Operasyonel modal analiz tekniği ile yığma yapıların dinamik davranışının belirlenmesi
Determining the dynamic behavior of masonry structures by using operational modal analysis
Yazar: SİNEM GÜNEŞ
Danışman: PROF. DR. ÖZGÜR ANIL
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Bu çalışma kapsamında yığma bir binanın dinamik karakteristikleri nümerik analiz ve deneysel yöntemlerle belirlenmiştir. Binaya ait dinamik karakteristikleri belirlemek için nümerik çalışmalarda sonlu elemanlar yönteminden yararlanırken, deneysel çalışmalarda ise çevresel etkilerin yapıda oluşturduğu tepkilerin ölçülmesi prensibine dayanan Operasyonal Modal Analiz yönteminden yararlanılmıştır. Operasyonal Modal Analiz yöntemi mevcut yığma binaya uygulanırken çevresel etkilerin binada oluşturduğu titreşimleri ölçmek amacıyla binaya ivmeölçerler yerleştirilirmiş ve ölçümlerden alınan titreşim sinyalleri veri toplama ünitesi aracılığıyla taşınabilir bilgisayara aktarılmıştır. Bilgisayara aktarılan sinyaller frekans ve zaman ortamında işlenerek binaya ait dinamik karakteristiklerden; doğal frekanslar, mod şekilleri ve sönüm oranları bulunmuştur. Tepkilerin ölçülüp değerlendirilmesinde frekans tanım alanına dayalı yöntemlerden Geliştirilmiş Frekans Tanım Alanında Ayrıştırma (GFTAA) yöntemi kullanılırken zaman tanım alanına dayalı yöntemlerden Stokastik Altalan Belirleme (SAB) yöntemi kullanılmıştır. Nümerik çalışma aşamasında binanın başlangıç sonlu eleman modeli SAP2000 programında oluşturularak dinamik analizi yapılmış ve deneysel çalışmalardan elde edilen sonuçlar ile karşılaştırılmıştır. Yapılan karşılaştırmada deneysel ve nümerik çalışmalarla elde edilen dinamik karakteristikler arasında farklılıklar olduğu görülmüştür. Bu farklılıklar deneysel sonuçlar dikkate alınarak başlangıç sonlu eleman modeli üzerinde gerekli düzeltmeler yapılarak iyileştirilmiş sonlu eleman modeli elde edilmiştir. Yapılan çalışma ile sahada yapılabilecek kısa süreli bir ölçüm ile yığma yapıların dinamik davranışının gerçekçi bir şekilde bulunması sağlanmıştır. Yığma yapıların gerçek dinamik davranışının analizi taşıyıcı sistemlerinin üretiminde kullanılan malzeme türlerinin dayanımlarının belirlenmesinin çok zor olması, imal edilirken yeterli düzeyde mühendislik hizmeti almadan üretilmeleri nedeniyle çok değişik geometriye, taşıyıcı sistem boyutlarına, temel türüne ve taşıyıcı sistem özelliklerine sahip olmaları nedeniyle oldukça zor bir mühendislik problemidir. Bu nedenle tez çalışması kapsamında önerilen metodun yığma yapıların deprem performans düzeyleri ve Kentsel Dönüşüm Kanunu kapsamında risk düzeylerinin belirlenmesinde kullanılabilecek standart bir metot haline gelebileceği düşünülmektedir.

Abstract:
In the scope of this study, dynamic characteristics of a masonry structure are determined through numerical and experimental methods. In the numerical procedure, finite element methods are used and in the experimental procedure, Operational Modal Analysis method, based on measuring the effect of environmental factors on the structures, is used. In scope of the Operational Modal Analysis method, accelerometers are placed on the masonry structure to measure the environmental effects and the data from these accelerometers are transferred to a computer by using a data logger. The transferred data are processed in the frequency and time domains to calculate the mod shapes, natural frequencies and damping ratio of the building from its dynamic characteristics. In order to measure and evaluate the responses; (i) Enhanced Frequency Domain Decomposition Method (EFDDM) in the frequency domain and (ii) Stochastic Subspace Identification Method (SSIM) in the time domain are used. In the first step of the numerical methods, initial finite element model of the structure is built in SAP2000 and the dynamic analysis results are compared with experimental ones. From the comparison it is observed that there are differences between the dynamic characteristics obtained from experimental and numerical methods. These differences are used to obtain the improved finite element model which is calibrated based on experimental data. The study provided a useful tool, based on a short field study, to realistically obtain the dynamic behavior of masonry structures. It is a known fact that the analysis of actual dynamic behavior of a masonry structure is a complex issue due its variable geometry, foundation shape, material properties etc. Therefore, it is anticipated that the method presented in this study may be used as a standard, in the scope of Urban Renewal Law, to determine the earthquake performance of masonry structures.