Kafes ve çerçeve taşıyıcı sistemlerde titreşim verileri kullanılarak optimizasyon tabanlı hasar tespiti
Optimization-based damage detection in truss and frame structures using vibration data
Yazar: LEMAN DİLARA SEPİL
Danışman: PROF. DR. KORHAN ÖZGAN ; PROF. DR. VOLKAN KAHYA
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Ana Bilim Dalı / Yapı Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Doğal titreşim = Natural vibration ; Düzlem kafes sistemleri = Plane trusses systems ; Uzay kafes kirişler = Space truss ; Uzay çerçeve sistemleri = Space frame systems ; Yapısal hasar = Structural damage

Özet:
Yapıların güvenli, dayanıklı ve uzun ömürlü olmasını sağlamak için yapı sağlığının düzenli olarak izlenmesi büyük önem taşımaktadır. Dolayısıyla, yapıların kullanım süresi boyunca maruz kaldıkları yükler ve çevresel etkiler altında olası hasarlara karşı belirli aralıklarla kontrolü gerekmektedir. Bu bağlamda, optimizasyon algoritmaları kullanılarak titreşim verilerine dayalı hasar tespit yöntemleri, üzerinde araştırmaların devam ettiği yenilikçi yaklaşımlar arasında yer almaktadır. 
Bu çalışmada, kafes ve çerçeve taşıyıcı sistemlerde titreşim verileri kullanılarak optimizasyon tabanlı bir hasar tespit yöntemi önerilmektedir. Önerilen yaklaşımda, yapılar SAP2000 yazılımında modellenerek elde edilen modal analiz sonuçları SAP 2000-OAPI özelliği sayesinde MATLAB ortamına aktarılmakta ve Öğretme-Öğrenme Tabanlı Optimizasyon (TLBO) algoritması ile amaç fonksiyonu minimize edilerek göz önüne alınan yapının durumunun referans duruma benzetilmesine çalışılmaktadır. Analiz sonucunda hasarlı elemanlar ve hasar şiddetleri tespit edilmektedir. Yöntem, 47 elemanlı çelik düzlem kafes sistem, 36 elemanlı çelik uzay kafes sistem ve 24 elemanlı üç boyutlu betonarme çerçeve sistem örnekleri üzerinde gürültülü ve gürültüsüz ortam koşullarında test edilmiştir. Elde edilen sonuçlar, önerilen yöntemin hasar tespitinde yeterli doğruluk ve güvenilirlik sağladığını göstermektedir. Titreşim verilerine dayalı hasar tespit yöntemlerinin yapıların güvenliğini sağlamada etkin bir araç olarak kullanılabileceği değerlendirilmiştir.

Abstract:
Structural health monitoring is of great importance to ensure that structures are safe, durable, and long-service life. Therefore, it is necessary to periodically inspect possible damages under the loads and environmental effects to which structures are exposed throughout their service life. In this context, although damage detection methods based on vibration characteristics using optimization algorithms have gained popularity, they are still among the innovative approaches being researched. 
In this study, an optimization-based damage detection method using vibration characteristics for truss and frame structural systems is proposed. In the approach, the structures are modeled by SAP2000, and the modal analysis results are transferred to the MATLAB using the SAP-OAPI feature. Teaching-Learning Based Optimization (TLBO) algorithm is used to minimize the objective function and match the calculated vibration characteristics of damaged structure with those of the reference (undamaged) structure. As a result of the analysis, the damaged members and the extent of the damages are determined. The method is tested on a 47-element steel planar truss, a 36-element steel space truss, and 24-element three-dimensional reinforced concrete frame system with and without noisy conditions. The obtained results indicate that the proposed method provides sufficient accuracy and reliability in damage detection. It has been evaluated that damage detection methods based on vibration data can be used as an effective tool in ensuring the safety of structures.