Çelik köprülerde diyagonal elemanların dinamik parametrelere etkisinin operasyonel modal analiz yöntemi ile belirlenmesi

Abstract

Bu tez çalışmasında, laboratuvar koşullarında oluşturulmuş model çelik bir köprü de diyagonal elemanların dinamik parametrelere etkisini diyagonalli ve diyagonal bağlantısız olmak üzere iki ayrı deney model yapısı oluşturularak ve deneysel yöntemler kullanılarak model çelik köprünün yapı dinamik davranışına etkileri ortaya çıkarılmıştır. Bu dinamik parametreler ise doğal frekans, periyot, sönüm oranları ve mod şekillerinden oluşmaktadır. Model çelik köprüde hem pratikliği hemde ölçüm avantajları olması sebebiyle güncel ve yenilikçi bir deneysel yöntem olarak Operasyonel Modal Analiz Yöntemi (OMA) gerçekleştirilmiştir. Bu yöntemde yapının çevresel bir etki ile titreştirildiği kabul edilmekte ve yapının bu titreşime göstermiş olduğu tepki ölçülmektedir. Deneysel ölçümler güvenilirlik ve dış etkenlerin etkisini en aza indirmek amacıyla OMÜ İnşaat Mühendisliği Laboratuvarı ortamında gerçekleştirilmiştir. Model çelik köprüde modelin dinamik parametrelerini belirlemek için aynı yöntem ve koşullar kullanılarak deneylerdeki tek değişenin diyagonal elemanlar olması dolayısıyla değişen dinamik etkilerin diyagonal elemanlara bağlı olması sağlanmıştır. Model köprünün çevresel etkilere göstermiş olduğu tepkileri ölçmek için modele ivmeölçerler yerleştirilmiş ve ölçümlerden alınan titreşim sinyalleri veri toplama ünitesi aracılığıyla bilgisayara aktarılmış toplanan veriler ARTEMİS yazılımı kullanılarak yazılım bünyesinde yer alan Stokastik Alt Alan Belirleme (SSI-PC) yöntemleri kullanılarak çelik modelin deneysel dinamik karakteristikleri elde edilmiştir. Elde edilen sonuçların karşılaştırılması ile birlikte diyagonal elemanların çelik deney yapısının dinamik parametrelere etkisi hâkim frekansta % 38.9 artış sağladığı, hakim periyotta ise % 63.21 azalış sağladığı görülmektedir. Diyagonal elemanlı durumda sönüm oranının azaldığı görülmektedir. Bu durumda yapı rijitliğinin arttığını göstermektedir Model çelik köprüde diyagonal elemanların kullanılması ile model çelik köprünün dinamik etkilere karşı daha güvenli kılındığı sonucuna yapılan bu çalışma ile ulaşılmıştır.

In this thesis study, the effect of diagonal elements on dynamic parameters in a steel model bridge created under laboratory conditions, two different experimental model structures, diagonal and non-diagonal, were created and the effects on the structural dynamic behavior of the steel model bridge were revealed by using experimental methods. These dynamic parameters consist of natural frequency, period, damping ratios and mode shapes. The Operational Modal Analysis Method (OMA) has been implemented as an up-to-date and innovative experimental method in the steel model bridge due to its practicality and measurement advantages. In this method, it is accepted that the structure is vibrated by an environmental effect and the reaction of the structure to this vibration is measured. Experimental measurements were carried out in the OMU Civil Engineering Laboratory environment in order to minimize the impact of external factors and reliability. By using the same methods and conditions to determine the dynamic parameters of the model in the steel model bridge, the only variable in the experiments was the diagonal elements so that the changing dynamic effects were dependent on the diagonal elements. In order to measure the responses of the model bridge to environmental effects, accelerometers were placed in the model and the vibration signals obtained from the measurements were transferred to the computer through the data collection unit, and the collected data were obtained using the Stochastic Subspace Identification (SSI-PC). Methods included in the software, using the ARTEMİS software, to obtain the experimental dynamic characteristics of the steel model. When the results are compared, it is seen that the effect of the steel test structure of the diagonal elements on the dynamic parameters has increased by 38.9 % in the dominant frequency, and 63.21 % in the dominant period. It is seen that the damping ratio decreases in the case with diagonal elements. This shows that the stiffness of the structure increases With this study, it was concluded that the use of diagonal elements in the steel model bridge made the steel model bridge more secure against dynamic effects.