Çelik model köprünün yapı sağlığının gözlenmesi

Abstract

İnşaat mühendisliği yapıları, inşa edildikleri andan itibaren çeşitli kuvvetler etkisialtında kalmaktadır. Bu kuvvetler, deprem, fırtına, trafik yükü, patlama vb. çokçeşitli etkilerdir. Yapının bu gibi kuvvetlerin etkisi altında nasıl davranacağınıönceden saptamak, şu anki durumunu değerlendirmek ve varsa hasarları tespitedebilmek için yapı sağlığının gözlenmesi işlemleri yapılmaktadır. Sunulan buyüksek lisans tez çalışmasında, çelik model bir köprünün yapı sağlığının gözlenmesisüreci içerisinde yer alan sistem tanımlama ve köprünün şu anki davranışını tespitetme işlemi yapılmıştır. Yapı sağlığının gözlenmesinde kullanılan yöntemlerdenbahsedilmiş, fakat sadece NExT-ERA ve ERA sistem tanımlama yöntemi deneysonuçlarının analizinde kullanılmıştır. İlgili yöntemler Matlab programı kullanılarakprogramlanmıştır. Bu çalışma sonucunda, modal parametreler (doğal frekanslar, modşekilleri, sönüm oranı) elde edilmiştir. Aynı zamanda SAP2000 programıkullanılarak köprünün sayısal bir modeli oluşturulmuş ve bu sayısal model kalibreedilmiştir. Daha sonra modal analizi yapılan çelik köprünün, modal parametreleribulunmuştur. NExT-ERA ve ERA analizinden elde edilen deney sonuçlarından çıkanmod şekilleri ve SAP2000 programından elde edilen mod şekilleri arasındakikarşılaştırma, modal güvenlik kriteri (MAC) kullanılarak hesaplanmış ve sonuçlarınbirbiriyle uyumlu olduğu görülmüştür. İki farklı sistem tanımlama yöntemiyle eldeedilen doğal frekanslar da birbirine yakın değerlerdedir. Bu yöntemlere ek olarakçapraz güç spektrum yöntemi ile tahmini mod şekilleri ve doğal frekanslar eldeedilmiştir. Bir diğer modal parametre olan sönüm oranı ise, NExT-ERA, ERA,yarım güç bant kalınlığı yöntemi ve logaritmik azalma yöntemi ile hesaplanmıştır.Fakat sönüm oranı sonuçlarının çeşitli etkenler sebebiyle birbirinden farklılıkgösterdiği görülmüştür. Buna karşın bulunan sonuçlar makul sayılabilecekseviyelerdedir. Civil engineering structures are exposed to various dynamic effects such asearthquakes, storms, traffic loads, blast etc during their lifetime. So Structural HealthMonitoring techniques are used on structures to determine how to behave againstthese effects , to evaluate the current condition of structures right now and to detectdamage if there is any. In this M. Sc. thesis, system identification of a model steelbridge has been performed and calibrated finite element model of the bridge isobtained. Although there are many different system identification types, in this studyonly NExT-ERA and ERA methods are used. Methods are programmed usingMatlab. As a result of this study, modal parameters (mode shapes, naturalfrequencies, damping ratios) of the structure has been estimated. On the other hand,modal assurance criteria is calculated to mode shapes between NExT-ERA, ERAresults and SAP2000 analysis results. It has been shown that mode shapes are ingood agreement with each other. Natural frequencies, obtained from NExT-ERAand ERA, are also in good agreement. In addition to these methods, mode shapesand natural frequencies have been estimated by using Cross Power Spectrummethod. Besides NExT-ERA and ERA methods, to further estimate damping ratioshalf-power bandwidth, logarithmic decrement methods are used. Damping resultsestimated using different methods are found to be different from each other. In spiteof this, estimated damping ratio results are reasonable.