Yapıların dinamik özelliklerinin mikrotremor ölçümleri ile belirlenmesi

Abstract

Yapıların dinamik özelliklerinin belirlenmesi sismik etkiler altında bina davranışının anlaşılması konusunda büyük önem arz etmektedir. Ancak bilgisayar modellemesi sırasında yapılan kabuller nedeniyle gerçek bina davranışının analizler yoluyla tam olarak yansıtılması mümkün olmayabilir. Deneysel sonuçların analiz verileri ile karşılaştırılması ve farkların ortaya konması son derece önemlidir. Mikrotremor ölçümleri, yapıların dinamik özelliklerinin belirlenmesinde kullanılan deneysel bir yöntemdir. Çalışmanın amacı mevcut yapı stoğunun hakim titreşim periyodu, mod şekli gibi dinamik özelliklerinin hızlı ve kolay uygulanabilir bir yöntem olan titreşimcik (mikrotremor) ölçümleri vasıtasıyla belirlenmesidir. Tez çalışması kapsamında kat sayıları ve taşıyıcı sistem özellikleri farklı toplam 33 adet mevcut betonarme yapıdan mikrotremor kayıtları alınarak titreşim özellikleri incelenmiştir. Elde edilen kayıtların spektrum grafikleri elde edilip, binanın iki asal doğrultuda baskın titreşim periyotları bulunmuştur. Kat seviyelerinde elde edilen spektral pik değerlerinin genlik oranlarından yola çıkarak binanın baskın moduna ait mod şekli hesaplanmıştır. Binalar bilgisayar ortamında modellenerek modal özellikleri hesaplanmış ve deneysel verilerle kıyaslanmıştır. Elde edilen veriler değerlendirildiğinde mikrotremor kayıtları ile elde edilen hakim titreşim periyotları ve analiz sonuçları arasında dikkat çekici farklar olduğu görülmüştür. Çoğu durumda deneysel yöntemle hesaplanan doğal titreşim periyotları analiz yöntemlerine göre dikkat çekici seviyelerde düşük değerlerdedir. Bu sonuca neden olan en önemli faktörün mikrotremor ölçümlerinde dikkate alınan küçük titreşimlerde dolgu duvar ve sisteme eklenen güçlendirme perdelerinin taşıyıcı sisteme olan etkisi ve mevcut analiz yöntemlerinde bu etkinin aynı seviyede yansıtılmaması olduğu düşünülmektedir.

Determination of dynamic properties of structures under seismic effects is of great importance for understanding the behavior of the building. However, due to assumptions made during the computer modeling, analysis may not be able to reflect fully the actual behavior of the building. Revealing the differences after comparing experimental data and analysis of the results is extremely important. Microtremor measurements is an experimental method used to determine the dynamic properties of structures. In the scope of this thesis, vibration characteristics were assessed based on microtremor records of a total of 33 existing reinforced concrete structure with different number of stories and structural properties. Measurements were made in two principal direction. Spectrum graphics were obtained from the records, in this way the dominant vibration periods of the building has been found in two principal directions. The mode shape of the dominant mode of the building were calculated based on amplitude ratios of spectral peak values obtained from the floor-level. Also, buildings were modeled on computer and modal properties were calculated. As a result, characteristic periods of existing reinforced concrete buildings used in the scope of work were compared, putting forward experimental and theoretical analysis. According to data obtained, remarkable differences between dominant vibration intervals and analysis of results obtained by microtremor records, were seen. In most cases, the natural vibration periods calculated by experimental method are remarkably low according to analysis methods. The most important factor causing this result is tought to be the effect of infill walls on structural system under small vibration taken into account in microtremor measurement results and the fact that this effect is not reflected in existing analysis methods at the same level.