve ivmeölçerin hassasiyetleri, ağırlık fonksiyonları, ölçüm frekans aralığı ve ortalama sayısı belirlenmiştir. Ağırlık fonksiyonları ölçüm kanallarında oluşan sinyalleri güçlendirmek ve böylece ölçüme karışan istenilmeyen gürültüleri azaltmak amacıyla kullanılan fonksiyonlardır. Bu fonksiyonlar sinyalin türüne bağlı olarak değişir. Kullanılan ölçüm cihazında çekiç Kanal A ya ve ivmeölçerde Kanal B ye bağlanmıştır. Kanal A da oluşan sinyal için transient veya exponansiyel ağırlık fonksiyonu kullanılırken Kanal B için exponansiyel ağırlık fonksiyonu kullanılmıştır. Frekans aralığı belirlenirken yapının titreşim yapabilme kabiliyeti (esnekliği) önemlidir. Eğer yapı uzun süre titreşim yapıyorsa frekans aralığı küçük (0-50 Hz gibi), kısa süre titreşim yapıyorsa frekans aralığı büyük (0-1600 Hz gibi) seçilmelidir. Yapı türüne bağlı olmakla birlikte, genellikle 0-400 Hz frekans aralığı yapıların ilk 3 ila 10 frekanslarını elde etmek için yeterli olmaktadır. Ortalama sayısı ise ölçüm yapılan yapı türüne bağlı olarak belirlenir ve yapıya kaç kez vurulacağını gösterir. Ortalama, bir vuruş sonucu elde edilen değerlerin bir sonraki vuruş sonucu elde edilen değerlerle ortalamasına karşı gelmektedir. Ortalama işlemi sayesinde ölçülen değerlerdeki hata miktarı azaltılmaktadır. Genellikle lineer ortalama yöntemi kullanılır ve 5 ortalama çoğu yapı için yeterli olmaktadır (Gatzwiller ve diğ.). 1037

Ölçüm işlemi için ivmeölçer 8 numaralı düğüm noktasına bağlanmış ve kuvvet sırasıyla 7 numaralı düğüm noktasına, 5 numaralı düğüm noktasına ve 3 numaralı düğüm noktasına uygulanarak ölçümler yapılmıştır. Benzer ölçümler ivmeölçerin 6 numaralı düğüm noktasında ve 4 numaralı düğüm noktasında olması durumları için de tekrarlanmıştır. Ölçüm sonuçlarından öncelikle doğal frekanslar (rezonans frekansları) frekans davranış fonksiyonunun tepe noktalarına karşılık gelen frekans değerleri kullanılarak belirlenmiştir. Daha sonra da sönüm oranları frekans davranış fonksiyonunun tepe noktalarından 3dB aşağıda yarı-güç noktaları belirlenerek hesaplanmıştır. Herhangi bir mod için sönüm oranı, f ξ r = (3) 2*fr ifadesiyle hesaplanmaktadır (Lang, 1978). Burada, f yarı-güç noktaları arasındaki frekans genişliğini ve f r ise rezonans frekansını göstermektedir. Son olarak ise mod şekilleri Quadrature Picking olarak adlandırılan yöntemle frekans davranış fonksiyonunun sanal kısmından belirlenmiştir (Lang, 1978). Ölçümler sonucu elde edilen doğal frekanslar ve sönüm oranları Tablo 1 de verilmektedir. Tablo 1. Deneysel Ölçümler Sonucu Elde Edilen Doğal Frekanslar Mod 1. Mod 2. Mod 3. Mod Doğal Frekans (Hz) 60 209 393 Sönüm Oranı (%) 3.333 0.239 0.127 Ölçümler sonucu elde edilen mod şekilleri ise Şekil 4 te gösterilmektedir. Mod 1 Mod 2 Mod 3 Şekil 4. Deneysel Ölçümler Sonucu Elde Edilen Mod Şekilleri Ölçümlerin Doğruluğu Deneysel ölçüm sonuçlarının ilk kontrolü, ölçüm sonucunda beklenilen grafiklerin oluşup oluşmadığına bakılarak yapılabilir. Ölçüm sonucu elde edilen grafikler aşağıdaki özellikleri sağlamalıdır. Bunlar; Frekans davranış fonksiyonu, yapının doğal frekanslarına karşılık gelen frekans değerlerinde tepe (peak) yapmalıdır (Şekil 5), İki doğal frekans değeri arasında (iki tepe arasında) bir anti-rezonans noktası oluşmalıdır. Bu kısım grafikte ters tepe şeklinde görülmelidir (Şekil 5), Anti-rezonans noktalarına karşılık gelen kısımlarda uygunluk (coherence) fonksiyonunda bozulmalar oluşmalıdır (Şekil 5), Anti-rezonans noktaları haricindeki bütün noktalarda uygunluk fonksiyonunun değeri 1 olmalıdır (Şekil 5), 1038

şeklinde sıralanabilir. Bu özellikleri arttırmak mümkündür. Fakat genel bir ölçüm için bu şartların sağlanması yeterlidir. Şekil 5. Ölçüm Sonucu Elde Edilen Tipik Bir Frekans Davranış Fonksiyonu ve Uygunluk Fonksiyonu Bu çalışmada, yapılan ölçümler Şekil 5 ten görülebileceği gibi yukarıda belirtilen ön şartları sağlamaktadır. Teorik Modal Analiz Oluşturulan çerçevenin teorik modal analizi Sonlu Elemanlar Yöntemi kullanılarak yapılmıştır. Teorik analiz SAP2000 programı (SAP2000, 1997) kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Teorik analizde model oluşturulurken 1D elastik kiriş elemanlar kullanılmıştır. Kullanılan elemanlara ait malzeme ve kesit özellikleri Tablo 2 de verilmektedir. Tablo 2. Teorik Analizde Kullanılan Elemanların Malzeme ve Kesit Özellikleri 1D Kiriş Elemanlar Elastisite Modülü (N/m 2 ) 200*10E9 Kütle (kg/m 3 ) 7850 Kesit Alanı (m 2 ) 1.84*10E-4 Atalet Momenti (m 4 ) 1.113*10E-8 Teorik analizde mesnetlerin zemine ankastre olduğu ve diğer bütün düğüm noktalarının U x, U y ve θ z serbestliklerine sahip oldukları kabul edilmiştir. Kullanılan yapı modeli ve düğüm noktaları numaraları Şekil 6 da verilmektedir. 7 8 5 B 6 30 mm A 3 4 1 2 20 mm A ve B Kesitleri Şekil 6. Teorik analizde kullanılan düzlem çerçeve modeli 1039

Teorik analiz sonucu elde edilen doğal frekanslar Tablo 3 te ve mod şekilleri ise Şekil 7 de gösterilmektedir. Tablo 3. Teorik Analiz Sonucunda Elde Edilen Doğal Frekanslar Mod 1. Mod 2. Mod 3. Mod Doğal Frekans (Hz) 63.83 211.73 384.02 Mod 1 Mod 2 Mod 3 Şekil 7. Teorik Analiz Sonucu Elde Edilen Mod Şekilleri Karşılaştırma Deneysel olarak elde edilen doğal frekansların teorik olarak elde edilenlerle karşılaştırılması Tablo 4 te verilmektedir. Tablo 4. Deneysel ve Teorik Doğal Frekansların Karşılaştırılması Doğal Frekanslar Deneysel Sonuçlar Teorik Sonuçlar Hata (%) 1.Doğal Frekans (Hz) 60 63.83 6.38 2.Doğal Frekans (Hz) 209 211.73 1.31 3.Doğal Frekans (Hz) 393 384,02 2.28 Deneysel ve teorik analiz sonuçlarının karşılaştırılması sonucunda doğal frekansların birbirine oldukça yakın olduğu görülmektedir. Sonuçlar arasındaki farklılığın birkaç sebebi olabilir. Burada etkili olan en önemli sebeplerinden biri model oluşturulurken seçilen kesitin içi boş bir kesit olmasıdır. İçi boş kesitlerin uygulanan titreşimi aktarırken yapı özelliğini yeterince temsil edemediği düşünülmektedir. Sonuçların farklılığındaki diğer bir sebep ise model oluşturulurken yapılan kaynaklı birleşimlerdir. Kaynaklı birleşimlerde titreşimin iletiminde problemler olabilmektedir. Ayrıca kaynak yapılması sırasında birleştirilen malzemelerin özelliklerinde değişmeler olabilmektedir. Bunlara ek olarak, ölçümler sırasında yapıya tutturulan ivmeölçerin kütlesinin ve ortamdaki gürültünün ölçümleri olumsuz yönde etkilediği ve sonuçların farklı çıkmasına neden olduğu söylenilebilir. Sonuçlar Bu çalışmada, düzlem çerçevelerin dinamik karakteristiklerinin deneysel ve teorik olarak belirlenmesine çalışılmıştır. Bu amaçla oluşturulan model üzerinde deneysel ölçümler gerçekleştirilmiş ve elde edilen sonuçların teorik sonuçlarla karşılaştırılması yapılmıştır. Karşılaştırmadan doğal frekanslar ve mod şekilleri açısından deneysel ve teorik sonuçların birbirine oldukça yakın olduğu görülmüştür. Çalışmadan elde edilen bu sonuçlar ışığında, deneysel modal analiz yönteminin yeterli ölçüm altyapısı oluşturularak mevcut yapıların dinamik karakteristiklerinin belirlenmesinde güvenle kullanılabileceği ve deprem güvenliklerinin daha doğru olarak belirlenebileceği düşünülmektedir. 1040

KAYNAKLAR 1. Ewins, D.J., 1995. Modal Testing: Theory and Practice, John Wiley & Sons, New York. 2. Gatzwiller, K., Herlufsen, H., Appication Notes, Brüel&Kjaer, Denmark. 3. Lang, G.F., 1978. Understanding Vibration Measurements, Nicolet Scientific Corporation, New Jersey. 4. Petyt, M., 1990. Introduction to Finite Element Vibration Analysis, Cambridge University Pres, Cambridge. 5. SAP2000, 1997. Integrated Finite Element Analysis and Design of Structures, Computers and Structures, Inc., Berkeley, California, USA. 6. Schwarz, B.J., Richardson, M.H., 1999. Experimental Modal Analysis, Vibration Technology, California. 1041