Çelik çekme elemanlarının eklerinde oluşan doğrusal yer değiştirmelerin görüntü yöntemiyle belirlenmesi
Determination of linear deformations in joints of steel tension elements using image processing techniques
Yazar: ŞAHİN SÖZEN
Danışman: PROF. DR. A. ZAFER ÖZTÜRK ; YRD. DOÇ. DR. MURAT GÜLER
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2008
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Civatalı bağlantı = Bolted joint ; Görüntü analizi = Image analysis ; Kaynak bağlantısı = Weld joint ; Çelik konstrüksiyon = Steel construction

Özet:
Bu tez çalışmasında çelik yapılarda kullanılan tipik kaynaklı ve bulonlu birleşimlerin yük altındaki deformasyon dağılımlarının görüntü yöntemleriyle belirlenebilmesi konusu araştırılmıştır. Bilindiği gibi, yapı birleşim bölgesinde kullanılan malzeme cinsi, birleşim kalitesi ve imalat yöntemleri, çelik birleşimlerin davranışını ve böylece bütün yapı davranışını doğrudan etkileyen önemli faktörlerdendir. İmal edilen birleşimlerin yük altındaki gerçek performansları ile bilgisayar modelleri yardımıyla hesaplanan performansları arasında doğabilecek farklılıklar, yapının hizmet ömrü açısından önemli bir problem oluşturmaktadır. Hizmet ömrü esnasındaki yapı davranışının doğru bir şekilde elde edilebilmesi ancak, kullanılan malzeme özelliklerinin ve yapı birleşim detaylarının tasarıma doğru bir şekilde yansıtılması ile sağlanabilir.Birleşim noktalarında oluşan deformasyonlar ve gerilmeler, günümüzde sadece kabul edilen malzeme parametreleri ve modelleri kullanılarak sonlu elemanlar yöntemiyle belirlenmekte, birleşimler laboratuvar şartlarında yalnızca mukavemet testleri ve deformasyon karakterlerine göre değerlendirilmektedir. Birleşim detaylarına ait deformasyon ve gerilme dağılımlarını, yerel deformasyon bölgelerini, imalat hatalarından kaynaklanan yerel gerilme ve deformasyon kaynaklarını ölçebilecek kullanılabilir bir yöntem bulunmamaktadır. Dolaysısıyla bu parametreler tasarım aşamasında göz ardı edilmektedir. Yaygın olarak kullanılan deformasyon sensörleri ise yalnızca bir noktada ve doğrultuda deformasyon bilgisini, sadece belirli bir süre için sağladığından, deneyler sırasında gerilme deformasyon dağılımını bütün ayrıntılarıyla belirlemek mümkün olamamaktadır.Bu tez çalışmasında, yukarıdaki bilgiler ışığında çelik birleşimlerin yük altında ortaya koydukları deformasyon davranışlarının bütün ayrıntılarıyla belirlenebilmesi için bir yöntem geliştirilmiştir. Bu yöntem, deneyler sırasında birleşimlerden periyodik olarak alınan dijital görüntülerinin analiz edilmesi esasına dayanmaktadır. Bu yöntem yardımıyla yapılan deformasyon analizlerinde, birleşim bölgesinin bütününe ait deformasyon hareketi istenilen ve kabul edilebilir hassasiyet sınırlarında belirlenebilmiştir.Birleşim bölgesinin tümüne ait deformasyon hareketinin bütün ayrıntılarıyla belirlenebilmesinin, birleşimlerin performansı ve deformasyonlara ait mühendislik değerlendirmeleri açısından önemli bir veri olduğu düşünülmektedir.Bu tez çalışmasında diğer deformasyon ölçüm yöntemlerine kıyasla çok önemli üstünlüklere sahip olan ve dijital görüntüler kullanılarak yapılan deformasyon ölçümünün, çelik yapılarda kullanılan tipik birleşimler için oldukça hassas sonuçlar verdiği ve bu yöntemin diğer tip birleşimler ve farklı yüklemeler için kullanılabileceği sonucuna varılmıştır.Anahtar Kelimeler: Çelik Konstrüksiyon, Çelik Birleşim, Görüntü Yöntemleri, Görüntü İşleme, Görüntü Analizi.

Abstract:
In this thesis, determination of deformation distribution in welded and bolted connections used in steel structures is studied by using digital image processing methods. It is known that material properties, connection quality and manufacturing methods are of primary importance for the connections affecting the behavior of steel structures. The possible difference in performance between a fabricated connection and its computer model under a defined load may pose important problems for structures during their service life. If the material properties and loading conditions applied to the connection could be modeled correctly, the behavior of the structure during its service life can be estimated accurately.Conventionally, the stress and strain distribution in connections is calculated using the finite elements method with assumed material properties and constitutive models. And connections are evaluated according to the deformation characteristics obtained from laboratory strength tests. However, there is no available method to measure the stress and strain distribution in connection components, local deformation zones and the stress-strain localizations caused by various manufacturing faults. The lack of such methods results in neglecting these important aspects during the design procedure. Because the conventional strain gages allow the measurement of deformation only at one point and direction for a specific time duration, it is not possible to determine a general characteristics of stress-strain distributions in connections after the laboratory performance tests.In this thesis, a new method is developed to measure deformation distribution of steel connections under tension tests. The method is based on analyzing digital images of connection specimens taken periodically during the laboratory tension test. By using this method, deformation distribution of steel connections can be calculated with an acceptable precision for the tested connections.It is believed that accurately determining the deformation behavior of steel connections and its components is very important for the evaluation of connection performance and deformation behavior in the engineering design problems.In this thesis, it is concluded that in comparison with the conventional deformation measurement methods, the digital image processing method which has obvious advantages against the conventional methods provides acceptable results for the deformation distribution of typical welded and bolted connections subjected to the tension test.Key Words: Steel structures, Steel connections, Image processing, Image acquisition, Image analysis.