KARAYOLU KÖPRÜLERİNİN SONLU ELEMAN MODELLERİNİN OPERASYONAL MODAL ANALİZ YÖNTEMİYLE İYİLEŞTİRİLMESİ

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

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

Kömürhan Köprüsünün Sonlu Eleman Model İyileştirilmesi *

TARİHİ KÖPRÜLERİN DEPREM DAVRANIŞINA SONLU ELEMAN MODEL İYİLEŞTİRİLMESİNİN ETKİSİ

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

DERİNER BETON KEMER BARAJI NIN DENEYSEL DİNAMİK ÖZELLİKLERİNİN BELİRLENMESİ

ÇEVRESEL TİTREŞİM VERİLERİ KULLANILARAK KEMER BARAJLARIN HASAR DEĞERLENDİRMESİ

ANALİTİK MODEL GÜNCELLEME YÖNTEMİ KULLANILARAK KÖPRÜLERİN HASAR TESPİTİ

Düzlem Çelik Çerçeve Sistemlerin Operasyonel Modal Analizi

Binaların Dinamik Parametrelerinin Operasyonal Modal Analiz Yöntemiyle Belirlenmesi *

DENEYSEL MODAL ANALİZ YÖNTEMİ İLE DÜZLEM ÇERÇEVELERİN DİNAMİK KARAKTERİSTİKLERİNİN BELİRLENMESİ

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

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

SİMETRİK VE SİMETRİK OLMAYAN ÜÇ BOYUTLU ÇELİK YAPILARIN OPERASYONEL MODAL ANALİZİ

Prefabrik Yapıların Dinamik Davranışlarının. hasarsız deneysel yöntemlerle belirlenmesi

YAPI MEKANİĞİ LABORATUVARI

ÇELİK BİNALARDA MODAL ÖZELLİKLERİN DEĞIŞİMİNİN YAPIM SÜRESİNCE İZLENMESİ

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

Karadeniz Teknik Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü

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

Hibrit ve Çelik Kablolu Köprülerin Dinamik Davranışlarının Karşılaştırılması

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

Şekil 1. DEÜ Test Asansörü kuyusu.

TESTBOX Serisi Cihazlar ile Tarihi Bir Yapıda Kablosuz Yapısal Sağlık Takibi

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

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

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

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

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

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

Musa DEMİRCİ. KTO Karatay Üniversitesi. Konya

FATİH SULTAN MEHMET KÖPRÜSÜ YAPISAL DAVRANIŞININ BELİRLENMESİ. Kubilay KAPTAN 1

TARİHİ TAŞ KEMER KÖPRÜLERİN MODAL DAVRANIŞLARININ KÖPRÜ BOYUTLARINA BAĞLI OLARAK TAHMİN EDİLMESİ

DEPREM YÖNETMELİĞİNDEKİ FARKLI ZEMİN SINIFLARINA GÖRE YAPI DAVRANIŞLARININ İRDELENMESİ

BACA DİNAMİĞİ. Prof. Dr. Hikmet Hüseyin H

Dr. Süleyman ADANUR. Karadeniz Teknik Üniversitesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü 61080, Trabzon, TÜRKİYE. Tel: , Faks:

KÖPRÜ SARSMA DENEYLERİYLE ARAÇLARIN KÖPRÜ DEPREM DAVRANIŞI ÜZERİNDEKİ ETKİSİNİN İNCELENMESİ

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

Sıvı Depolarının Statik ve Dinamik Hesapları

Yarıyıl Kodu Dersin Adı Sorumlusu Sınav Yeri

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

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

OPERASYONEL MODAL ANALİZ TEKNİĞİ İLE YIĞMA YAPILARIN DİNAMİK DAVRANIŞININ BELİRLENMESİ

UZAYSAL VE DOLU GÖVDELİ AŞIKLARIN ÇELİK ÇATI AĞIRLIĞINA ETKİSİNİN İNCELENMESİ

Eşdeğer Deprem Yüklerinin Dağılım Biçimleri

Güçlendirme Alternatiflerinin Doğrusal Olmayan Analitik Yöntemlerle İrdelenmesi

Karayolu Üstyapıları (Rijit-Esnek) İçin Alternatif Prefabrik Plak Yönteminin Geliştirilmesi

Uzay Çatı Sistemlerinin ANSYS Paket Programı Kullanılarak Statik Analizi

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

ÇOK KATLI BETONARME YAPILARIN DİNAMİK ANALİZİ

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

TARİHİ BİR CAMİİNİN DİNAMİK KRAKTERİSTİKLERİNİN ANALİTİK VE DENEYSEL YÖNTEMLERLE BELİRLENMESİ

SÜLEYMANİYE CAMİİ NİN FARKLI DEPREM KAYITLARI ALTINDA DAVRANIŞININ İNCELENMESİ

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

DUMLUPINAR ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ GÜZ YARIYILI

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

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

hir Osmangazi Üniversitesi, Mühendislik

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

HARAKETLİ YÜK PROBLEMİNİN DENEYSEL OLARAK İNCELENMESİ

BİNALARDA KISA KOLONA ETKİ EDEN PARAMETRELERİN İNCELENMESİ

Yapım Aşamalarının Betonarme Binaların Yapısal Davranışına Etkisi

ÇOK KATLI BİNALARIN DEPREM ANALİZİ

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

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

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

DENGELİ KONSOL BETONARME KÖPRÜLER İÇİN DENEYSEL YÖNTEMLERE DAYALI DOĞAL FREKANS FORMÜLÜ

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

Bir Otomatik Taşıma Sisteminin Eniyilenmesi Çalışması

GERÇEK ZAMANLI YAPI SAĞLIĞI İZLEME SİSTEMLERİ

MEVCUT BETONARME BİNALARIN DOĞRUSAL ELASTİK VE DOĞRUSAL ELASTİK OLMAYAN HESAP YÖNTEMLERİ İLE İNCELENMESİ ÜZERİNE BİR DEĞERLENDİRME

ÜÇ AÇIKLIKLI TARİHİ YIĞMA KEMER KÖPRÜNÜN YAPISAL DAVRANIŞININ BELİRLENMESİ

Yapı Sönüm Oranının Belirlenmesinde Kullanılan Yöntemlerin Sayısal ve Deneysel Olarak İncelenmesi

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

HOŞGELDİNİZ Mustafa ERGÜN Şevket ATEŞ

Çelik Model Köprünün Sistem Tanımlama Yöntemleri ile Modal Parametrelerinin Tahmini *

DÜZLEM ÇUBUK ELEMAN RİJİTLİK MATRİSİNİN DENEYSEL OLARAK BELİRLENMESİ

DEPREM ETKİSİ ALTINDA TEK KATLI ÇELİK YAPILARIN TEMEL SİSTEMİ İÇİN MODEL ÇALIŞMASI

YIĞMA TAŞ MİNARELERİN ANALİTİK VE DENEYSEL YÖNTEMLERLE GÜVENLİĞİNİN BELİRLENMESİ: TRABZON MUHİTTİN CAMİİ MİNARESİ ÖRNEĞİ

REZA SHIRZAD REZAEI 1

Yapıların Dinamik Analizinde Kullanılan Sönüm Modellerinin İncelenmesi

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

KISMİ BAĞLANTILI PREFABRİK YAPILARIN SİSMİK DAVRANIŞININ İNCELENMESİ

YAPILARDA BURULMA DÜZENSİZLİĞİ

İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİNE GİRİŞ (Bölüm-3) KÖPRÜLER

2004 Üniversitesi Y. Lisans İnşaat Mühendisliği İzmir Yüksek 2008 Teknoloji Enstitüsü Doktora İnşaat Mühendisliği Ege Üniversitesi 2015

DENEY 2 ANKASTRE KİRİŞLERDE GERİNİM ÖLÇÜMLERİ

GEOMETRİK DÜZENSİZLİĞE SAHİP NURTEPE VİYADÜĞÜNÜN SİSMİK PERFORMANSININ FARKLI YÖNTEMLER KULLANILARAK BELİRLENMESİ

Betonarme Yapı Üzerine Çelik Taşıyıcı Sisteme Sahip Çok Amaçlı Salon Tasarımı

Betonarme Binalarda Bölme Duvar Etkilerinin Tam Ölçekli Deneylerle Araştırılması

ÖZGEÇMİŞ VE YAYINLAR LİSTESİ

K VE DİRSEK TİPİ EĞİK ELEMANLARLA RİJİTLEŞTİRİLMİŞ DEPREM ETKİSİNDEKİ YAPILARIN LİNEER DAVRANIŞLARININ KARŞILAŞTIRMALI OLARAK İNCELENMESİ

KÜTAHYA YEŞİL MİNARENİN KAPALI VE AÇIK ŞEREFELİ DİNAMİK DAVRANIŞLARININ KARŞILAŞTIRILMASI

Betonarme Yapıların Davranışının Zaman Tanım Alanında Hesap Yöntemi ile Belirlenmesi

BİLDİRİ BAŞLIĞI : Betonarme Yapı Analizlerinde Dolgu Duvarların Modellenme Teknikleri

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

İzmit Körfez Geçişi Asma Köprüsü nün Dinamik Analizi

Transkript:

KARAYOLU KÖPRÜLERİNİN SONLU ELEMAN MODELLERİNİN OPERASYONAL MODAL ANALİZ YÖNTEMİYLE İYİLEŞTİRİLMESİ Alemdar BAYRAKTAR*, Ahmet Can ALTUNIŞIK*, Temel TÜRKER* Barış SEVİM* ve Şevket ATEŞ* *Karadeniz Teknik Üniversitesi, İnşaat Müh., Böl., 61080, Trabzon, Türkiye ÖZET Bu çalışmada, karayolu köprülerinin sonlu eleman modellerinin Operasyonal Modal Analiz yöntemi ile iyileştirilmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla, Trabzon un Of ilçesinde bulunan bir karayolu köprüsü örnek olarak seçilmiştir. Çalışmanın teorik kısmında SAP2000 programı kullanılarak köprünün üç boyutlu sonlu eleman modeli proje verileri üzerinden oluşturulmuş ve modal analizi gerçekleştirmiştir. 17 kanallı veri toplama ünitesi ve üç eksenli ivmeölçerlere sahip ölçüm sistemi kullanılarak köprünün Operasyonal Modal Analiz yöntemiyle dinamik karakteristikleri deneysel olarak belirlenmiştir. Deneysel ve teorik analizlerden elde edilen dinamik karakteristikler arasındaki farklılıkları minimize edebilmek için, malzeme özelliklerindeki değişimler kullanılarak köprünün sonlu eleman modeli iyileştirilmiştir. Sonlu eleman modelinde kullanılan malzeme özelliklerinin köprünün dinamik karakteristikleri üzerinde etkili olduğu görülmüştür. Anahtar Kelimeler: Dinamik karakteristikler, Karayolu köprüleri, Operasyonal modal analiz, Sonlu eleman model iyileştirilmesi FINITE ELEMENT MODEL UPDATING OF HIGHWAY BRIDGES USING OPERATIONAL MODAL ANALYSIS ABSTRACT In this paper, finite element model updating of highway bridges are investigated by Operational Modal Analysis. For this purpose, a highway bridge located at Of town of Trabzon, Turkey, is selected as an application. In the theoretical part of the study, 3D finite element model of the bridge considering design drawings is modelled by

SAP2000 finite element program and modal analysis is carried out. Dynamic characteristics of the bridge are determined experimentally using 17 channel data acquisition system and three-axial accelerometers by Operational Modal Analysis. Finite element model of the bridge is updated using material properties to minimize the differences between theoretical and experimental results. It is clearly seen from the results that material properties are very effective in the determination of dynamic characteristics of highway bridges. Keywords: Dynamic characteristics, Highway bridges, Operational modal analysis, Finite element model updating GİRİŞ Günümüzde yığma köprülerin, asma köpülerin, kablolu köprülerin, yaya üst geçitlerinin ve kemer köprülerin yanı sıra karayolu köprülerinin de dinamik karakteristikleri deneysel ölçüm yöntemlerine dayalı olarak belirlenebilmektedir. Yapının bilinen bir etki ile uyarıldığı Deneysel Modal Analiz yöntemi ve rüzgâr, trafik, dış yük gibi çevresel etkiler ile uyarıldığı Operasyonal Modal Analiz yöntemi deneysel ölçüm yöntemleri olarak kullanılmaktadır. Uygulama basitliği, ölçüm sırasında trafik akışının kesilmemesi, ucuz maliyet gibi sebeplerden dolayı Operasyonal Modal Analiz yöntemi karayolu köprülerinin dinamik karakteristiklerinin belirlenmesinde daha yaygın olarak kullanılmaktadır. Operasyonal Modal Analiz yöntemi kullanılarak yığma köprüler, asma köprüler, çelik köprüler, kablolu köprüler, yaya üst geçitleri ve karayolu köprüleri gibi önemli mühendislik yapılarının dinamik karakteristikleri olarak adlandırılan doğal frekans, mod şekli ve sönüm oranlarının belirlenmesi konusunda birçok çalışma mevcuttur. Bu çalışmalarda, Paultre ve diğerleri [1] trafik yükü altında karayolu köprülerinin dinamik testlerini gerçekleştirmişlerdir. Pang [2] Karayolu Köprülerinin Modellenmesi ve Deneysel Modal Analizi adlı doktora tezinde Oklahama da bulunan Walnut Creek köprüsünü incelemiştir. Deneysel ölçümlerde frekans ve zaman ortamındaki yöntemler dikkate alınmış, uyarıcı olarak sarsıcılar kullanılmıştır. Ren ve diğerleri [3] yapmış oldukları çalışmada, Roebling asma köprüsünün doğal uyarıcılar altında dinamik karakteristiklerini belirlemişler ve köprünün sonlu eleman modelini kablo kesit alanlarında %40 lara varan azalmalar yaparak iyileştirmişlerdir. Kwasniewski ve diğerleri [4] karayolu köprülerinin dinamik davranışını değişken yükler altında deneysel olarak incelemişlerdir. Yapılan çalışmanın karayolu köprülerinin gerçek yük kapasitesi ve performans değerlendirmesinin belirlenmesinde etkili ve gerekli olduğu vurgulanmıştır. Bayraktar ve diğerleri [5, 6] Operasyonal Modal Analiz yöntemi ile yığma köprülerin ve yaya üst geçitlerinin dinamik karakteristiklerini belirlemişler, teorik ve deneysel olarak belirlenen dinamik karakteristikleri karşılaştırarak köprülerin sonlu eleman modellerini iyileştirmişlerdir. Ayrıca bu çalışmalarda, malzeme özellikleri ve sınır şartlarının köprülerin gerçek durumunu yansıtan sonlu eleman modelini oluşturmada etkili olduğu vurgulanmıştır. Bu çalışmada, Trabzon ili Of ilçesinde bulunan bir karayolu köprüsünün dinamik karakteristikleri teorik ve Operasyonal Modal Analiz yöntemleri kullanılarak belirlenmiş, teorik ve deneysel dinamik karakteristikler karşılaştırılarak karayolu

köprüsünün sonlu eleman modeli iyileştirilmiştir. Operasyonal Modal Analiz yönteminde trafik yükü uyarıcı olarak dikkate alınmıştır. FORMÜLASYON Operasyonal Modal Analiz yönteminde yapının çevresel bir etki ile titreştirildiği kabul edilmekte ve yapının bu titreşime göstermiş olduğu tepki ölçülmektedir. Tepkilerin ölçülüp değerlendirilmesinde birçok yöntem kullanılmaktadır. Bu yöntemlere frekans ortamında Piklerin Seçilmesi (Peak Peaking-PP) yöntemi, zaman ortamında Stokastik Altalan Belirleme (Stochastic Subspace Identification-SSI) yöntemi ve doğal uyarma (NExT) yöntemi örnek olarak verilebilmektedir. Kullanılan yöntemlerin temel esasları hemen hemen aynı olup, yöntemler arasında veri kısıtlamaları, denklem çözümleri ve matris formları gibi birkaç uygulama farklılıkları bulunmaktadır. Bu çalışmada karayolu köprüsünün dinamik karakteristiklerinin Operasyonal Modal Analiz yöntemine bağlı olarak belirlenmesinde PP yöntemi kullanılmıştır. PP yöntemi frekans ortamına dayalı bir yöntemdir. Ancak bu yöntemin teorik olarak bazı dezavantajları bulunmaktadır. Bunlar; piklerin subjektif olarak seçilmesi, sadece orantılı sönümlü yapıların gerçek modları elde edilebilmesi ve sönüm tahminlerinin güvenilir olamaması gibi sıralanabilir [7]. Ancak, bütün dezavantajlara rağmen bu yöntem uygulama basitliği, işlem hızı ve altyapı gibi nedenlerden dolayı çevresel titreşim testlerine dayalı inşaat mühendisliği uygulamalarında yaygın olarak kullanılmaktadır. PP yönteminde bilinmeyen etki ve ölçülen tepki arasındaki ilişki denklem (1) de verilmektedir [8]. Burada; * [ ] [ ][ ] T yy ω = H( ) G ( ) H( ) xx G ( ) ω ω ω (1) 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. Matematiksel düzenlemelerden sonra tepki sinyaline ait güç spektral yoğunluk fonksiyonu tek kutuplu artık değer fonksiyonu formunda aşağıdaki gibi elde edilmektedir: 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) te ki gibi 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 yöntemi ile hesaplanmaktadır. UYGULAMA Bu çalışmada, ağır taşıt trafiğine maruz bir karayolu köprüsünün sonlu eleman modelinin teorik ve Operasyonal Modal Analiz yöntemleri kullanılarak belirlenen dinamik karakteristikleri dikkate alınarak iyileştirilmesi ve köprünün mevcut durumunu yansıtan gerçek sonlu eleman modelinin oluşturulması amaçlanmıştır. Örnek olarak seçilen köprü Trabzon un Of ilçesinde bulunmaktadır. Birçok köy yolu üzerinde bulunan köprü, tersane şantiyeleri için gerekli olan malzemelerin elde edildiği taş ocağı yolu üzerinde de bulunduğundan yoğun ağır taşıt trafiğine maruz kalmaktadır. Seçilen köprü yaklaşık 20 yıllık geçmişe sahiptir. Şekil 1 de karayolu köprüsüne ait bazı görünüşler verilmektedir. Şekil 1. Karayolu köprüsüne ait bazı görünüşler Karayolu Köprüsünün Sonlu Eleman Modeli Seçilen karayolu köprüsünün toplam boyu ve eni sırasıyla 61,5m ve 8,5m olup, tabliye kalınlığı 20cm dir. Tabliyenin alt kısmında boyuna doğrultuda uzunluğu 20,5m ve yüksekliği 1m olan üç sıra betonarme I profili bulunmaktadır. Her bir sırada enine doğrultuda yan yana dokuz adet I profili yer almaktadır. Profiller kıyıda kenar, ortalarda ise kolon ayaklara oturmaktadır. Her bir kolon 10m yüksekliğinde ve 6,40mx0,50m kesitlidir. Tabliye kenarlarında 50cm genişliğinde ve 20cm kalınlığında yaya geçişi bulunmaktadır. Köprü kenarlarında 80cm yüksekliğinde korkuluklar mevcuttur. Yaya geçişleri ve kenarlardaki korkulukların kütleleri köprünün iyileştirilmiş sonlu eleman modeli oluşturulurken tabliye kütlesine eklenmiştir.

Çalışma kapsamında seçilen karayolu köprüsü için dikkate alınan malzeme özellikleri Tablo 1 de verilmektedir. Malzeme Tablo 1 Teorik analizlerde dikkate alınan malzeme özellikleri Elastisite Modülü (N/m2) Poisson Oranı Kütle Yoğunluğu (kg/m3) Tabliye 2,482E10 0,2 2403 I profilleri 2,482E10 0,2 2403 Ayaklar 2,482E10 0,2 2403 Köprünün sonlu eleman modeli SAP2000 programı [9] kullanılarak oluşturulmuştur. Köprü kolon ayaklarının zemine oturduğu bölümlerin bütün hareketleri, köprü tabliyesinin kıyıdaki kenarlarının ise hem yatay hem de düşey hareketi engellenmiştir. Karayolu köprüsünün SAP2000 programı kullanılarak oluşturulan üç boyutlu sonlu eleman modeli Şekil 2 de verilmektedir. a) Köprünün sonlu eleman modeli b) Tabliye I pofili birleşimi Şekil 2. Karayolu köprüsünün üç boyutlu sonlu eleman modeli Çevresel Titreşim Testi Karayolu köprüsünün dinamik karakteristiklerinin titreşim testleri yapılarak belirlenmesinde Operasyonal Modal Analiz yöntemi kullanılmıştır. Ölçümler dört adet üç eksenli ivmeölçer kullanılarak gerçekleştirilmiştir. İvmeölçerlerden elde edilen sinyaller 17 kanallı Brüel&Kjaer 3560 veri toplama ünitesinde birleştirilip PULSE yazılımına aktarılmıştır (Şekil 3). Burada sinyaller işlendikten sonra OMA yazılımı [10] kullanılarak dinamik karakteristikler elde edilmiştir.

Şekil 3. Deneysel ölçümlerde kullanılan veri toplama ünitesi ve üç eksenli ivmeölçer Seçilen karayolu köprüsünün dinamik karakteristiklerini elde edebilmek amacıyla yedi farklı noktadan üç eksenli ivmeölçerler kullanılarak köprünün titreşim sinyalleri toplanmıştır. Bu işlem için iki ölçüm düzeneği oluşturulmuştur. İlk ölçüm düzeneğinde ivmeölçerler Şekil 4 te gösterilen IA, IB, IC ve ID noktalarına (köprü ayaklarının tabliye üzerindeki izdüşümlerine) yerleştirilmiş, ikinci ölçüm düzeneğinde ise ivmeölçerler IIA, IIB ve IIC noktalarına (her bir açıklık için orta noktalara) yerleştirilmiş ve titreşim sinyalleri toplanmıştır. Köprüyü titreştirmek amacıyla dışarıdan kuvvet uygulanmış, ağır taşıt yükü gibi çevresel etkilerden yararlanılmıştır. Şekil 4. Deneysel ölçümlerde kullanılan ölçüm düzeneği Deneysel ve Teorik Dinamik Karakteristikler Köprünün deneysel dinamik karakteristikleri, Operasyonal Modal Analiz yöntemi kullanılarak gerçekleştirilen titreşim testlerinden frekans ortamında Piklerin Seçilmesi (PP) yöntemiyle elde edilmiştir. Modal parametreler, Piklerin Seçilmesi yönteminde her bir titreşim sinyalinden tekil değerler olarak elde edilmiştir. Şekil 5 te piklerin seçilmesi yöntemi için bütün sinyallerden elde edilen değerler gösterilmektedir.

Şekil 5. Piklerin Seçilmesi (PP) yöntemi kullanılarak elde edilen tekil değerler Köprünün SAP2000 sonlu eleman programı kullanılarak gerçekleştirilen modal analizinden ve deneysel ölçümlerden elde edilen ilk altı frekans ve sönüm değerleri Tablo 2 de karşılaştırmalı olarak verilmektedir. Tablo 2 Teorik ve deneysel olarak elde edilen dinamik karakteristikler Frekans No Teorik Frekanslar (Hz) Deneysel Frekanslar (PP) (Hz) Deneysel Sönüm Oranları (%) 1 3,57 3,35 1,336 2 4,33 3,71 0,689 3 4,72 4,46 3,953 4 5,26 4,97 0,535 5 6,12 5,25 0,508 6 6,59 6,11 0,605 Şekil 6 ve 7 de teorik ve deneysel olarak elde edilen mod şekilleri verilmektedir. Köprünün teorik ve deneysel olarak elde edilen mod şekilleri dikkate alındığında ilk altı mod şeklinin eğilme ve burulma modları olduğu görülmüştür. 1. Eğilme modu(f= 3,57 Hz) 2. Eğilme modu (f= 4,33 Hz)

1. Burulma modu(f= 4,72 Hz) 2. Burulma modu (f= 5,26 Hz) 3. Eğilme modu (f= 6,12 Hz) 3. Burulma modu (f= 6,59 Hz) Şekil 6. Teorik olarak elde edilen ilk altı mod şekli 1. Eğilme modu(f= 3,35 Hz) 2. Eğilme modu (f= 3,71 Hz) 1. Burulma modu (f= 4,46 Hz) 2. Burulma modu (f= 4,97 Hz) 3. Eğilme modu (f= 5,25 Hz) 3. Burulma modu (f= 6,11 Hz) Şekil 7. Deneysel olarak elde edilen ilk dört mod şekli

Teorik ve deneysel modal analiz sonuçları karşılaştırıldığında elde edilen mod şekillerinin uyum içerisinde olmasına rağmen, frekans değerleri arasında farklılıkların olduğu görülmüştür. Bu farklılıkların teorik analizler sırasında dikkate alınan malzeme özellikleri ile sınır şartlarında yapılan kabullerden kaynaklandığı düşünülmektedir. Bu nedenle köprünün teorik modelinin deneysel sonuçlara göre iyileştirilmesi gerekmektedir. Literatürde yapıların sonlu eleman modellerinin iyileştirilmesinde malzeme özellikleri ve sınır şartlarındaki değişimlerden yararlanılmaktadır [11]. Bu çalışmada malzeme özelliklerindeki değişimler göz önünde bulundurulmuştur. Tablo 3 te köprünün gerçek durumunu yansıtan sonlu eleman modelinin oluşturulmasında dikkate alınan malzeme özellikleri verilmektedir. Tablo 4 te malzeme özelliklerindeki değişimler dikkate alınarak iyileştirilen sonlu eleman modelinden ve deneysel sonuçlardan elde edilen frekans değerleri verilmektedir. Tablo 4 ten teorik ve deneysel sonuçların birbirleriyle daha iyi bir uyum içerisinde olduğu görülmektedir. Ayrıca, iyileştirilen teorik modelden elde edilen ilk altı mod şekilinin yine eğilme ve burulma modları olduğu görülmüştür. Tablo 3 Sonlu eleman model iyileştirilmesinde dikkate alınan malzeme özellikleri Sonlu Eleman Model İyileştirilmesinden Önce Sonlu Eleman Model İyileştirilmesinden Sonra Malzeme Elastisite Modülü (N/m2) Kütle Yoğunluğu (kg/m3) Elastisite Modülü (N/m2) Kütle Yoğunluğu (kg/m3) Tabliye 2,482E10 2403 2,200E10 3500 I propilleri 2,482E10 2403 2,200E10 2000 Ayaklar 2,482E10 2403 2,200E10 2000 Tablo 4 İyileştirilen modelin teorik ve deneysel dinamik karakteristikleri Teorik Deneysel İyileştirilen Teorik Frekanslar Frekanslar Frekanslar (Hz) (Hz) (PP) (Hz) Frekans No 1 3,57 3,35 3,35 2 4,33 4,07 3,71 3 4,72 4,35 4,46 4 5,26 4,85 4,97 5 6,12 5,75 5,25 6 6,59 6,08 6,11 SONUÇLAR VE ÖNERİLER Bu çalışmada, karayolu köprülerinin deneysel ölçümler sonucunda elde edilen dinamik karakteristikleri dikkate alınarak sonlu eleman modelinin iyileştirmesi gerçekleştirilmiştir. Uygulama amacıyla, Trabzon ili Of ilçesinde bulunan ve ağır taşıt yüküne maruz bir karayolu köprüsü seçilmiştir. Teorik analizler ve deneysel ölçümler sonucunda elde edilen mod şekilleri incelendiğinde ilk altı mod şeklinin eğilme ve burulma modu olduğu görülmüştür. Buna rağmen, dinamik karakteristikler arasında bazı farklılıkların bulunduğu ve

deneysel olarak elde edilen frekans değerlerinin teorik olarak elde edilen frekans değerlerinden daha küçük olduğu görülmüştür. Teorik ve deneysel olarak elde edilen dinamik karakteristikler arasındaki farklılıkların giderilmesi için karayolu köprüsünün sonlu eleman modelin iyileştirilmesinin gerekliliği ortaya konulmuş ve malzeme özelliklerindeki değişimler dikkate alınarak gerçekleştirilen model iyileştirmesinin sonuçlar arasındaki uyumu arttırdığı görülmüştür. Köprüler gibi önemli mühendislik yapıları üzerinde yapılacak çalışmalar da hem mod şekillerinin daha iyi belirlenmesi hem de değişik yöntemler kullanılarak dinamik karakteristikler arasında daha iyi bir uyumun elde edilebilmesi için referanslı ölçümlerin alınmasının uygun olacağı düşünülmektedir. Teşekkür Bu çalışma, 106M038 numaralı TÜBİTAK Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Projesi ve 2005.112.001.1 numaralı Karadeniz Teknik Üniversitesi Araştırma Projesi kapsamında desteklenmiştir. KAYNAKÇA [1] P. Paultre, J. Proulx ve M. Talbot, 1995, Dynamic Testing Procedures for Highway Bridges Using Traffic Loads, Journal of Structural Engineering, ASCE, 121, 2, 362-376. [2] J. Pang, 1996, Modeling ve Experimental Modal Analysis of Highway Bridge, Doktora Tezi, University of Oklahoma, USA. [3] W.-X. Ren, I.E. Harik, G.E. Blandford, M. Lenett ve T.M. Baseheart, 2004, Roebling Suspension Bridge II: Ambient Testing and Live-Load Response, Journal of Bridge Engineering, ASCE, 9, 2, 119-126. [4] L. Kwasniewski, J. Wekezer, G. Roufa, H. Li, J. Ducher ve J. Malachowski, 2006, Experimental Evaluation of Dynamic Effects for a Selected Highway Bridge, Journal of Performance of Constructed Facilities, ASCE, 20, 3, 253-260. [5] A. Bayraktar, A.C. Altunışık, T. Türker ve B. Sevim, 2007, Tarihi Köprülerin Deprem Davranışına Sonlu Eleman Model İyileştirilmesinin Etkisi, Altıncı Ulusal Deprem Mühendisliği Konferansı, 16-20 Ekim, İstanbul. [6] A. Bayraktar, T. Türker, B. Sevim ve A.C. Altunışık, 2007, Determination of Dynamic Characteristics of Steel Footbridges by Analytical and Experimental Modal Analyses, International Symposium on Advances in Earthquake and Structural Engineering, October 24-26, Isparta. [7] B. Peeters, 2000, System Identification and Damage Detection in Civil Engineering, Doktora Tezi, K.U. Leuven, Belgium. [8] J.S. Bendat ve A.G. Piersol, 1986, Random Data: Analysis and Measurement Procedures. John Wiley & Sons, USA. [9] SAP2000, 1997, Integrated Finite Element Analysis and Design of Structures, Computers and Structures, Inc., Berkeley, California, USA. [10] OMA, 2006. Operational Modal Analysis, Release 4.0, Structural Vibration Solution A/S, Denmark. [11] S. Zivanovic, A. Pavic ve P. Reynolds, 2006, Modal Testing and FE Model Tuning of a Lively Footbridge Structure, Enginering Structures, 28, 857-868.