İnce cidarlı çelik tübüler direklerin dinamik performansı üzerine pasif sarkaç ayarlı kütle sönümleyicilerin etkilerinin deneysel ve sayısal incelemesi
Experimental and numerical investigation on effects of passive pendulum tuned mass dampers on dynamic performance of thin-walled steel tubular poles
Yazar: SERTAÇ ÖZDEMİR
Danışman: PROF. DR. ERDEM ACAR
TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
İnce cidarlı çelik tübüler (İCÇT) direkler, çeşitli endüstrilerde kullanılan yaygın yapı türlerindendir. Bu direkler; güçlü, dayanıklı ve çok yönlü yapılarıyla bilinir. İCÇT direkleri, sismik aktiviteler, mekanik kaynaklar ve özellikle meteorolojik olaylar nedeniyle oluşan titreşimler sonucu büyük genliklerde döngüsel yer değiştirmeler ve hatta arızalar yaşayabilir. İCÇT direklerinin hizmet ömrünü ve üzerine monte edilen ekipmanların performansını artırmak için, bu direkler çeşitli servis yüklemeleri altında uygun önlemlerle aşırı titreşimlerden korunmalıdır. Bu çalışma, İCÇT direği üzerine monte edilen pasif sarkaç ayarlı kütle sönümleyicilerin (P-SAKS) performansını kapsamlı bir deneysel ve sayısal analizle araştırmaktadır. P-SAKS'lı ve P-SAKS'sız İCÇT direkleri için yapılan serbest titreşim testleri;10 kg, 20 kg ve 30 kg yüklemelerle uyarılmış ve üç farklı başlangıç uç deplasman genliği kullanılmıştır. Dinamik performanslar, yer değiştirme ve ivme tepkileri üzerinden işlemsel modal analiz (İMA) teknikleri ile değerlendirilmiştir. Ardından, İCÇT direklerinin serbest titreşim davranışları sonlu eleman (SE) modelleri ile simüle edilmiş ve SE modeli tarafından tahmin edilen parametreler ölçülen performans parametreleri ile karşılaştırılmıştır. Bu araştırmanın sonuçları, P-SAKS kullanımının, İCÇT direklerin dinamik yanıtlarını önemli ölçüde iyileştirebileceğini ortaya koymaktadır. Bu bulgular, deprem bölgelerindeki ve diğer yüksek riskli alanlardaki yapısal güvenlik standartlarının geliştirilmesine katkı sağlayabilir. Ayrıca, mühendislik uygulamalarında P-SAKS'ın entegrasyonu, bu tür yapıların daha uzun hizmet ömürleri ve düşük bakım maliyetleri ile daha güvenilir hale gelmesine olanak tanıyabilir. Bu çalışma, alanındaki literatüre teknik bir katkı sağlarken, gelecekteki araştırmalar için yeni yollar açmaktadır.

Abstract:
Thin-Walled Steel Tubular (TWST) Poles are a common structural type used across various industries. These poles are known for their strong, durable, and versatile structures. TWST poles can experience significant amplitude cyclic displacements and even failures due to vibrations caused by seismic activities, mechanical sources, and particularly meteorological events. To enhance the service life of TWST poles and the performance of the equipment mounted on them, these poles must be protected from excessive vibrations through appropriate measures under various service loads. This study investigates the performance of passive pendulum tuned mass dampers (P-TMDs) mounted on TWST poles through comprehensive experimental and numerical analysis. Free vibration tests were conducted on TWST poles with and without P-TMDs, with excitations at 10 kg, 20 kg, and 30 kg loads, and three different initial displacement amplitudes were used. Dynamic performances were evaluated through operational modal analysis (OMA) techniques based on displacement and acceleration responses. Subsequently, the free vibration behavior of TWST poles was simulated using finite element (FE) models, and the parameters predicted by the FE model were compared with the measured performance parameters. The results of this study demonstrate that the use of P-TMDs can significantly improve the dynamic responses of TWST poles. These findings may contribute to the development of structural safety standards in seismic regions and other high-risk areas. Additionally, the integration of P-TMDs in engineering applications may enable these structures to become more reliable with longer service lives and lower maintenance costs. This study not only makes a technical contribution to literature but also opens new avenues for future research.