SİMETRİK VE SİMETRİK OLMAYAN ÜÇ BOYUTLU ÇELİK YAPILARIN OPERASYONEL MODAL ANALİZİ

Benzer belgeler
Düzlem Çelik Çerçeve Sistemlerin Operasyonel Modal Analizi

ANALİTİK MODEL GÜNCELLEME YÖNTEMİ KULLANILARAK KÖPRÜLERİN HASAR TESPİTİ

ÇEVRESEL TİTREŞİM VERİLERİ KULLANILARAK KEMER BARAJLARIN HASAR DEĞERLENDİRMESİ

Binaların Dinamik Parametrelerinin Operasyonal Modal Analiz Yöntemiyle Belirlenmesi *

KARAYOLU KÖPRÜLERİNİN SONLU ELEMAN MODELLERİNİN OPERASYONAL MODAL ANALİZ YÖNTEMİYLE İYİLEŞTİRİLMESİ

DERİNER BETON KEMER BARAJI NIN DENEYSEL DİNAMİK ÖZELLİKLERİNİN BELİRLENMESİ

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

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

ÇELİK BİNALARDA MODAL ÖZELLİKLERİN DEĞIŞİMİNİN YAPIM SÜRESİNCE İZLENMESİ

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

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

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

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

YAPI MEKANİĞİ LABORATUVARI

DENEYSEL MODAL ANALİZ YÖNTEMİ İLE DÜZLEM ÇERÇEVELERİN DİNAMİK KARAKTERİSTİKLERİNİN BELİRLENMESİ

TESTBOX Serisi Cihazlar ile Tarihi Bir Yapıda Kablosuz Yapısal Sağlık Takibi

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

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

Kömürhan Köprüsünün Sonlu Eleman Model İyileştirilmesi *

Prefabrik Yapıların Dinamik Davranışlarının. hasarsız deneysel yöntemlerle belirlenmesi

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

Musa DEMİRCİ. KTO Karatay Üniversitesi. Konya

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

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

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

TARİHİ KÖPRÜLERİN DEPREM DAVRANIŞINA SONLU ELEMAN MODEL İYİLEŞTİRİLMESİNİN ETKİSİ

Çelik Model Köprünün Sistem Tanımlama Yöntemleri ile Modal Parametrelerinin Tahmini *

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

YARI RİJİT BİRLEŞİMLİ ÇELİK ÇERÇEVELERİN ANALİZİ

Bir Otomatik Taşıma Sisteminin Eniyilenmesi Çalışması

Şekil 1. DEÜ Test Asansörü kuyusu.

Uzay Çatı Sistemlerinin ANSYS Paket Programı Kullanılarak Statik Analizi

KOMPOZĐT VE SANDVĐÇ KĐRĐŞLERDEKĐ HASAR ŞĐDDETĐNĐN TĐTREŞĐM BAZLI ANALĐZLER VE YAPAY SĐNĐR AĞLARI ĐLE TESPĐTĐ

YAPISAL SAĞLIK İZLEMEDE DENEYSEL OLARAK MODAL PARAMETRELERİNİN ELDE EDİLMESİ

OPERASYONEL MODAL ANALİZ TEKNİĞİ İLE YIĞMA YAPILARIN DİNAMİK DAVRANIŞININ BELİRLENMESİ

PERDE DUVARLI MODEL BİR BİNANIN DİNAMİK DAVRANIŞINA YÖNELİK PARAMETRİK ÇALIŞMA

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

Perdeli-Çerçeveli Taşıyıcı Sistemli Binalarda Taşıyıcı Sistem Seçiminin Yapı Davranışı Üzerindeki Etkisinin İncelenmesi

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

Düzlem Kafes Sistemlerin ANSYS Paket Programı ile Optimum Geometri Tasarımı

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

DEPREM YÖNETMELİĞİNDEKİ FARKLI ZEMİN SINIFLARINA GÖRE YAPI DAVRANIŞLARININ İRDELENMESİ

MODEL BİR YAPININ HASAR TANIMLAMASI VE MODEL-SARSICI ETKİLEŞİMİNİN AZALTILMASI İÇİN KULLANILAN OFFLİNE İTERASYON TEKNİĞİ

DÜZLEM ÇUBUK ELEMAN RİJİTLİK MATRİSİNİN DENEYSEL OLARAK BELİRLENMESİ

Küçük Ölçekli Sarsma Tablası Test Modelleri için Uygun Ölçeklendirme Katsayısının Araştırılması

BACA DİNAMİĞİ. Prof. Dr. Hikmet Hüseyin H

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

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

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

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

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

BİR JET EĞİTİM UÇAĞI KOKPİTİNİN YAPISAL ANALİZLERİ

UZAYSAL VE DOLU GÖVDELİ AŞIKLARIN ÇELİK ÇATI AĞIRLIĞINA ETKİSİNİN İNCELENMESİ

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

Sıvı Depolarının Statik ve Dinamik Hesapları

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

YAPI MÜHENDİSLİĞİ BİLGİSAYAR UYGULAMALARI

Üzerinde birden fazla yay-kütle sistemi bulunan eksenel yük etkisi altındaki kirişlerin serbest titreşim analizi

Karadeniz Teknik Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü

Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi Pamukkale University Journal of Engineering Sciences

ÇOK KATLI BİNALARIN DEPREM ANALİZİ

HARAKETLİ YÜK PROBLEMİNİN DENEYSEL OLARAK İNCELENMESİ

REZA SHIRZAD REZAEI 1

BAL PETEĞİ SANDVİÇ KOMPOZİT YAPILARIN DİNAMİK ANALİZİ

Betonarme Binalarda Bölme Duvar Etkilerinin Tam Ölçekli Deneylerle Araştırılması

Kürleşme sıcaklığı ve süresinin cam/polyester kompozit kirişlerin serbest titreşim ve burkulma davranışına etkileri

UNİFORM SICAKLIK UYGULANMIŞ METAL MATRİSLİ KOMPOZİT DİSKİN ISIL GERİLME ANALİZİ

hir Osmangazi Üniversitesi, Mühendislik

Eşdeğer Deprem Yüklerinin Dağılım Biçimleri

Perdeli-Çerçeveli Taşıyıcı Sistemli Binalarda Taşıyıcı Sistem Seçiminin Yapı Davranışı Üzerindeki Etkisinin İncelenmesi

SÜLEYMANİYE CAMİİ NİN FARKLI DEPREM KAYITLARI ALTINDA DAVRANIŞININ İNCELENMESİ

BİLDİRİ BAŞLIĞI : Betonarme Yapı Analizlerinde Dolgu Duvarların Modellenme Teknikleri

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

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

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

Betonarme Yapıların Davranışının Zaman Tanım Alanında Hesap Yöntemi ile Belirlenmesi

TARİHİ BİR CAMİİNİN DİNAMİK KRAKTERİSTİKLERİNİN ANALİTİK VE DENEYSEL YÖNTEMLERLE BELİRLENMESİ

... Alemdar BAYRAKTAR, Ahmet Can ALTUNIfiIK, Bar fl SEV M, Temel TÜRKER, Fatma B R NC Karadeniz Teknik Üniversitesi, nflaat Mühendisli i Bölümü

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

Betonarme Binalarda Bölme Duvar Etkilerinin Tam Ölçekli Deneylerle Araştırılması *

PETEK YAPILI SANDVİÇ YAPILARDA KÖPÜK DOLGUNUN KRİTİK BURKULMA YÜKÜNE ETKİSİNİN SAYISAL OLARAK TESPİTİ

AKILLI BİR PLAKANIN SERBEST VE ZORLANMIŞ TİTREŞİMLERİNİN KONTROLÜ

Güçlendirme Alternatiflerinin Doğrusal Olmayan Analitik Yöntemlerle İrdelenmesi

SENSÖR YOĞUNLUĞU VE GÜRÜLTÜ FAKTÖRLERİNİN MODEL BİR KÖPRÜNÜN DİNAMİK PARAMETRELERİNİN TAHMİNİNE ETKİSİ

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

English for Academic Reading & Speaking I İngilizce Akademik Okuma ve Konuşma I. Introduction to Civil Engineering İnşaat Mühendisliğine Giriş

Hibrit ve Çelik Kablolu Köprülerin Dinamik Davranışlarının Karşılaştırılması

Kirişli Döşemeli Betonarme Yapılarda Döşeme Boşluklarının Kat Deplasmanlarına Etkisi. Giriş

BİNALARDA KISA KOLONA ETKİ EDEN PARAMETRELERİN İNCELENMESİ

Yarıyıl Kodu Dersin Adı Sorumlusu Sınav Yeri

DERS BİLGİ FORMU. Dersin Adı / Course Name. Ders. Laboratuvar Local Credit. (saat/hafta) / (hour/week) : Lisans / Undergraduate

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

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

Ön şart D. Kodu Dersin Adı T U L AKTS MAT101. English for Academic Reading & Speaking I İngilizce Akademik Okuma ve Konuşma I

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

BETONARME ÇERÇEVELERİN DEPREM HESABINDA TASARIM İVME SPEKTRUMU UYUMLU DİNAMİK YÖNTEMLERİN KARŞILAŞTIRILMASI

Hava Aracının Üzerinden Titreşim Kaynaklı Enerji Hasatı Çalışmaları

Pirinç(MS58) ve Çelik(ST37) Malzemelerinden Yapılmış Kirişlerin Deneysel, Teorik ve Sonlu Elemanlar Yöntemi Kullanılarak Çökme Analizinin Yapılması

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

Transkript:

NĞÜ Müh. Bilim. Derg. / NGU J. Eng. Sci. Niğde Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, Cilt 5, Sayı 1, (2016), 64-72 Nigde University Journal of Engineering Sciences, Volume 5, Number 1, (2016), 64-72 Araştırma / Research SİMETRİK VE SİMETRİK OLMAYAN ÜÇ BOYUTLU ÇELİK YAPILARIN OPERASYONEL MODAL ANALİZİ Mehmet Aydın KÖMÜR, İbrahim Özgür DENEME * İnşaat Mühendisliği Bölümü, Mühendislik Fakültesi, Aksaray Üniversitesi, Aksaray, Türkiye Geliş / Received: 03.09.2015 Düzeltmelerin gelişi / Received in revised form: 09.10.2015 Kabul / Accepted: 12.10.2015 ÖZ Bu çalışmada laboratuarda inşa edilen biri simetrik diğeri simetrik olmayan iki çelik yapının operasyonel modal analizleri yapılarak dinamik karakteristikleri belirlenmiştir. Bunun için her iki çelik yapıda da altı adet tek eksenli ivmeölçer kullanılmıştır. Çevresel etkilerden yararlanılarak yapılan deneysel ölçüm sonucu elde edilen verilerin değerlendirilmesinde ARTEMİS programında mevcut frekans tanım alanında ayrıştırma ve stokastik altalan belirleme yöntemleri kullanılmıştır. Ayrıca sözkonusu çelik yapılar nümerik olarak da modellenerek mod şekilleri ve doğal frekansları belirlenmiştir. Nümerik ve deneysel sonuçların karşılaştırılmasında birbirine yakın sonuçlar elde edilmiştir. Anahtar Kelimeler: Çelik yapı, operasyonel modal analiz, dinamik karakteristik OPERATIONAL MODEL ANALYSIS OF SYMMETRIC AND ASYMMETRIC THREE DIMENSIONAL STEEL STRUCTURES ABSTRACT In this study, symmetric and asymmetrical steel structures were constructed in the laboratory and analyzed using operational modal analysis to determine the dynamic characteristics. Six different single-axis accelerometers were used for both steel structures. The test results obtained from the environmental excitation were evaluated by ARTEMIS software package which can perform Stochastic Subspace Identification Method and Peak Picking Method. Mode shapes and natural frequencies of the two steel structures were also calculated numerically. A good agreement was observed when the results obtained from experimental and numerical analysis were compared. Keywords: Steel structure, operational modal analysis, dynamic characteristics 1. GİRİŞ Son yirmi yılda deneysel ölçüm yöntemleri mühendislik yapılarının dinamik karakteristiklerinin belirlenmesinde sıklıkla kullanılmaktadır. Söz konusu yöntemler zorlanmış titreşim testleri, serbest titreşim testleri ve çevresel titreşim testleri olmak üzere üç grupta toplanabilir. Zorlanmış titreşim testlerinde yapı; bir titreştirici ya da düşürülen ağırlık gibi bir etki ile uyarılmaktadır. Bu yöntemin en önemli dezavantajı ölçüm sırasında yapıdaki asli faaliyetlerin kesilecek olmasıdır. Çevresel titreşim testleri ise rüzgâr, trafik, insan hareketi ve dalga gibi etkileri kullandığı için ölçüm esnasında yapıdaki günlük faaliyetler devam edebilmektedir. Yapıların dinamik değişkenleri olan doğal frekanslar ve bu frekanslara karşılık gelen mod şekilleri ve sönüm oranları deneysel modal analiz yöntemleri ile belirlenebilir. Sistemin dinamik değişkenleri, sistemdeki kütle * Corresponding author / Sorumlu yazar. Tel.: +90 382 288 23 36; e-mail/e-posta: ideneme@gmail.com 64

SİMETRİK VE SİMETRİK OLMAYAN ÜÇ BOYUTLU ÇELİK YAPILARIN OPERASYONEL MODAL ANALİZİ miktar ve dağılımı ile sistemi oluşturan elemanların sıkılığı ve bunun dağılımı arasındaki ilişki sonucu ortaya çıkar. Sönüm oranları ise harekete maruz kalan sistemin malzemesi dâhilinde ve elamanları arasında oluşan iç sürtünmelerin veya tüketilen enerjinin bir ölçüsü olarak ortaya çıkar [1]. Laboratuarda inşa edilen çelik yapıların modal parametrelerinin belirlemesi ile ilgili olarak literatürde bazı çalışmalar mevcuttur [2-9]. Molina ve diğerleri [2] gerçek boyutlarda iki katlı çelik çerçevenin deneysel olarak modal parametrelerini belirlemiş daha sonra yapıya hasar vererek tekrar parametreleri belirleyerek sonuçlar karşılaştırmıştır. Wu ve Li [3] çelik bir yapının yapısal parametrelerinin belirlenmesi ve hasar tespiti için iki aşamalı bir sonlu elemanlar güncelleştirme metodu geliştirmiştir. Bu amaç için 4 katlı çelik çerçeve sistemde çaprazlar kaldırılarak hasarlar oluşturulmuş ve çevresel titreşim testleri yapılmıştır. Xiaodong ve diğerleri [4] hasar tanı yöntemlerinin etkinliğini doğrulamak için iki katlı çaprazlı çelik yapı üzerinde deneysel ölçüm yapmıştır. Model üzerinde bazı çaprazları kaldırarak hasarlar oluşturmuş ve hasarlı modeller üzerinde de ölçümler yapmıştır. Çalışmada hasarlı ve hasarsız yapıların modal parametrelerinin belirlenmesinde NEXT-ERA tekniğini kullanılmış olup belirlenen doğal parametreleri doğrulamak için Sap2000 programından yararlanılmıştır. Türker ve diğerleri [5] modal testle üç çelik yapı üzerinde yarı-rijit bağlantı durumunu değerlendirmiştir. Bu amaçla yapıların dinamik karakteristiklerini deneysel ve analitik olarak belirlemiştir. Sonrada analitik sonuçları ölçülen sonuçlara yaklaştırmak için analitik modelde elastik dönel yaylar tanımlayarak modeli güncellemiştir. Türker ve Bayraktar [6] çelik yapılarda çapraz şeklinin dinamik karakteristiklere etkisini deneysel ve sayısal olarak araştırmıştır. Bu amaçla laboratuarda gerçek bir yapının ½ si ölçeğinde bir yapı inşa edilmiş ve dört farklı çapraz şekli için deneysel modal analiz yapılmıştır. Elde edilen sonuçlardan yapının analitik modeli güncellenmiştir. Davoodi ve diğerleri [7] 3 boyutlu- 3 katlı çelik yapının deneysel modal analizini yaparak dinamik karakteristiklerini belirlemiştir. Çelik yapının kolon-kiriş bağlantı yerlerinde alın plakasının bulonlarla birleştirildiği bağlantı (flanşlı bağlantı) kullanılmıştır. Söz konusu yapıyı ANSYS bilgisayar programı ile rijit ve mafsallı düğümlü olmak üzere iki farklı şekilde modelleyerek elde ettikleri sonuçları deneysel sonuçlarla kıyaslamışlardır. Gomaa ve diğerleri [8] küçük ölçekte iki katlı çelik çerçevenin deneysel ve analitik olarak frekanslarını elde ederek karşılaştırmıştır. Türker ve Bayraktar [9] çaprazlı ve çaprazsız çelik yapıların operasyonel modal analizini yaparak sonuçları karşılaştırmıştır. Daha sonra yapıların başlangıç analitik modelini ölçülen sonuçlarla kalibre ederek geliştirmiştir. Pelayo ve diğerleri [10] iki katlı ve her iki doğrultuda tek açıklıklı olan çelik yapıda kütle değiştirme metodunu kullanarak ilk iki eğilme ve burulma modlarının ölçeklendirme faktörlerini belirlemiştir. Çelik yapının hem deneysel ölçümle hem de nümerik olarak frekanslarını tespit etmişlerdir. Daha sonra modelin kütlesini ek ağırlıklar yardımıyla % 3,95 ve % 8,94 oranlarında artırarak işlemleri tekrarlamışlar ve literatürde mevcut formüller yardımıyla ölçeklendirme faktörlerini belirlemişlerdir. Bu çalışmada simetrik ve simetrik olmayan iki katlı ve her iki doğrultuda tek açıklıklı olan iki adet çelik yapı modelinin deneysel ölçümler sonucu elde edilen dinamik karakteristikleri nümerik bir yöntem olan sonlu elemanlar yönteminden (SEY) elde edilen sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Her iki yöntemden elde edilen sonuçların birbirine oldukça yakın çıktığı gözlenmiştir. 2. MATERYAL VE METOT 2.1. Operasyonel Modal Analiz Operasyonel modal analiz yapıların modal parametrelerinin tahmininde kullanılan bir yöntem olup bina, köprü, kule, offshore platform gibi pek çok inşaat mühendisliği yapısına uygulanmıştır. Bu yöntemde yapı rüzgar, trafik, insan hareketi ve dalga gibi çevresel bir etki ile titreştirilmekte ve yapının bu titreşime karşı vermiş olduğu tepki ölçülmektedir. Ölçüm yapılırken yapıda normal faaliyetlere devam edilebilmekte ve dolayısı ile elde edilen veriler yapının kullanımdaki davranışını temsil etmektedir. Ölçülen verilerin değerlendirilmesinde frekans alanında ayrıştırma yöntemi ve stokastik altalan belirleme yöntemi sıklıkla kullanılmaktadır. 2.1.1. Frekans Tanım Alanında Ayrıştırma (FTAA) Yöntemi Operasyonel modal analiz yöntemleri zaman ve frekans tanım alanında çalışan yöntemler diye kategorize edilebilir. Frekans tanım alanında ayrıştırma tekniği frekans ortamında çalışan bir tekniktir. Bu yöntemde tepkinin güç yoğunluğu fonksiyonu (PSD) hesaplanır ve sistemin ölçeksiz mod şekillerini de içeren modal parametrelerini belirlemek için tekil değer ayrışımı gerçekleştirilir. Bilinmeyen etki ve ölçülen tepkiler arasındaki ilişki aşağıdaki gibi verilir [11,12]. 65

M.A. KÖMÜR, İ.Ö. DENEME T ( jω )] = [ H ( jω )][ G ( jω )][ H ( jω )] yy xx [ G (1) Burada G xx (j ) etkinin güç spektral yoğunluk fonksiyonunu, G yy ( ) tepkinin güç spektral yoğunluk fonksiyonunu ve H(jω) frekans davranış fonksiyonunu göstermektedir. Ayrıca T üst indisi matrisin transpozunu, - üst indisi ise matrisin kompleks eşleniğini göstermektedir. Bu bağıntıda etkinin beyaz gürültü olduğu varsayılarak etki sinyaline ait spektral yoğunluk fonksiyonu sabit alınmıştır. Tepki sinyaline ait güç spektral yoğunluk fonksiyonu, tekil değer ayrışımı gerçekleştirilerek ayrık değerler olarak, H G ( jω ) = U S U (2) yy i i i i şeklinde verilmektedir. Burada; U i, u ij tekil vektörlerinden (mod vektörlerinden) oluşan birim matrisi, S i, s ij tekil değerlerden (özdeğerlerden) oluşan diyagonal matrisi göstermektedir [12,13]. 2.1.2. Stokastik Altalan Belirleme Yöntemi (SAB) Stokastik altalan belirleme yöntemi zaman ortamına dayalı parametrik bir yöntem olup zaman ortamında kaydedilmiş verilerden direkt olarak modal parametrelerinin belirlenmesine imkân sağlamaktadır. Dolayısıyla ölçülen verilerin spektumlara dönüştürülmesine ihtiyaç duyulmamaktadır. Bu yöntem, güçlü sayısal teknikler kullanarak ölçüm verilerinden konum alan matrislerini belirlemektedir. Bu yöntemle ilgili ayrıntılı bilgi literatürde bulunmaktadır [14,15]. 2.2. Deney Modelleri Bu çalışmada iki adet bir açıklıklı-iki katlı çelik yapıların operasyonel modal analizleri yapılmıştır. Yapıların kısa kenar ve uzun kenar açıklıkları sırasıyla 56 cm, 66 cm olup kat yükseklikleri ise 40 cm dir (Şekil 1). Çelik yapılardan biri simetrik olarak imal edilmiş diğerinin ise döşemesinde boşluk oluşturularak simetrisi bozulmuştur. Sistemde kolon ve kirişler 3 3 0,15 cm ebatlarında profillerden oluşturulmuş olup Kolon-kiriş bağlantı yerleri kaynaklı olarak birleştirilmiştir. Döşeme olarak 5 mm kalınlığında levhalar kullanılmıştır. Simetrik olmayan modelin döşemesinde 28 33 cm ebatlarında boşluk oluşturulmuştur. Şekil 1. Simetrik ve simetrik olmayan çelik yapılar 3. BULGULAR VE TARTIŞMA 3.1. Sonlu Eleman Modellemesi Operasyonel modal analiz ile elde edilecek frekansları ve mod şekillerini kıyaslamak için öncelikle simetrik ve simetrik olmayan çelik yapıların Sap2000 [16] programı yardımıyla modal analizleri yapılmıştır. Modellemede malzeme özelliği olarak elastisite modülü E=2x10 5 MPa, Posisson oranı v=0,3 ve kütle yoğunluğu 7850 kg/m 3 66

SİMETRİK VE SİMETRİK OLMAYAN ÜÇ BOYUTLU ÇELİK YAPILARIN OPERASYONEL MODAL ANALİZİ kullanılmıştır. Çelik yapıların kolon ve kirişleri bir boyutlu elastik eleman olarak döşemeleri ise shell eleman olarak modellenmiştir. Söz konusu yapıların mesnetleri ankastre düğüm noktaları ise rijit olarak dikkate alınmıştır. Analiz sonucunda 5 moda ait doğal frekans değerleri Tablo 1 de mod şekilleri ise Şekil 2 de verilmiştir. Tablo 1. Sonlu eleman analizinden elde edilen doğal frekanslar Mod Simetrik Model Doğal Frekansı (Hz) Simetrik Olmayan Model Doğal Frekansı (Hz) Eğilme 1(X) 27,240 29,989 Eğilme 1(Y) 28,263 31,060 Burulma 45,125 50,131 Eğilme 2(X) 91,861 101,094 Eğilme 2(Y) 93,318 102,717 a) Simetrik Çelik Yapı b) Simetrik olmayan çelik yapı Şekil 2. Sonlu eleman analizinden elde edilen mod şekilleri 3.2. Deneysel Çalışma Çelik yapıların dinamik karakteristiklerinin titreşim testleri yapılarak belirlenmesinde Operasyonal Modal Analiz yöntemi kullanılmıştır. Ölçümler çerçeve sistemlerin birinci ve ikinci katlarında seçilen düğüm noktalarına altı adet tek eksenli ivmeölçer yerleştirildikten sonra 0-250 Hz frekans aralığında gerçekleştirilmiştir (Şekil 3). İvmeölçerlerden elde edilen sinyaller ölçüm süresince (15 dakika) 20 kanallı TESTBOX6501 veri toplama ünitesinde birleştirilip TESTLAB NETWORK yazılımına aktarılmıştır (Şekil 4). Burada sinyaller işlendikten sonra Artemis yazılımında [17] frekans tanım alanında ayrıştırma ve stokastik altalan belirleme yöntemleri kullanılarak dinamik karakteristikler elde edilmiştir. 67

M.A. KÖMÜR, İ.Ö. DENEME a) Simetrik çelik yapı b) Simetrik olmayan çelik yapı Şekil 3. Çelik yapılar üzerinde ivmeölçer yerleşimleri Şekil 4. Deneysel ölçümlerde kullanılan veri toplama ünitesi ve tek eksenli ivmeölçer Simetrik ve simetrik olmayan çelik yapılarda yapılan ölçümler sonrasında, FTAA yöntemi ile elde edilen tekil değerler Şekil 5 ve 6 da gösterilmiştir. Sözkonusu şekillerde yapılara ait beşer frekans değeri görülmektedir. Şekil 5. Simetrik yapıda her bir titreşim sinyaline ait tekil değerler 68

SİMETRİK VE SİMETRİK OLMAYAN ÜÇ BOYUTLU ÇELİK YAPILARIN OPERASYONEL MODAL ANALİZİ Şekil 6. Simetrik olmayan yapıda her bir titreşim sinyaline ait tekil değerler Simetrik ve simetrik olmayan çelik yapılar için ölçülen verilerden SAB yöntemi kullanılarak elde edilen stabilizasyon diyagramları Şekil 7 ve 8 de gösterilmiştir. Şekil 7. Simetrik çelik yapı ölçümü için stabilizasyon diyagramı Şekil 8. Simetrik olmayan çelik yapı ölçümü için stabilizasyon diyagramı 69

M.A. KÖMÜR, İ.Ö. DENEME Modellerin deneysel ölçümünden elde edilen doğal frekans değerleri ve sönüm oranları Tablo 2 de verilmiştir. Her iki yöntemde birbiri ile uyumlu sonuçlar vermiştir. Simetrik yapıda hesaplanan tüm frekans değerleri için iki yöntem arasındaki fark en fazla % 0,2 civarında simetrik olmayan yapı da ise yaklaşık % 2,2 olmuştur. Tablo 2. Deneysel ölçümden sağlanan frekanslar ve modal sönüm oranları Mod Simetrik Model Simetrik Olmayan Model FTAA SAB Sönüm oranı FTAA SAB Sönüm oranı Eğilme 1(X) 25,05 25,04 1,04 26,49 27,01 0,71 Eğilme 1(Y) 25,15 25,20 0,47 28,44 27,84 0,64 Burulma 38,94 38,88 0,34 41,99 41,91 0,32 Eğilme 2(X) 86,67 86,66 0,19 89,97 90,03 0,09 Eğilme 2(Y) 86,74 86,71 0,28 91,21 91,25 0,89 Çelik yapılar üzerinde yapılan ölçümler sonucunda elde edilen verilerden sağlanan mod şekilleri ise Şekil 9 da verilmiştir. a) Simetrik çelik yapı Şekil 9. Deneysel ölçümden sağlanan mod şekilleri b) Simetrik olmayan çelik yapı Yapıların sonlu elemanlar modellemesinden ve deneysel ölçümlerinden elde edilen frekans değerleri Tablo 3 te karşılaştırılmıştır. Hem simetrik hem de simetrik olmayan çelik yapıda sonlu eleman analizinden operasyonel modal analiz sonuçlarına göre daha büyük değerler elde edilmiştir. Sözkonusu yapılarda her iki yöntem sonuçları arasında önemli hatalar mevcuttur. Hatalar simetrik olmayan çelik yapıda simetrik yapıya göre daha büyük olup maksimum hata burulma modu için gerçekleşmiştir. İki yöntem sonuçlarının epeyce farklı olmasının en önemli nedeni ölçümlerde kullanılan her bir ivmeölçerin ağırlığının 5,13 N olması ve dolayısı ile toplam yapı ağırlığı yanında ihmal edilemeyecek düzeyde olmasıdır. Bu nedenle ivmeölçer ağırlıkları da dikkate alınarak yeniden nümerik modelleme yapılmış ve sonuçlar Tablo 4 te verilmiştir. Simetrik çelik yapıda tüm modlar için hata % 8 den, simetrik olmayan yapıda ise % 9 dan küçük çıkmıştır. Dolayısıyla daha gerçekçi bir durum olan yeni modellemeden sonra sonuçların birbirine yaklaştığı görülmüştür. 70

SİMETRİK VE SİMETRİK OLMAYAN ÜÇ BOYUTLU ÇELİK YAPILARIN OPERASYONEL MODAL ANALİZİ Tablo 3. Sonlu eleman analizi ve deneysel ölçümden elde edilen doğal frekansların karşılaştırılması Mod Simetrik Model (Frekans) Simetrik Olmayan Model (Frekans) SEY Deneysel Hata SEY Deneysel Hata Eğilme 1(X) 27,240 25,04 8,79 29,989 27,01 11,03 Eğilme 1(Y) 28,263 25,20 12,15 31,060 27,84 11,57 Burulma 45,125 38,88 16,06 50,131 41,91 19,62 Eğilme 2(X) 91,861 86,66 6,00 101,094 90,03 12,29 Eğilme 2(Y) 93,318 86,71 7,62 102,717 91,25 12,57 Tablo 4. Deneysel ve güncellenen modelle ait frekansların karşılaştırılması Mod Simetrik Model (Frekans) Simetrik Olmayan Model (Frekans) SEY Deneysel Hata SEY Deneysel Hata Eğilme 1(X) 26,174 25,04 4,53 28,505 27,01 5,53 Eğilme 1(Y) 27,153 25,20 7,75 29,522 27,84 6,04 Burulma 41,428 38,88 6,55 45,680 41,91 8,99 Eğilme 2(X) 88,335 86,66 1,93 96,075 90,03 6,71 Eğilme 2(Y) 89,704 86,71 3,45 97,826 91,25 7,21 4. SONUÇLAR Bu çalışmada laboratuar ortamında inşa edilen simetrik ve simetrik olmayan iki adet çelik yapının nümerik olarak ve operasyonel modal analizi yapılarak dinamik karakteristikleri belirlenmiştir. Çalışmadan aşağıdaki sonuçlar elde edilmiştir. Çelik yapıların deneysel ölçümünden elde edilen verilerin değerlendirilmesinde FTAA ve SAB yöntemlerinden yararlanılmıştır. Her iki yöntemden elde edilen sonuçlar arasında azda olsa farklılıklar olmuştur. Simetrik yapıda dikkate alınan tüm frekans değerleri için iki yöntem arasındaki fark en fazla % 0,2 civarında simetrik olmayan yapı da ise yaklaşık % 2,2 civarında olmuştur. Sonlu eleman modellemesinden elde edilen frekans değerleri ile deneysel ölçümden elde edilen değerler arasında epey fark gözlenmiştir. Bu fark simetrik olmayan yapıda simetrik yapıya göre daha fazla olmuştur. Küçük modellerde İvmeölçer ağırlıklarının dinamik karakteristiklere etkisi ihmal edilemeyecek düzeyde olacağından sözkonusu ağırlıklar sonlu eleman modellemesinde dikkate alındığında sonuçların birbirine daha da yaklaştığı gözlenmiştir. KAYNAKLAR [1] DÖNMEZ, C., KARAKAN, E., Köprülerde Deneysel Modal Analiz Uygulamaları, İMO Teknik Dergi, 20, 4851-4863, 2009. [2] MOLINA, F.J., PASCUAL, R., GOLINVAL, J.C., Description of the Steelquake Benchmark, Mechanical Systems and Signal Processing, 17, 77 82, 2003. [3] WU, J.R., LI, Q.S., Structural Parameter Identification and Damage Detection for a Steel Structure Using a Two-stage Finite Element Model Updating Method, Journal of Constructional Steel Research, 62, 231 239, 2006. [4] XIAODON, J., JIARU, Q., LONGHE, X., Damage Diagnosis of a Two-story Spatial Steel Braced-frame Model, Structural Control and Health Monitoring, 14, 1083 1100, 2007. [5] TURKER, T., KARTAL, M.E., BAYRAKTAR, A., MUVAFIK, M., Assessment of Semi-rigid Connections in Steel Structures by Modal Testing, Journal of Constructional Steel Research, 65, 1538-1547, 2009. [6] TURKER, T., BAYRAKTAR, A., Experimental and Numerical Investigation of Brace Configuration Effects on Steel Structures, Journal of Constructional Steel Research, 67, 854-65, 2011. 71

M.A. KÖMÜR, İ.Ö. DENEME [7] DAVOODI, M.R., MAHDAVI, M., MOSTAFAVIAN S.A., Experimental and Analytical Determination of Dynamic Properties of a Steel Frame with Bolted Flange Joints, Proceedings of International Conference on Engineering and Information Technology ICEIT2012, 1-6, Toronto, Canada, 2012. [8] GOMAA, F., TAYEL, M., KANDIL, K., HEKAL, G., Validation Study Illustrates the Accuracy of Operational Modal Analysis Identification, International Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering, 2, 658-667, 2012. [9] TURKER, T., BAYRAKTAR, A., Finite Element Model Calibration of Steel Frame Buildings with and without Brace, Journal of Constructional Steel Research, 90, 164 173, 2013. [10] PELAYO, F., FRAILE, A., BRINCKER, R., BLASÓN, S., DEL SAGRARIO, M., AENLLE, M.L., HERMMANS, L., Modal Scaling of a Symmetric Scale Model of a Two Story Building, 11th International Conference on Vibration Problems, 1-10, Lisbon, Portugal, 2013. [11] BENDAT, J.S., PIERSOL, A.G., Random Data: Analysis and Measurement Procedures, John Wiley & Sons, USA, 1986. [12] BRINCKER, R., ZHANG, L., ANDERSEN, P., Output-only Modal Analysis by Frequency Domain Decomposition, Proceedings of the ISMA25 Noise and Vibration Engineering, 717-723, Leuven, Belgium, 2000. [13] BAYRAKTAR, A., TURKER, T., ALTUNIŞIK, A.C., SEVİM, B., ŞAHİN, A., ÖZCAN D.M., Binaların Dinamik Parametrelerinin Operasyonal Modal Analiz Yöntemiyle Belirlenmesi İMO Teknik Dergi, 337, 5185-5205, 2010. [14] VAN OVERSCHEE, P., DE MOOR, B., Subspace Identification for Linear Systems: Theory, Implementation, Applications, Kluwer Academic Publishers, Boston, USA, 1996. [15] PEETERS, B., DE ROECK, G., Reference Based Stochastic Subspace Identification in Civil Engineering, Inverse Problems in Engineering, 8, 47 74, 2000. [16] CSI, SAP2000 V-14, Integrated Finite Element Analysis and Design of Structures Basic Analysis Reference Manual, Computers and Structures, Inc., Berkeley, CA, USA, 2009. [17] ARTEMIS V-5.3, Ambient Response Testing and Modal Identification Software, Structural Vibration Solutions A/S, Denmark, www.svibs.com. 72