Model Deney Yapısının Dinamik Etkilere Sonlu Elemanlarla Modellenmesi

Abstract

iiiÖZETSon yirmi senedir yapısal sistem tanımlama ve hasar belirleme için farklı yöntemlergeliştirilmiştir. Bu yöntemlerden birisi de sonlu eleman model güncelleme yöntemidir.Sonlu eleman model güncelleme yöntemi, yapıları tahribatsız olarak inceleyerekgerçek yapıda meydana gelen etkiler altında yapının davranışını gözlemlemek vetahmin edilen parametreler ile gerçek değerleri arasındaki korelasyonu artırmakamacıyla kullanılır.Bu çalışmada, MF-046 çerçevesinde çevresel titreşim ölçümlerine dayalı olarak,OMÜ nşaat Mühendisliği Laboratuarı'ndaki aynı proje hedeflerine uygun olaraktasarlanmış ve inşa edilmiş çelik deney yapısının yapısal parametrelerini tanımlamakiçin sistem tanımlama ve model güncelleme yöntemleri uygulanmıştır. Adı geçenyapının tasarım detayları, özellikleri, yapım aşamaları gösterilmiştir. Yapısalgörüntüleme, deney, veri toplama, dinamik özelliklerin belirlenmesi aşamalarıanlatılmıştır. Deneyler sırasında çevresel etkileri güçlendirmek için 18 ton ağırlığındaaraç ortalama 20-30km/sa hızla laboratuar binası etrafında döndürülmüştür.Yapılan çalışmada öncelikli olarak yapının parametrelerinin deneyden elde edilmişfrekans ve mod şekillerine göre hassaslığı belirlenmiş, sonlu eleman modeligüncellenmiş ve böylece de çelik deney yapısının kolon-kiriş düğüm noktasının nekadar rijit olduğu çevresel titreşim ölçümlerine göre hesaplanmıştır. Düğüm rijitliğinielde etmek için sonlu eleman modelinin düğüme yakın kiriş elemanlarının lokalyönlerdeki atalet momentleri güncelleme parametresi olarak seçilmiştir. Sonuç olarakincelenen yapının kiriş-kolon bağlantısı detayına uygun model güncellemeden sonraelde edilmiş kiriş-kolon rijitliği, güncellemeden önce teorik olarak kiriş rijitliğine eşitkabul edilmiş rijitlik değerinden %40 fazladır.Bu çalışmanın sonuçları, sistem tanımlama ve sonlu elemanlarla model güncellememetotlarının eleman-düğüm bağlantısı rijitliğinin belirlenmesinde ve bağlantı türüne(konstrüksiyon detayına) uygun rijitliğin sistem modellenmesi için hesaba katılmasındatemel araştırma yöntemleri olduğunu ortaya koymuştur.Anahtar Kelimeler: Sonlu eleman model güncelleme, yapısal parametre tanımlama,hassaslık

ivABSTRACTPast two decades, different methods have been developed for system identificationand damage detection. One of these methods is finite element model updating method.Finite element model updating method is used for observing the behaviors ofstructures under the effect occurred at real structure by examining them withoutdestruction and increasing the correlation between estimated parameters and actualvalues.In this study, system identification and model updating methods were applied todefine the structural parameters of the steel experiment structure that was designedbased on ambient vibration test in the scope of MF-046 project and appropriate to theaim of that project. Design details, properties, building stages of the mentioned structurehave been shown. Structural monitoring, experiment, data processing, determination ofdynamic properties have been explained. During the testing to strengthen the ambienteffects a mobile with 18 tones was turned around the laboratory building.In this study first of all, sensitivity according to frequencies and mod shapesobtained from the experiment was determined, finite element model was updated, andthus how column-beam node of the steel experiment structure is rigid was calculatedaccording to ambient vibration measurements. To obtain node rigidity, second momentof inertia of beam elements that are close to the nodes in local directions were selectedas updating parameters. As a result, beam-column rigidity obtained after the modelupdating appropriate to the detail of beam-column connection of examined structure is40% more than the rigidity value disclaimed as equal to the beam rigidity theoreticallybefore updating.Results of this study have brought up that system identification and finite elementmodel updating methods are basic research methods to determine the rigidity ofelement-node connection and to take into account the rigidity suited to connection type(construction detail) for system modeling.Key words: Finite element model updating, structural parameter identification,sensitivity