Çelik yapıların dinamik parametrelerine kablo elemanların etkisinin operasyonel modal analiz ile incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada çelik yapıların kablo elemanlarla güçlendirilmesinin yapı dinamik davranışına etkilerini gözlemlemek ve ortaya çıkarmak amacıyla bir model üzerinden iki ayrı model oluşturulmasına karar verilmiştir. Oluşturulan modeller kablo elemanlar ile güçlendirilmiş çelik deney yapısı ile bu elemanların sökülerek oluşturulan ikinci bir model olan kablo elemanları sökülmüş çelik deney yapısı oluşturulmuştur. Yöntem olarak operasyonel modal analiz yöntemi hem pratikliği hem de yenilikçi bir yöntem olarak güncel çalışmalarda kullanılması ve güvenilir sonuçlar alınması açısından tercih edilmiştir. Tüm ölçümler güvenilirlik ve dış etkenlerin etkisini en aza indirmek amacıyla laboratuvar ortamında gerçekleştirilmiştir. Her iki modelin dinamik parametrelerini belirlemek için aynı yöntem ve koşullar kullanılarak deneylerdeki tek değişenin kablo elemanlar olması dolayısıyla değişen dinamik etkilerin kablo elemanlara bağlı olması sağlanmıştır. Çalışmanın sonucunda çelik deney yapısının hâkim frekansı 3.199 Hz, hâkim periyodu ise 0.312 s olarak elde edilmiştir. Sönüm oranı ise %3,1 olarak deneysel sönüm oranı bulunmuştur. Kablo elemanlar ile güçlendirilmiş çelik deney yapısında ise hâkim frekans 3.494 Hz, hâkim periyot 0.286 s olarak elde edilmiştir. Sönüm oranı ise %1,8 olarak deneysel sönüm oranı bulunmuştur. Elde edilen sonuçların karşılaştırılması ile birlikte kablo elemanların çelik deney yapısının dinamik parametrelere etkisi hâkim frekansta %8,44 artış sağladığı, hâkim periyotta ise %8.33 azalış sağladığı görülmektedir. Ek olarak sönümdeki azalma ile bağlantılı olarak rijitlik artışından bahsedilebilmektedir. Tüm bu bulgular ışığında kablo elemanlarla ile güçlendirme tekniğinin olumlu sonuçları görülmekte ve önerilmektedir.

In this study, it was decided to form two separate models over one model in order to observe and reveal the effects of strengthening of steel structures with cable elements on the dynamic behavior of the structure. The models, steel test structure reinforced with cable elements and a second model which is formed by removing these elements, steel test structure has been formed. Operational modal analysis method has been preferred both in terms of its practicality and as an innovative method in terms of its use in current studies and obtaining reliable results. All measurements were performed in the laboratory to minimize reliability and influence of external factors. Using the same method and conditions to determine the dynamic parameters of both models, it was ensured that the only change in the experiments was cable elements, so that the changing dynamic effects were dependent on the cable elements. As a result of the study, the dominant frequency of the steel test structure was obtained as 3.199 Hz and the dominant period as 0.312 s. The damping ratio was found to be 3.1% experimental damping rate. In the test structure reinforced with cable elements, the dominant frequency was 3.494 Hz and the dominant period was 0.286 s. The damping ratio was found to be 1.8% experimental damping rate. With the comparison of the obtained results, the effect of the steel test structure of the cable elements on the dynamic parameters increased 8.44% in the dominant frequency and 8.33% decrease in the dominant period. In addition, the stiffness increase can be mentioned in connection with the decrease in damping. In the light of all these findings, the positive results of the reinforcement technique with cable elements are seen and suggested.