Betonarme yapıların dinamik davranışlarının sistem tanımlama kullanılarak belirlenmesi

Abstract

Son yıllarda deprem ve deprem etkilerinin araştırma faaliyetleri inşaat mühendisliği alanında önemli bir yer almaktadır. Yapılar deprem etkisinden ciddi şekilde hasarlar görmekte sonucunda ise can ve mal kayıpları yaşanmaktadır. Bu nedenle can ve mal kaybı önlemek için yeni yöntemlerin üzerinde çalışılmaktadır. Deprem öncesi ve sonrası önlemler dikkatle almak gerekmektedir. Yapılar inşa edilirken yapım aşamasında deprem etkisi dikkate alınmalıdır ancak mevcut olan veya hasar gören binalar için yıkım veya güçlendirme seçenekleri dışında herhangi bir önlem bulunmamaktadır. Bu gibi durumlarda yapıların deprem performansının belirlenmesi için birçok yöntem ortaya çıkmıştır. Sistem tanımlama yöntemi ortaya çıkan yöntemlerden birisidir. Bu çalışmada yöntem olarak sistem tanımlama yöntemi kullanılmıştır. Yapılan çalışmalar sırasıyla; mevcut olan alıcılardan (Sensör) modal yanıtlar toplandıktan sonra, sistemdeki ayrıştırılmış modların her biri için mod şekil vektörü, elde edilen tüm modal yanıt verilerinden tanımlanmıştır. Betonarme binanın sistem tanımlaması yapılmıştır. A, B, C, D, K matrisleri çıkarılmıştır. Bulunan sayısal algoritmalar ile sistemin matematiksel modeli çıkarılmıştır. Sistemin matematiksel modeli ile sistemin deprem performansı belirlenmiştir. Sonuç olarak, betonarme binanın sonlu eleman modelinden analitik olarak 1.164258 ile 14.113393 Hz arasında değişen frekans ve 0.070855 ile 0.858916 arasında değişen periyot toplam 15 veri elde edilmiştir. Sistem tanımlama yöntemi ile de 15 adet frekans ve periyot verisi belirlenmiştir. Ortam titreşim testleri, zemin seviyesinde ortam titreşim verileri altında gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmalar sonucunda %99,94 başarı oranında matematiksel model oluşturulmuştur. Sistemin sayısal algoritmaları, modal girdi ve modal çıktı kullanılarak başarıyla elde edilmiştir. Yapılan bu çalışma da SAP2000 yapı paket programından Matlab paket programından yararlanılarak hesapların güvenilir ve pratik olması sağlanmıştır. Yapılan bu çalışma, sistem tanımlama yönteminin betonarme yapıların modal verilerini belirlemede etkili, pratik ve kullanılabilir olduğunun bir örneğini ortaya koymuştur.

Research activities of earthquake and earthquake effects have taken an important place in civil engineering area in recent years. Structures are seriously damaged by the effects of earthquakes, resulting in loss of life and property. For this reason, new methods are being studied to prevent loss of life and property. Before and after the earthquake, precautions should be taken carefully. While constructing the buildings, earthquake effects should be taken into consideration during construction, but there are no measures other than demolition or reinforcement options for existing or damaged buildings. In such cases, many methods have emerged to determine the earthquake performance of structures. System identification method is one of the emerging methods. In this study, system identification method is used as a method. Studies conducted are respectively; After collecting the modal responses from the available receivers (Sensor), the mode shape vector for each of the differentiated modes in the system was identified from all the modal response data obtained. The system identification of the reinforced concrete building has been made. Matrices A, B, C, D, K were obtained. The mathematical model of the system was created with the numerical algorithms found. The earthquake performance of the system was determined with the mathematical model of the system. As a result, 15 data were obtained analytically from the finite element model of the reinforced concrete building with a frequency varying between 1.164258 and 14.113393 Hz and a period varying between 0.070855 and 0.858916. With the system identification method, 15 frequency and period data were determined. Ambient vibration tests were conducted under ground level ambient vibration data. As a result of these studies, a mathematical model was created with a success rate of 99.94%. The numerical algorithms of the system have been successfully obtained by using modal input and modal output. In this study, using the SAP2000 structure package program and Matlab package program, it was ensured that the calculations were reliable and practical. This study has provided an example that the system identification method is effective, practical and usable in determining the modal data of reinforced concrete structures.