TESTBOX 2010 SERİSİ CİHAZLAR İLE OPERASYONEL MODAL ANALİZ

Bu yazımızda sizlere TESTBOX ve SENSEBOX serisi ürünlerle Manisa’daki  tarihi bir yapıda uygulanan Operasyonel Modal Analiz çalışmasını aktaracağız.

Burada yapı dinamiği anlamında ortaya çıkan sonuçlardan daha çok TESTOX2010-4-ATT adlı cihaz ile Operasyonel Modal Analiz’in başarılı bir şekilde nasıl uygulandığı üzerinde duracağız.

Operasyonel Modal Analiz Nedir?

Yapıların Rüzgar, Deprem , Taşıt , insan hareketleri ve makine titreşimleri gibi genliği ve zamanla değişimi tam olarak bilinmeyen titreşimciler tarafından tetiklendiği bilinmektedir.

Genelde bir yapının modal test sonuçları çıkarılırken dışarıdan bir kuvvet uygulanır ve tepki fonksiyonundan yararlanılır.(Deneysel Modal Analiz). Fakat ileri seviye matematiksel işlemler ile dışarıdan herhangi bir kuvvet uygulamadan, yapıdaki mevcut titreşimler ile yapının modal parametreler elde edilebilir.

Modal Parametreler,

-Doğal Frekanslar

-Sönümleme Oranları

-Mod Şekilleri

Yapıdaki mevcut titreşimler ile modal parametreleri belirleme işlemlerine Operasyonel Modal Analiz denir.

Bu çalışmalar genelde Ortam Titreşimi(Ambient Vibration) altında yapılan testler, ya da Sadece-Çıktı (Output-Only) çalışmalar olarak da adlandırılırlar. Teknolojinin ilerlemesi içe çok hassas ölçümler olanaklı hale geldiğinden, test yapmanın kolay yolu olarak adlandırabileceğimiz bu tür giderek daha yaygın hale gelmiştir.

Bu yazımızın amacı Operasyonel Modal Analiz hakkında detaylı teknik bilgi vermekten çok, örnek bir çalışmanın A’dan Z’ye nasıl yürütüleceğini anlatmak olduğundan, çok fazla teorik bilgiye girmeyeceğiz. Ayrı bir yazımızda bu konuya ayrıntılı olarak değineceğiz.

EKİPMAN LİSTESİ

Bu çalışmada kullanmış olduğumuz TestBox 2010 adlı cihazdan temel olarak bahsetmek gerekirse,

TESTBOX2010-4-ATT  (http://www.teknikdestek.com.tr/2010.html)

-          4 Kanal(Eş Zamanlı Örnekleme)

-          24 Bit / 138 dB

-          2 kHz, 1kHz, 500Hz, 200Hz ,100Hz Örnekleme frekansı

-          GPS üzerinden zaman senkronizasyonu

-          Kablosuz veri aktarımı

-          Kendi üzerine kayıt

özelliklerine sahiptir.

( Detaylı bilgi için http://www.teknikdestek.com.tr/2010.html ve http://www.teknikdestek.com.tr/6501.html)

TESTBOX2010-4-ATT

Bu noktada belki GPS üzerinden zaman senkronizasyonu üzerine kısa bir paragraf açmak gerekir. Bu tür uygulamalarda genelde tüm sensörlerin bağlandığı merkezi bir veri toplama sistemi kullanılır. Bu veri toplama sistemi sensörleri eş zamanlı örnekler, tam olarak aynı anda alınmış ivme verileri modal analizin yapılabilmesini sağlar. Ancak, bu uygulamada ise TDG tarafından geliştirilmiş özel ve farklı teknolojide bir çözüm kullanılmıştır. Kullanılan veri toplama sistemleri ve sensörler birbirleri arasında hiçbir bağlantı olmasa dahi eş zamanlı örnekleme yapabilmektedir. Bu durum, GPS üzerinden zaman senkronizasyonu yapılarak mümkün olur. Birbirinden bağımsız olarak yapının farklı noktalarına yerleştirilen cihazlar GPS modülleri aracılığıyla uydu zamanı üzerin 1 mikro-saniye çözünürlükte senkronize olurlar. Kendi iç bağımsız sayaçlarını uydu saatine senkronize ederler. 1 mikro-saniyelik bu çözünürlük, inşaat mühendisliği alanında yapısal sağlık takibi ve modal analiz yapmak için yeterlidir.

Bu çalışmada kullanılan ekipmanlar aşağıdaki gibidir:

-          4 Adet TESTBOX2010-4-ATT (Toplam 4Cihaz*4 Kanal=16 Kanal)

(Detaylı bilgi için http://www.teknikdestek.com.tr/2010.html)

-          Kablosuz veri aktarma üniteleri

-          16 adet tek eksenli SENSEBOX-7021 ivme ölçer (mikro-g hassasiyet)

(Detaylı bilgi için http://www.teknikdestek.com.tr/7000.html  )

-          Laptop

-          TESTLAB-NETWORK veri toplama yazılımı

-          ARTEMIS Operasyonel Modal Analiz yazılımı

YÜRÜTÜLEN ÇALIŞMA

Yapının ilgili yerlerine X ve Y yönlerinde 16 adet ivme ölçer yerleştirilmiştir.

Yapısal Sağlık Takibi’nin en önemli bileşenlerinden biri Operasyonel Modal Analiz’dir. Bu çalışmayı sizlerle paylaşmamızın en önemli nedeni bu çalışmada bir operasyonel modal analzi çalışmasında yer alması gereken tüm adımların A’dan Z’ye yer almış olması, bu nedenle çok başarılı bir örnek oluşturuyor olmasıdır.

Çalışmamızın aşamalarından bahsedecek olursak şu şekilde sıralayabiliriz.

• Yapı üzerinde sensörlerin monte edileceği yerler belirlendi.
• 2 tanesi Yapı’nın temeline ,diğer 14 tanesi de yapının 4 köşesine X ve Y yönlerinde yerleştirilecek şekilde 16 adet sensör monte edildi.Yapının her bir köşesine bir adet veri toplama ünitesi konuldu. 
• Köşelerdeki veri toplama üniteleri GPS üzerinden eş zamanlı olarak verilerini toplayabilecek şekilde ayarlandı.
• Kablosuz veri aktarma üniteleri birbirlerini görecek şekilde (Line Of Sight) yerleştirildiler.
• TESTLAB-NETWORK yazılımı ile toplam 4 üniteden 16 kanal’a ait 20 dakikalık kayıt alındı.
• Artemis Operasyonel Modal Analiz Yazılımı ile kayıtlı datalar üzerinden analizler yapıldı.
• Ve yapıya ait Modal Parametreler belirlendi.

Bu çalışmada TESTBO2010 cihazları ile kablosuz olarak başarılabilen 2 farklı veri toplama şekli denemiştir.

1-GERÇEK ZAMANLI KABLOSUZ VERİ TRANSFERİ: Veri toplama ünitelerinden gelen datalar, kablosuz veri aktarma üniteleri aracılığıyla gerçek zamanlı olarak bilgisayara aktarılmıştır.

Gerçek Zamanlı Kablosuz Veri Transferi

2-KENDİ ÜZERİNE KAYIT ve POST İŞLEM: Birbirinden bağımsız yerleştirilmiş, ancak GPS üzerinden senkronize olana TESTBOX2010 cihazları, yapı dolaşılarak toplam birkaç dakika içinde üzerlerindeki RECORD tuşlarına basılarak kendi üzerlerine kayıt almaları sağlanmıştır. Böylelikle veri toplamaya aynı anda başlamasalar da aldıkları veri senkronize olduğundan, ilk birkaç dakika atılarak devamındaki data üzerinden analiz yapılmıştır. Bu işlemleri yazılım otomatik olarak gerçekleştirmektedir.

Kendi Üzerine Kayıt ve Post İşlem

2 farklı yöntem de aynı sonu vermiş, ancak test tekniği açısından aşağıda karşılaştırılmıştır:

Cihazların kendi üzerine kayıt özelliği ile test süresi minimuma indirilmiştir. Kablosuz veri aktarmada kullanılan ünitelerin kurulumu, birbirini görmesi ve menzil gibi durumlar nedeni ile test süresi kendi üzerine kayıt opsiyonuna göre biraz daha fazla olmaktadır.

Cihazların üzerinde bulunan dahili batarya, GPS üzerinden senkronizasyon ,kendi üzerine kayıt özellikleri çok pratik bir saha çalışması imkanı sağlamaktadır.       

Sonuç olarak gerçek bir yapı üzerinde, kablosuz özelliklere sahip TESTBOX2010-4-ATT cihazları ile ortam titreşimi altında başarılı bir test çalışması tamamlanmıştır. Analiz sonucunda ortaya çıkan modal parametreler de Proje yürütücüleri tarafından gerçeğe uygun ve başarılı bulunmuştur.

Not: Operasyonel Modal Analiz Çalışması Celal Bayar Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Akademisyenleri yürütücülüğünde, TDG mühendisleri desteği ile tamamlanmıştır.

Hazırlayan: Himmet Gencer

Yazılım Ar-Ge Mühendisi

Teknik Destek Grubu Çözüm Uzmanı