DEĞİŞİK PERİYOTLU YAPILAR İÇİN OPTİMUM PASİF KÜTLE SÖNÜMLEYİCİ ÖZELLİKLERİNİN BELİRLENMESİ

Benzer belgeler
OPTİMUM PASİF KÜTLE SÖNÜMLEYİCİLERİNİN BELİRSİZ ÖZELLİKLİ YAPILARDAKİ ETKİLERİ

OPTIMUM TUNING OF MASS DAMPERS EMPLOYING FLOWER POLLINATION ALGORITHM IN FREQUENCY DOMAIN

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

KÖPRÜ SARSMA DENEYLERİYLE ARAÇLARIN KÖPRÜ DEPREM DAVRANIŞI ÜZERİNDEKİ ETKİSİNİN İNCELENMESİ

SARKAÇ TİPİ AYARLI KÜTLE SÖNÜMLEYİCİLERİN HARMONİK ETKİLER ALTINDAKİ DAVRANIŞI: DENEYSEL BİR ÇALIŞMA

DÜŞEYDE DÜZENSİZ YAPILARDA ÇEŞİTLİ PASİF DAMPERLERİN KULLANIMI USAGE OF VARIOUS PASSIVE ENERGY DISSIPATION DEVICES ON VERTICALLY IRREGULAR BUILDINGS

YAPILARIN SİSMİK İZOLASYONUNDA KAYAN MODLU AKTİF KONTROL YÖNTEMİ (SLIDING-MODE ACTIVE CONTROL METHOD IN SEISMIC ISOLATION OF STRUCTURES)

RASSAL ARAMA TEKNİĞİ İLE BETONARME KİRİŞLERİN FARKLI BETON DAYANIMLARI İÇİN OPTİMİZASYONU

AKTĐF KÜTLE SÖNÜMLEYĐCĐLĐ ÇOK SERBESTLĐK DERECELĐ BĐR YAPININ DEPREME KARŞI LQR KONTROLÜ

KAYMA ÇERÇEVELERİNDE OPTİMUM SÖNÜMLEYİCİ DAĞILIMINA GEVŞEK KUMLU ZEMİNİN ETKİSİ

SORULAR. x=l. Şekil-1

Bölüm 3. Tek Serbestlik Dereceli Sistemlerin Zorlanmamış Titreşimi

BÖLÜM 4 TEK SERBESTLİK DERECELİ SİSTEMLERİN HARMONİK OLARAK ZORLANMIŞ TİTREŞİMİ

Musa DEMİRCİ. KTO Karatay Üniversitesi. Konya

Temel Kavramlar ve Hesap Yöntemleri. Döşeme Sistemlerinde Titreşim Ve Kullanım Durumlarına Göre Tasarım. Neden döşeme titreşimleriyle ilgileniyoruz?

AYARLI KÜTLE SÖNÜMLEYİCİLERİN ÜÇ KATLI YAPI MODELİNİN SİSMİK VE HARMONİK DAVRANIŞINA ETKİLERİ

ÇOK KATLI BETONARME YAPILARIN DİNAMİK ANALİZİ

DOĞRUSAL OLMAYAN SİSMİK İZOLASYON SİSTEMLERİNİN PERFORMANSLARININ YAPISAL PARAMETRELERE OLAN DUYARLILIĞI

SUYUN EK KÜTLESİNİN DENİZ BETONARME PETROL PLATFORMASININ DİNAMİĞİNE ETKİSİ

TDY 2007 YE GÖRE DEPREM ELASTİK TASARIM İVME SPEKTRUMU

MM 409 MatLAB-Simulink e GİRİŞ

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

T.C. MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

SÖNÜMLEYİCİLER İLE BAĞLI BETONARME PERDE DUVARLI YÜKSEK YAPILARDA EŞDEĞER SÖNÜMLEME YÖNTEMLERİNİN İNCELENMESİ

MAKSİMUM YER İVMESİ VE HIZI İLE YER DEĞİŞTİRME TALEBİ ARASINDAKİ İLİŞKİNİN ARAŞTIRILMASI

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

17 AĞUSTOS 1999 KOCAELİ DEPREMİNDE HASAR ALAN BİNADA KAT GEÇİRGENLİK FONKSİYONLARIYLA HASAR TANILAMA

OTOMATİK KONTROL SİSTEMLERİ. DİNAMİK SİSTEMLERİN MODELLENMESİ ve ANALİZİ

MAK 210 SAYISAL ANALİZ

BACA DİNAMİĞİ. Prof. Dr. Hikmet Hüseyin H

DİKEY DOĞRULTUDA KÜTLE DÜZENSİZLİĞİ OLAN YAPILARIN DEPREM ALTINDAKİ DAVRANIŞI

Arş.Gör. Sinan Melih NİGDELİ

YAPILARIN ZORLANMIŞ TİTREŞİM DURUMLARININ ARAŞTIRILMASI

Otomatik Kontrol. Kapalı Çevrim Kontrol Sistemin Genel Gereklilikleri. Hazırlayan: Dr. Nurdan Bilgin

DEPREM YALITIMLI HASTANE TASARIMI UYGULAMASI: ERZURUM SAĞLIK KAMPÜSÜ

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

Deprem Mühendisliği (CE 527) Ders Detayları

YAPILARIN TİTREŞİM GENLİĞİNE GÖRE DİNAMİK ÖZELLİKLERİNİN DEĞİŞİMLERİNİN İNCELENMESİ *

TESTBOX Serisi Cihazlar ile Tarihi Bir Yapıda Kablosuz Yapısal Sağlık Takibi

HELİKOPTER ALT YAPILARININ DİNAMİK ANALİZİ İÇİN DÜŞÜK DERECEDE MODELLEME

İSTANBUL TEKNİK ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ YAPILARIN AKTİF TENDONLAR İLE KONTROLÜ. YÜKSEK LİSANS TEZİ Sinan Melih NİĞDELİ

BURKULMASI ÖNLENMİŞ ÇAPRAZLARIN BETONARME ÇERÇEVELİ YAPININ DEPREM PERFORMANSI ÜZERİNE ETKİSİ

TİTREŞİM VE DALGALAR BÖLÜM PERİYODİK HAREKET

Armoni Araştırması ile İvme Kaydı Seçimi ve Ölçeklendirme *

Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi Pamukkale University Journal of Engineering Sciences

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

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

ÇOK KATLI BİNALARIN DEPREM ANALİZİ

BETONARME ÇERÇEVELERİN DEPREM HESABINDA TASARIM İVME SPEKTRUMU UYUMLU DİNAMİK YÖNTEMLERİN KARŞILAŞTIRILMASI

HOŞGELDİNİZ Mustafa ERGÜN Şevket ATEŞ

GEOTEKNİK DEPREM MÜHENDİSLİĞİ (Yer Hareketi Parametreleri)

Şekil 1. DEÜ Test Asansörü kuyusu.

Makale DEPREME DAYANİKLİ YAPI TASARIMINDA DÜZELTİLMİŞ BANG-BANG KONTROL ALGORİTMASININ UYGULANMASI GİRİŞ. Hasan ALLI, Oğuz YAKUT*

2011 Third International Conference on Intelligent Human-Machine Systems and Cybernetics

BAÜ Müh-Mim Fak. Geoteknik Deprem Mühendisliği Dersi, B. Yağcı Bölüm-5

Betonarme Yapıların Davranışının Zaman Tanım Alanında Hesap Yöntemi ile Belirlenmesi

1. Giriş. 2. Model Parametreleri

ELASTİK DALGA YAYINIMI

Yapı davranışının yarı-aktif yalıtım sistemleri kullanılarak bulanık mantık ile kontrolü

PERİYOT HESAPLAMASINDA P- ETKİSİ: SARSMA TABLASI DENEYİ

KİNETİK MODEL PARAMETRELERİNİN BELİRLENMESİNDE KULLANILAN OPTİMİZASYON TEKNİKLERİNİN KIYASLANMASI

DİNAMİK - 7. Yrd. Doç. Dr. Mehmet Ali Dayıoğlu Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi. Tarım Makinaları ve Teknolojileri Mühendisliği Bölümü

DÜŞEY DEPREM ETKİSİ ALTINDAKİ ÇOK KATLI BETONARME YAPILARIN DAVRANIŞININ İNCELENMESİ

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

Deprem Mühendisliği (CE 440) Ders Detayları

KATMANLI KOMPOZİT KİRİŞLERİN GENETİK ALGORİTMA İLE OPTİMİZASYONU

BETONARME YAPILARDA BETON SINIFININ TAŞIYICI SİSTEM DAVRANIŞINA ETKİSİ

SÜRTÜNME TİPİ ENERJİ SÖNÜMLEYİCİLERİN ÇELİK YAPILARIN DEPREM DAVRANIŞINA ETKİSİ

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

Doç.Dr. Sinan Melih NİGDELİ

Zorlamalı Titreşim ş Testleri

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

ÖLÇÜTLENDİRİLMİŞ YAPILAR İÇİN ZEMİN İZOLATÖR UYGULAMASI

Tabakalı Kompozit Bir Malzemenin Genetik Algoritma Yöntemiyle Rijitlik Optimizasyonu

DBYYHY 2007 ve DEPREME KARŞI DAYANIKLI YAPI TASARIMI. Onur ONAT Tunceli Üniversitesi Mühendislik Fakültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü, Tunceli

Geliştirilmiş Yerçekimsel Arama Algoritması: MSS-GSA

EN BÜYÜK OLASILIK YÖNTEMİ KULLANILARAK BATI ANADOLU NUN FARKLI BÖLGELERİNDE ALETSEL DÖNEM İÇİN DEPREM TEHLİKE ANALİZİ

SÜREKLİLİK VE SÜREKSİZLİK DURUMLARINDA PERDE-ÇERÇEVE ETKİLEŞİMİ. İnşaat Y. Müh., Gebze Teknik Üniversitesi, Kocaeli 2

Mekanik Titreşimler ve Kontrol

TEK SERBEST DERECELİ SİSTEMLERDE ENERJİ PARAMETRELERİ. Bülent AKBAŞ 1, Ali Nail Çetiner 1

DİNAMİK - 2. Yrd. Doç. Dr. Mehmet Ali Dayıoğlu. Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi. Tarım Makinaları ve Teknolojileri Mühendisliği Bölümü

BİR MONTAJ HATTI ÜRETİM SİSTEMİNDE OPTİMAL İŞGÜCÜ DAĞILIMININ ARENA PROCESS ANALYZER (PAN) VE OPTQUEST KULLANILARAK BELİRLENMESİ

DENİZ HARP OKULU MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜM BAŞKANLIĞI DERS TANITIM BİLGİLERİ

YAPILARIN DEPREME KARŞI KORUNMASINDA ETKİN BİR ÇÖZÜM

Data Merkezi. Tunç Tibet AKBAŞ Arup-İstanbul Hüseyin DARAMA Arup- Los Angeles. Tunç Tibet AKBAŞ

Deprem Kayıtlarının Seçilmesi ve Ölçeklendirilmesi

PLANDA DÜZENSİZLİĞE SAHİP BİNALARIN DEPREM KAYNAKLI ÇARPIŞMA DAVRANIŞININ İNCELENMESİ

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

İÇİNDEKİLER KISIM 1: BİRİNCİ MERTEBE ADİ DİFERENSİYEL DENKLEMLER

TÜRKİYE BİNA DEPREM YÖNETMELİĞİ TASLAĞI İLE UYUMLU ZAMAN TANIM ALANINDA ANALİZ İÇİN GERÇEK İVME KAYDI SETLERİNİN ELDE EDİLMESİ

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

Çok Katlı Binaların Depremde Davranışlarının Sistem Mühendisliği Açısından İncelenmesi

MEKANİK TİTREŞİMLER ve İZOLASYONU (Teorik Açıklamalar ve Uygulamalar)

Üç Boyutlu Çerçeve Yapıların Statik Analizi için Geliştirilen Bir Bilgisayar Programı: YapAn05

Hamza GÜLLÜ Gaziantep Üniversitesi

KONU: KOMİTE RAPORU TAKDİMİ SUNUM YAPAN: SALİH BİLGİN AKMAN, İNŞ. YÜK. MÜH. ESPROJE GENEL MÜDÜRÜ

U.Ü. Mühendislik Mimarlık Fakültesi Elektronik Mühendisliği Bölümü ELN3102 OTOMATİK KONTROL Bahar Dönemi Yıliçi Sınavı Cevap Anahtarı

Yapı Sönüm Oranının Belirlenmesinde Kullanılan Yöntemlerin Sayısal ve Deneysel Olarak İncelenmesi

Deprem Mühendisliğine Giriş. Yer Hareketinin Karakterizasyonu ve Temel Kavramlar

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

Transkript:

ÖZET: DEĞİŞİK PERİYOTLU YAPILAR İÇİN OPTİMUM PASİF KÜTLE SÖNÜMLEYİCİ ÖZELLİKLERİNİN BELİRLENMESİ G.Bekdaş 1 ve S.M. Nigdeli 2 1 Araştırma Görevlisi Dr., İnşaat Müh. Bölümü, İstanbul Üniversitesi, Avcılar/İstanbul 2 Araştırma Görevlisi, İnşaat Müh. Bölümü, İstanbul Üniversitesi, Avcılar/İstanbul Email: melihnig@istanbul.edu.tr Bu çalışmada, yapı tek serbestlik dereceli olarak davrandığı kabul edilerek çeşitli periyottaki yapılar için optimum pasif kütle sönümleyici özellikleri belirlenmiştir. Optimizasyon yöntemi olarak meta-sezgisel yöntemlerden biri olan armoni araştırma (Harmony Search) yöntemi kullanılmıştır. Optimizasyonda dış tahrik olarak altı adet deprem kaydı kullanılmıştır. Bu deprem kayıtları yakın ve uzak fay yer hareketlerine aittir. Seçilen altı deprem altında yapılan analizler sonunda elde edilen sonuçların sayısal olarak karşılaştırabilir olması için tüm kayıtların ivmeleri 1g değerine göre normalleştirilmiştir. Analizlerde yapılan periyot artırımları.5-5 sn periyotlu yapılarda.5 sn farklarla tekrarlanmıştır. Kütle sönümleyicisi özellikleri için çeşitli bağıntılar elde edilmiştir. Elde edilen bağıntılar çok serbestlikli yapı sistemlerinde kontrol edilmiştir. Sonuçlara göre, bağıntıların kütle sönümleyicilerinin optimum özelliklerinin belirlenmesinde başarılı olduğu görülmüştür. ANAHTAR KELİMELER: Pasif kütle sönümleyicileri, armoni araştırması yöntemi, optimizasyon, deprem, yapı periyot değişimi. 1. GİRİŞ Pasif kütle sönümleyicileri kütle, yay ve sönümleyici gibi mekanik elemanlar yardımıyla, yapıların da içinde bulunduğu mekanik sitemlerin titreşimlerini sönümlenmesine yardımcı olan bir pasif kontrol cihazıdır. Kütle sönümleyicileri birçok yapıya uygulanmıştır. Bunlara örnek olarak Taipei 11, John Hancock Binası, Burj Al Arab gösterilebilir. Pasif kütle sönümleyicileri ile depremlerden kaynaklanan titreşimlerin sönümlenmesi olasıdır. Deprem karşısında yapıya en iyi faydanın sağlanması için kütle sönümleyicisinin özellikleri optimum olacak şekilde ayarlanmalıdır. Bunun için literatürde birçok çalışma mevcuttur. Pasif kütle sönümleyicisin temeli ilk olarak 199 yılında Frahm tarafından önerilmiştir (Frahm,1911). Önerilen cihazın dahili sönümü olmadığı için cihaz ancak kendi doğal frekansı ile dış tahrikin frekansı yakın olduğunda etkili olmaktadır. Depremlerin frekansı değişken ve önceden tam tahmin edilemediğinden ilk önerilmiş olan sistem deprem titreşimlerinin sönümlenmesinde etkili olamaz. Den Hartog (1947), kütle sönümleyicilerinin frekans ve sönüm oranları için kapalı formda denklemler elde etmiştir. Bu denklemleri elde ederken esas sistemi tek serbestlik dereceli ve sönümsüz olduğu düşünülmüştür. Warburton (1982), harmonik ve beyaz ses etkileri altında sönümsüz tek serbest dereceli sistemler için kütle sönümleyicisi özelliklerini veren denklemler elde etmiştir. Chang (1999), rüzgâr ve deprem etkileri altında optimum kütle sönümleyicisi özelliklerini veren denklemler çıkarmıştır. Lee vd. (26), pasif kütle sönümleyicili binaların performans indeks değerini düşürmek için bir nümerik optimizasyon algoritması geliştirmişlerdir. Marano vd. (21), daha önce yapılmış çalışmalarda ele alınmamış olan kütle oranı optimizasyonunu da yapmışlardır. Ayrıca pasif kütle sönümleyicilerinin optimizasyonu için çeşitli meta-sezgisel metotlar da kullanılmıştır. Genetik algoritma pasif kütle sönümleyicilerinin ayarlanmasında yoğun bir biçimde 1

kullanılmıştır (Hadi ve Arfiadi, 1998, Singh vd., 22, Desu vd. 26). Leung ve Zhang (29), parçacık sürü optimizasyonu yöntemini kullanarak kütle sönümleyicilerini ayarlamışlardır. Bekdaş ve Nigdeli (211), armoni araştırma yöntemini kullanarak çok katlı yapıların üstünde bulunan pasif kütle sönümleyicilerinin optimum özelliklerini veren bir çalışma yapmışlardır. Optimizasyon esnasında dış etki olarak sinüs yüklemesi kullanmışlardır. Bu çalışmada çeşitli frekanslardaki tek serbestlik dereceli yapılar için optimum kütle sönümleyicisi özellikleri belirlenmiştir. Bu optimizasyon işleminde dış etki olarak altı adet deprem kullanılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre kütle sönümleyicisi özellikleri için bina periyoduna bağlı olan denklemler elde edilmiştir. 2. ARMONİ ARAŞTIRMA YÖNTEMİ İLE PASİF KÜTLE SÖNÜMLEYİCİLERİNİN OPTİMİZASYONU Meta-sezgisel algoritmalar çeşitli doğal olayları taklit ederek çeşitli problemlerin optimum çözümünü sağlayan algoritmalardır. Geem vd. (21) tarafından geliştirilen armoni araştırma algoritması bir müzisyenin daha iyi durumundaki bir armoniyi aradığı doğal müzik performans sürecine dayanmaktadır. Bu çalışmada çeşitli periyotlu yapıların dinamik tepkisini analiz etmek için Matlab yazılımı kullanılarak bir program hazırlanmıştır. Bu programın akış şeması Şekil 1 de görülmektedir. Başla Deprem kayıtlarının sisteme aktarılması periyodunun tanımlanan aralıklarla değiştirilmesi Kontrolsüz yapının analizi Armoni vektörlerinin oluşturulması ve analizlerin yapılması Hayır Bitir Evet Periyot değişimi bitti mi? Evet Durdurma kriteri kontrol Hayır Yeni vektörün oluşturulması ve analizi Yeni vektörün eklenmesi ve en kötü vektörün silinmesi Şekil 1. Programın Akış Şeması İlk önce programa optimizasyon sürecinde kullanılan deprem kayıtları aktarılmıştır. Kullanılan deprem kayıtları Tablo 1 de verilmiştir. Bu kayıtlar hem yakın fay hem de uzak fay karakterlerini içermektedir. Optimizasyon sürecinde kullanılan deprem kayıtlarının maksimum ivmeleri 1g olacak şekilde ölçeklendirilmiştir. Tablo 1. Optimizasyonda kullanılan deprem kayıtları Deprem Tarih İstasyon Bileşen Imperial Valley 194 117 El Centro Array #9 I-ELC18 Kern Country 1952 195 Taft Lincoln School TAFT111 Tabas 1978 911 Tabas TAB-TR Loma Prieta 1989 16 LGPC LGP Erzincan 1992 95 Erzincan ERZ-NS Northridge 1994 24514 Sylmar- Olive View Med FF SYL36 Deprem kayıtları http://peer.berkeley.edu/nga/ adresinden alınmıştır. 2

Çalışmada periyodu.5s ile 5s arasında olan tek serbestlik dereceli yapılar için optimum kütle sönümleyicisi değerleri aranmıştır. ların sönüm oranının %5 olduğu kabul edilmiştir. Periyot.5s aralılarla artırılarak analizler yapılmıştır. Armoni araştırma metoduna göre ilk önce istenilen sayıda armoni vektörü oluşturulmaktadır. Bu çalışmada beş vektör oluşturulmuştur. Bu vektörlerin içinde pasif kütle sönümleyicisinin kütle oranı, frekansı ve sönüm oranı bulunmaktadır ve optimizasyondaki hedef bu değerlerin en uygun olanının bulunmasıdır. Ekonomik ve uygulanabilirlik koşullarını da dikkate aldığımızda bu değerlerin belirli aralıklarda sınırlandırılması gerekmektedir. Onun için kütle oranı.1-.4 ve sönüm oranı.5-.4 arasında taranmıştır. Frekans ise sınırları ana yapının frekansının ±%2 si olacak şekilde aranmıştır. Çalışmada bu değerler rastgele olarak seçilmiştir. Rastgele sayıların üretilmesinde Matlab fonksiyonları kullanılmıştır. Analizler yapıldıktan sonra sonuçlar durdurma kriterine göre karşılaştırılmıştır. Optimizasyon işleminin durması için armoni vektörleri içersinde yer alan kütle sönümleyicisi özelliklerinin birbirine yakın olması gerekmektedir. Bununla amaçlanan armoni vektörlerinin optimum sonuçlar çevresinde yoğunlaşmasıdır. Buna ek olarak durdurma kriteri olarak deprem kayıtları altında yapının yer değiştirmesinin minimum %15 azalması istenmiştir. Kriter sağlanmadığı durumda armoni araştırma metodunun kurallarına göre yeni bir vektör oluşturulur. Bu yeni vektör %5 olasılıkla mevcut vektörlerin yakın çevresinde olacak şekilde, %5 olasılıkla ise tüm çözüm alanından türetilmektedir. Eğer vektör mevcut vektörlerden türetilecekse %5 olasılıkla en iyi sonucu olan vektörden oluşturulmaktadır. En iyi vektörün seçiminde, yapının yer değiştirme değeri ile yapının ivmesinin transfer fonksiyonu (TF) dikkate alınmıştır. Her yeni vektör ekleme işleminde en kötü sonucu veren vektör silinmiştir. Bu işlemler çeşitli periyotlardaki yapılar için otomatik olarak tekrarlanıp sonuçlara ulaşılmıştır. Zaman tanım alanında yapılan analizlerde.1 saniye adım aralığı kullanılmıştır. Analizlerde 4. dereceden Runge-Kutta metodu seçilmiştir. 3. PASİF KÜTLE SÖNÜMLEYİCİSİNİN OPTİMUM DEĞERLERİ Elde edilen değerlerden en uygun eğriler geçirilerek periyoda bağlı olan çeşitli bağıntılar elde edilmiştir. Kütle oranı (μ), frekans (ω d ) ve sönüm oranı(ζ d ) grafikleri sırasıyla Şekil 2-4 te verilmiştir. Şekil 2. Kütle oranı-yapı periyodu grafiği 3

Şekil 3. Kütle sönümleyicisi frekansı-yapı periyodu grafiği Şekil 4. Kütle sönümleyicisi sönüm oranı-yapı periyodu grafiği Grafiklerden elde edilen bağıntılar ise Denklem (1-3) te görülmektedir. Sönüm oranı bağıntısı 2.5s ile 4.s periyodu arası için farklı bir denklem ile ifade edilmiştir. Tek bir denklem ile ifade edildiğinde denklemin sonuçları bulunan değerlerden uzaklaşmaktadır. μ =.384e.2T (1) ω d = 5.9343T.991 (2) 4

ζ d =.3796e.5T, T 2.5 ve 4 T.471T 2 3.555T + 5.869 2.5 < T < 4 (3) 4. SAYISAL ÖRNEKLER Bulunan denklemler 5 ve 1 katlı yapı örnekleri için denenmiştir. ların tek bir katının kütlesi 25 t, rijitliği 5 MN/m, sönüm oranı ise 5 MNs/m dir. Beş katlı yapının periyodu.5s ve on katlı yapının ise.94s dir. Denklemlere göre 5 katlı.5s periyotlu yapı için kütle sönümleyicisi özellikleri μ=.384, ω d = 11.79 rad/s ve ζ d =.38 olarak bulunmaktadır. Periyodu.94s olan 1 katlı yapı için ise kütle sönümleyicisi özellikleri μ=.385, ω d = 6.31 rad/s ve ζ d =.38 olmaktadır. Northridge depreminin Sylmar kaydı ile Düzce depremi Bolu kaydı etkisi altında 5 katlı yapının 1. kat yer değiştirmesine ait grafikler sırasıyla Şekil 5-6 da görülmektedir. Düzce depreminin Bolu kaydının doğu-batı bileşimi kullanılmıştır. Bu kayıt optimizasyon sürecinde kullanılan kayıtlardan değildir. Kaydın kullanılmasının nedeni optimizasyon işleminden elde edilen kütle sönümleyicisi değerlerinin genelliğinin gösterilmesidir. Birinci katın yer değiştirmesi (m).4.3.2.1 -.1 -.2 -.3 -.4 -.5 5 1 15 zaman (s) Şekil 5. Northridge depremi Sylmar kaydı etkisinde 5 katlı yapının 1. katının yer değiştirmesi.3 Birinci katın yer değiştirmesi (m).2.1 -.1 -.2 -.3 5 1 15 2 25 3 zaman (s) Şekil 6. Düzce depremi Bolu kaydı etkisinde 5 katlı yapının 1. katının yer değiştirmesi 5

Şekillerden, binanın üzerinde bulunan kütle sönümleyicisinin, yapının 1. katının maksimum yer değiştirme değerini Northridge ve Düzce depremlerinde sırasıyla %45 ve %34 oranında azalttığı görülmektedir. Şekil 7 de verilen 5 katlı yapının 1. katının ivmesinin transfer fonksiyonunda görüldüğü gibi yapının doğal frekansına karşılık gelen rezonans noktasındaki değer kütle sönümleyicili durumda oldukça düşmüştür. 1 TF, birinci kat (db) -1-2 -3-4 -5-6 1-1 1 1 1 1 2 frekans (Hz) Şekil 7. Beş katlı yapının transfer fonksiyonu grafiği Benzer şekilde 1 katlı yapının 1. katının maksimum yer değiştirme değerini Northridge ve Düzce depremlerinde sırasıyla %37 ve %54 oranında azalmıştır (Şekil 8-9)..4 Birinci katın yer değiştirmesi (m).3.2.1 -.1 -.2 -.3 -.4 -.5 5 1 15 2 25 3 zaman (s) Şekil 8. Northridge depremi Sylmar kaydı etkisinde 1 katlı yapının 1. katının yer değiştirmesi 6

.6 Birinci katın yer değiştirmesi (m).4.2 -.2 -.4 -.6 5 1 15 2 25 3 35 4 45 5 zaman (s) Şekil 9. Düzce depremi Bolu kaydı etkisinde 1 katlı yapının 1. katının yer değiştirmesi Şekil 1 de on katlı yapının 1. katının ivmesinin transfer fonksiyonunda görülmektedir. nın doğal frekansına karşılık gelen rezonans noktasındaki değer, kütle sönümleyicili durumda oldukça düşmüştür. 1 TF, birinci kat (db) -1-2 -3-4 -5 1-1 1 1 1 1 2 frekans (Hz) Şekil 1. On katlı yapının transfer fonksiyonu grafiği 5. SONUÇLAR Çalışmada pasif kütle sönümleyicilerinin özellikleri için kolayca uygulanabilir bağıntılar geliştirilmiştir. Bu bağıntılar elde edilirken yapı tek serbestlik dereceli olarak kabul edilerek analizler yapılmıştır. Fakat elde edilen bağıntılar çok katlı yapılar üzerinde denenmiş ve başarılı sonuçlara ulaşılmıştır. Bu durumdan anlaşılmaktadır ki yapının sadece birinci moduna göre ayarlanmış olan kütle sönümleyicisi değerleri ile çok katlı yapılarda oldukça iyi sonuçlar elde edilebilmektedir. Sönüm oranı değeri için farklı bölgelerde iki bağıntı kullanılmak zorunda kalınmıştır. Bunun nedeni 3 ve 3.5s periyotlu yapılar için sönüm oranında ani bir düşme olmasıdır. Bu düşmenin nedeni çalışmada çeşitli karakterdeki depremlerin beraber kullanılmasıdır. da en kritik sonucu veren deprem kaydı değişmektedir. 7

Optimizasyon sürecinde kullanılan ve ivmeleri 1g değerine göre normalleştirilmiş deprem kayıtları için Şekil 11 de verilen %5 sönümlü spektral yer değiştirme grafiğinde görülmektedir. Şekil 11. Optimizasyonda kullanılan depremlerin %5 sönümlü spektral yer değiştirme grafiği KAYNAKLAR Bekdaş, G., Nigdeli, S.M. (211). Estimating Optimum Parameters of Tuned Mass Dampers Using Harmony Search. Engineering Structures 33,2716-2723. Chang, C.C.(1999). Mass dampers and their optimal designs for building vibration control. Engineering Structures 21, 454-463. Den Hartog J.P. (1947). Mechanical Vibrations. 3rd Edition. New York: McGraw-Hill. Desu, N.B., Deb, S.K., Dutta, A. (26). Coupled tuned mass dampers for control of coupled vibrations in asymmetric buildings. Structural Control and Health Monitoring 13, 897 916. Frahm, H. (1911). Device for damping of bodies. U.S. Patent No: 989,958. Geem, Z.W., Kim, J.H., Loganathan, G.V. (21). A new heuristic optimization algorithm: harmony search. Simulation 76, 6 68. Hadi, M.N.S., Arfiadi, Y. (1998). Optimum design of absorber for MDOF structures. Journal of Structural Engineering (ASCE) 124,1272 128. Lee, C.L., Chen, Y.T., Chung, L.L., Wang, Y.P. (26). Optimal design theories and applications of tuned mass dampers. Engineering Structures 28,43-53. Leung, A.Y.T., Zhang, H. (29). Particle swarm optimization of tuned mass dampers. Engineering Structures 31,715-728. Marano, G.C., Greco, R., Chiaia, B. (21). A comparison between different optimization criteria for tuned mass dampers design. Journal of Sound and Vibration 329, 488-489. Singh, M.P., Singh, S., Moreschi, L.M. (22). Tuned mass dampers for response control of torsional buildings. Earthquake Engineering and Structural Dynamics 31,749 769. Warburton,G.B. (1982). Optimum absorber parameters for various combinations of response and excitation parameters. Earthquake Engineering and Structural Dynamics 1, 381 41. 8