Ayarlı sıvı sönümleyicilerin içerisinde bulunan geometrik engellerin bina titreşimlerine etkilerinin deneysel olarak incelenmesi
Experimental investigation of the effects of geometric obstacles within tuned liquid dampers on building vibrations
Yazar: ABDUL KADİR SEZGİN
Danışman: DOÇ. DR. MUZAFFER METİN ; DR. ÖĞR. ÜYESİ HATİCE MERCAN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Makine Teorisi ve Kontrol Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu tezde, sıvı sönümleyiciler içerisinde yer alan geometrik engellerin sönümleyicilerin yapısal titreşimleri bastırma performansları teorik ve deneysel çalışmalarla incelenmiştir. Araştırmayı gerçekleştirebilmek için simülasyon ortamında 20 katlı bir bina modeli kurulmuştur. Sönümleyici, kurulan bina modelinin birinci doğal frekansı ile örtüşecek şekilde tasarlanmıştır. 
Deneysel çalışmayı yürütebilmek için tasarlanan sönümleyici laboratuvar ortamında fiziksel olarak oluşturulmuştur. Devamında deneysel çalışma, gerçek zamanlı olarak Donanım İçeren Simülasyon (Hardware in the Loop - HIL) yöntemi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Bu kapsamda, sistem kontrolünün gerçekleştirildiği bilgisayardan test düzeneğine (sarsma tablası) binanın en üst katında meydana gelen yer değiştirmeler uygulanmış ve bu düzeneğe bağlı olan sönümleyicide oluşan tepki kuvvetleri ölçülmüştür. Ölçülen tepki kuvvetleri eş zamanlı olarak tekrar binaya etki ettirilerek bir döngü oluşturulmuştur. Bu sayede eşzamanlı hibrit bir deneysel yöntem ile sönümleyici performansları incelenmiştir. Çalışmada, ilk olarak binaya ait doğal frekansları içeren suni bir harmonik sinyal oluşturulmuş ve teorik çalışma ile deneysel çalışma karşılaştırılmıştır. Binaya ait yer değiştirmeler, ivme alanındaki tepkileri ve hatalar birbirleri ile karşılaştırılmıştır. Çalışmanın devamında, gerçekleşen bir depreme ait ivme verileri ölçeklendirme metodu kullanılarak deneysel sistem üzerinde uygulanmıştır. Bu sayede sönümleyicilerin deprem karşısında yer değiştirme performansları gözlemlenmiştir. Gerçekleştirilen deneyler sonucunda, sönümleyicilerin içerisinde yer alan bir geometrik engelin konumunun önem arz ettiği görülmüştür. Bu çalışmada oluşturulan sınırlar çerçevesinde, uyarı girişinin bulunduğu konuma yakın bir engelin olması başka bir konumda olmasına kıyasla \%10 daha etkili olduğu tespit edilmiştir. Frekans alanında yapılan incelemelere göre elde edilen sonuçlarda, yapının birinci doğal frekansının değiştiği ve güç spektrum yoğunluğu (Power Spectral Density - PSD) değerinin de baskılandığı görülmüştür.

Abstract:
In this thesis, the effects of geometric obstacles within fluid dampers on the suppression performance of structural vibrations has been investigated through theoretical and experimental studies. To conduct the research, a 20-storey building model was constructed in a simulation environment. The damper was designed to coincide with the first natural frequency of the constructed building model. For the experimental study, the designed damper was physically created in a laboratory setting. The experimental study was carried out using the Hardware-in-the-Loop (HIL) method in real-time. In this context, displacements occurring at the top floor of the building were applied to the test setup (shaking table) from the computer responsible for system control, and the resulting reaction forces in the damper connected to this setup were measured. The measured reaction forces were simultaneously applied back to the building to create a loop. Thus, the damper performance was investigated using a simultaneous hybrid experimental method.

Initially, an artificial harmonic signal containing the natural frequencies of the building was generated and compared between theoretical and experimental studies. Displacements of the building, responses in the acceleration field, and errors were compared with each other. Subsequently, acceleration data from an actual earthquake were applied to the experimental system using a scaling method. This allowed for the observation of damper displacement performance against earthquakes. As a result of the conducted experiments, the significance of the location of a geometric obstacle within the dampers was observed. Within the boundaries set in this study, having an obstacle close to the position of the input excitation was found to be 10\% more effective compared to being located elsewhere. Results obtained from frequency domain analyses indicated changes in the first natural frequency of the structure and suppression of the Power Spectral Density (PSD) value.