Sarsma masası deneyi ve sayısal analizlerde elde edilen dinamik parametrelerin görüntü işleme tekniği ile karşılaştırılması
Comparison of the dynamic parameters obtained in the shaking table experiment and numerical analysis with the image processing technique
Yazar: NESLİHAN AVCI
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ FATİH ALEMDAR ; DOÇ. DR. SERKAN BEKİROĞLU ; DR. ÖĞR. ÜYESİ SAMİ AND KILIÇ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Yapı Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Deprem esnasında oluşan yatay yüklerin yapı ve yapı elemanlarında oluşturduğu zorların ve yapının bu yatay dinamik etki karşındaki davranışının belirlenmesinde birçok deneysel yöntem vardır. Sarsma masası deneyi ile oluşturulan deprem simülasyonu, yapı ve yapı elemanlarının yer değiştirme ve modal parametrelerini elde etmede kullanılan en iyi yöntemlerden birisidir. Bu parametrelerin ölçülmesi için kullanılan birçok ölçüm aleti vardır. Bunlardan bazıları doğrusal değişimli diferansiyel transformatörler(LVDT), lineer potansiyometre, piezoelektrik veya mikro elektromekanik ivmeölçerlerdir. Bu çalışmada olduğu gibi büyük ölçekli bir deneysel numune kullanıldığında birçok noktadan dinamik parametreler elde edilmek istenebilir. Ölçüm aletlerinin numune üzerine yerleştirilmesi, ölçümlerin hassasiyeti, ölçüm alınan noktaların fazlalığı bu dinamik parametrelerin elde edilme maliyetini arttırır. Aynı zamanda bu yöntemler işçilik, zaman ve maliyet açısından dezavantajlara sahiptir. Son zamanlarda, bu dezavantajlara sahip olmayan görüntü işleme yöntemleri ön plana çıkmaktadır. Sadece dijital kamera, bilgisayar ve uygun bir yazılımla tek bir deney yapılarak deney numunesinin birçok noktasından dinamik yer değiştirmeye ait büyüklükler ölçülebilmektedir.
Dinamik parametrelerin ölçümünde şablon eşleştirme yöntemi kullanılmıştır. Şablon eşleştirme yöntemi genel prensibi görüntü içerisinde seçilen bir hedefin video kaydı boyunca hareketinin takibine dayanmaktadır. Fakat seçilen hedefe benzer başka hedefler olduğunda istatiksel olarak hatalar oluşmaktadır. Bu sebeple şablon eşleştirme yöntemi akıllı arama tekniği ile geliştirilerek bir algoritma üretilmiştir. Bu algoritma ile birbirine benzer hedeflerin olduğu çalışmalarda sağlıklı sonuçlar elde edilmiştir. 
Bu çalışmada, 3 boyutlu çelik çerçeve deneysel numunenin, farklı genlik ve frekans içeriğine sahip deprem ivme kayıtları ile sarsma masası deneyini gerçekleştirilmiştir. Sarsma tablası üzerinden ivmeölçer ve LVDT ile elde edilen dinamik parametreler, görüntü işleme tekniği ile istatiksel olarak hesaplanan dinamik parametreler ile karşılaştırılmıştır. LVDT ile görüntülerden alınan yer değiştirme parametreleri arasındaki korelasyon katsayısı 0.99 üzerinde çıkmıştır. Ayrıca 3 boyutlu çelik çerçeve Abaqus programı ile modellenmiş, çelik çerçeve üzerinden referans alınan noktalardaki dinamik parametreler, görüntü işleme tekniği ile elde edilen verilerle karşılaştırılmıştır. Yapılan analizler sonucunda birbiriyle uyumlu sonuçlar elde edilmiştir.
Bu çalışmanın son aşamasında Abaqus'te modellenen çelik çerçevenin farklı depremlerden nasıl etkilendiği, sistem ve kat yer değiştirme rijitlikleri ile kiriş dönme rijitlikleri verilerek karşılaştırılmaya çalışılmıştır.

Abstract:
There are many experimental methods in determining the behavior of the horizontal loads in the structure and structure elements and the behavior of the structure against this horizontal dynamic effect. The earthquake simulation created by the shaking table experiment is one of the best methods used to obtain the displacement and modal parameters of the structural and structural elements. There are many measuring tools used to measure these parameters. Some of these are linear change differential transformers (LVDT), linear potentiometers, piezoelectric or microelectromechanical accelerometers. When a large-scale experimental sample is used in this study, it is desirable to obtain dynamic parameters from many points. The placement of the measuring instruments on the sample, the accuracy of the measurements, the excess of the measured points, increase the cost of obtaining these dynamic parameters. At the same time, these methods have disadvantages in terms of labor, time and cost. Recently, image processing methods that do not have these disadvantages come to the fore. Only a single experiment can be performed with digital camera, computer and appropriate software.
Template matching method was used to measure dynamic parameters. The general principle of the template matching method is based on the tracking of the movement of a selected target in the image through video recording. However, when there are other targets similar to the selected target, statistical errors occur. For this reason, an algorithm has been developed by developing the template matching method with intelligent search technique. Healthy results were obtained with similar algorithms.
In this study, the earthquake table with different amplitude and frequency content of the 3 dimensional steel frame experimental specimen was applied to the shaking table. The dynamic parameters obtained by the accelerometer and LVDT on the shaking table were compared with the dynamic parameters calculated using image processing technique. The correlation coefficient between the LVDT and the displacement parameters taken from the images was over 0.99. In addition, the 3 dimensional steel frame was modeled with the Abaqus program and the dynamic parameters at the reference points on the steel frame were compared with the data obtained by the image processing technique. As a result of the analysis, the results were consistent.
In the last step of this study, how the steel frame modeled in Abaqus is affected by different earthquakes, system and floor displacement stiffness and beam rotational rigidity are tried to be compared.