Yüksek yapılar için modal analiz tabanlı hasar tespiti ve yapı sağlığı izleme yaklaşımı

Yapı sağlığı izleme (SHM), herhangi bir yüklemeye bağlı olarak hasar gören yüksek katlı yapıların sağlığını kontrol etmek için şu anda az sayıda da olsa uygulanmaktadır. Burada hedeflenen yapıda muhtemel hasar mekanizmasının başlangıç düzeyinde tespit edebilmek ve karar destek sistemlerine bilgi üretebilmektedir. Ancak uygulamada, birçok farklı nedenle bu düzeyde izlemeden ziyade genel maksatlı izlemeler tercih edildiği, çok az sayıda örnekte ise önemli sayıda ve nitelikte sensör ile izlemelerin yapıldığı da aşikardır. Bu maksatla çalışmada, hasarlı katları tespit etmek ve ardından hasarlı elemanların yerini belirleyebilmek için hibrit bir prosedür(ler) önerilmiştir. İlk adım için modal şekildeğiştirme enerjisi (MSE) yaklaşımı, ters çözüm, ve Yapay Sinir Ağı (ANN) yöntemi olmak üzere üç yöntem kullanılmaktadır. Başlangıçta ötelenme serbestlikleri üzerine kurulan yaklaşımlar bir yapının gerçek davranışını daha iyi modelleyebilmek maksadıyla dönme serbestliklerini de içerecek şekilde Guyan statik yoğuşma prosedürü kullanılarak yaklaşık olarak basitleştirilmiş, daha sonra, sadece ilk iki en düşük eğilme modunu kullanarak ters çözüm uygulanarak gerçekleştirilen modeller sayısal ve deneysel olarak doğrulanmıştır. ANN tabanlı teknik, gerek diğer yaklaşılmalarda kat düzeyinde hasarı tahmin etmek için gerekse kat ve eleman düzeyi tespitleri için ayrı ayrı kullanılmıştır. Ağlar, en düşük eğilme modları kullanılarak eğitilmiştir. İkinci adımda, yalnızca belirlenen katlara odaklanarak hasarlı elemanları tahmin edebilmek için ANN yöntemi yardımıyla değişken sayısı etkin bir şekilde azaltılabilmektedir. Çalışmada, farklı yöntemler ve hibrit yaklaşımlar sırasıyla iki boyutlu (2D) problemden başlayarak, yüksek binayı temsilen (3D) 30 katlı bir binanın hasar tespitine kadar farklı senaryolar için adım adım geliştirilerek verilemektedir. Bu veriler ışığında düşük gürültü düzeyleri için tüm seviyelerde hasar tahminlerinin doğru bir şekilde elde edilebildiği gösterilmiştir.