Yapı Sağlığı İzleme (SHM), farklı tür malzeme ve taşıyıcı sisteme sahip mühendislik yapılarının yapısal davranışlarının deneysel yöntemler ile birlikte sürekli izlenmesi, kontrol edilmesi, oluşabilecek değişimler göz önünde bulundurularak hasar tespiti yapılması esasına dayanan ve son yıllarda inşaat mühendisliği alanında yaygın kullanım alanı bulan bir yöntemdir. Yapı Sağlığı İzlenmesi ile yapıların mevcut durumları tespit edilerek yapısal davranış özelliklerinin belirlenmesi, yapının 7/24 izlenmesi ile yapının yaşlanma ve dış etkenlere bağlı olarak yapıda oluşacak hasarların önceden tespiti ve erken uyarı sistemi ile yapıya acil müdahale edilmesi sağlanmaktadır. SHM sistemleri gitgide yapı tasarımının gerekli bir parçası olarak yapısal tasarım aşamasına daha fazla entegre edilmeye başlamıştır. Her SHM sistemi belirli izleme amaçları için özel olarak tasarlanmış ve yapılara uyarlanmaktadır. Yapıya özgü davranışların iyi belirlenerek yapı için en uygun izleme sistemlerinin (yer değiştirme, ivmeölçer, straingage, basınçölçer, ısı ölçer vb.) belirlenen lokasyonlara yerleştirilmesi büyük önem taşımaktadır.

Üniversitemiz bünyesinde kurulan Yapı Sağlığı İzleme Laboratuvarı’nda hem eleman bazlı (kolon, kiriş, duvar elamanlar veya ahşap, beton ve çelik numuneler vb.) hem de sistem/yapı bazlı (ölçekli çerçeve sistemleri, köprü, baraj, bina, cami, minare vb.) modellerde deneysel çalışmalar yürütülmektedir.

Deneysel Modal Analiz Yöntemi

Mühendislik yapılarının yapısal davranışlarının ve mevcut durum özelliklerinin gerçeğe en yakın olacak şekilde deneysel yöntemler ile belirlenmesinde, Deneysel Modal Analiz Yöntemi kullanılmaktadır. Bu yöntem, son 20-30 yılda dünya literatüründe oldukça sık kullanım alanı bulmakla beraber, 2007 yılında kabul edilen 106M038 kodlu TÜBİTAK projesi (Yapısal Hasarların Deneysel ve Operasyonal Modal Analiz Yöntemleriyle Belirlenmesi) ile birlikte Deneysel Modal Analiz ölçüm sistemi Karadeniz Teknik Üniversitesi bünyesine kazandırılmıştır. Deneysel Modal Analiz yöntemi kullanılarak gerçekleştirilen ölçümlerde en önemli nokta, seçilen yapının tipine ve frekans aralığına göre belirlenen ivmeölçerlerdir. İvmeölçerler yerleştirildikleri yapıdaki titreşimleri ölçmek için kullanılmaktadırlar. KTÜ Yapı Sağlığı İzleme Laboratuvarı bünyesinde bulunan B&K (Brüel & Kjær), Sara, ve TDG (Teknik Destek Grup) firmalarına ait farklı hassasiyete sahip 48 adet ivmeölçerler, verinin toplamasını sağlayan veri toplama üniteleri, ivmeölçerden gelen sinyallerin işlendiği yazılımlar, veri iletimini sağlayan kablolar bulunmaktadır. Uygun lokasyonlara yerleştirilen sensörlerden elde edilen verilerin sınıflanması, işlenmesi ve depolanması dahil komplike tüm iş adımları laboratuvar ekipmanlarımız aracılığı ile periyodik ya da sürekli olarak gerçekleştirilebilmektedir.

Sarsma Masası Deneyleri

Sarsma Masası deneylerinde laboratuvar ortamında belirli ölçeklerde inşa edilen yapılar, temel periyodları dikkate alınarak oluşturulan hafif şiddetli, orta şiddetli ve şiddetli depremlere göre sarsılmakta ve yapısal davranışları belirlenmektedir.

Karadeniz Teknik Üniversitesi Yapı Sağlığı İzleme Laboratuvarı’nda 4mx4m (Türkiye’nin en kapasiteli sarsma masası) ve 0.5mx0.5m kapasiteli iki adet sarsma masası bulunmaktadır.

Sarsma masası deneyleri; yapıların gerçek davranışlarının belirlenmesinde, uygun onarım-güçlendirme yöntemlerine karar verilmesinde, yönetmeliklerdeki kriterlerin değerlendirilip ileriye dönük farklı kriterlerin geliştirilmesi ve patent çalışmalarının hızlandırılmasında, çözümlenmesi çok zor olan matematiksel problemlere farklı bir bakış açısı getirilmesinde kullanılabilmektedir.

Yangın ve Yüksek Sıcaklık Deneyleri

Mühendislik yapıları, kullanım ömürleri boyunca yangın vb. nedenlerden dolayı yüksek sıcaklık etkilerine maruz kalabilmekte ve dayanımlarını önemli ölçülerde kaybedebilmektedir. Bu durum yapıların yüksek sıcaklık etkileri altındaki yapısal davranışlarının değerlendirilmesi gerektiğini ortaya koymaktadır. Göçme meydana gelmemiş ise, yapısal hasar durumu ve yapının kullanımına devam edilip edilmemesi kararı oldukça önemlidir. Çünkü taşıyıcı sistem elemanlarının dayanım ve rijitliklerinde belirli bir derecede azalmaların olduğu açıktır. Yüksek sıcaklık etkisine maruz kalan bir yapıda meydana gelen rijitlik ve dayanım kaybı düzeyinin belirlenmesi, bu kayıpların yapı sağlığı açısından önem derecesinin değerlendirilmesi ve bunlara bağlı olarak yıkım veya onarım-güçlendirmeye karar verilmesi için sonlu eleman analizleri yaygın olarak kullanılmaktadır. Bunun yanında, yerinde ve/veya laboratuvar ortamında tahribatlı ve tahribatsız deneylerin yapılması ve elde edilen sonuçların sayısal değerlerle karşılaştırması konusu da yaygın çalışma alanı bulmaya başlamıştır. Bu kapsamda, yangın ve/veya benzeri yüksek sıcaklık etkilerinden dolayı oluşacak dinamik karakteristik değişimlerinin hızlı bir şekilde belirlenmesi, hasar tahminlerinin yapılması ve rijitlik değişimlerine bağlı kullanım durumunun tespit edilmesi için çalışmalar gerçekleştirilmektedir. 

Laboratuvar İş Sağlığı ve Güvenliği Beyan Formu

Deneysel Modal Analiz Testleri: Ölçekli laboratuvar modelleri ve gerçek yapıların dinamik karakteristiklerini (frekans değerleri, sönüm oranları ve mod şekilleri) hasarsız deneysel yöntemler ile belirlemek amacıyla Çevresel ve Zorlanmış Deneysel Modal Analiz Testleri (10V/g hassasiyete sahip kablolu ve kablosuz ivmeölçer, sarsıcılar ile) gerçekleştirilebilmektedir.

Yangın Fırını Testleri: Yangın veya yüksek sıcaklık etkilerine maruz kalan yapıların yapısal davranışlarının değerlendirilmesi amacıyla 2x1.5x2m (en x boy x yükseklik) boyutlarında, 6m³ kapasiteli ve maksimum sıcaklığı 1200^oC olan araba tabanlı fırın hizmet vermektedir. Ayrıca birçok sanayi ürünü ve malzemelerin yangın ve sıcaklık testleri yapılmakta ve tavlama, gerilim giderme, dövme öncesi ısıtma, normalizasyon, temperleme vb. gibi birçok sanayi uygulamalarında kullanılmaktadır.

Sarsma Masası Testleri: 4mx4m boyutlarında tek eksen doğrultusunda hareket edebilen, 628mm/sn hıza çıkabilen ve +/-40cm yer değiştirme yapabilen, 0.1-50Hz frekans aralığında çalışan ve 2000kNm devrilme momentine direnebilen, tek eksende 500kN dinamik yatay kuvvet kapasiteli ve 350kN düşey yük kapasitesine sahip sarsma masası ile ölçekli tüm yapıların ve zeminlerin gerçek deprem kayıtları altında yapısal davranışları simüle edilebilmektedir. Test edilen yapılar sonlu eleman model analizleri ile de bilgisayar ortamında desteklenmektedir. Ayrıca kullanım ömrü boyunca karşılaşacağı farklı şekillerde çevrimlere sahip titreşimlere maruz her türlü makine, alet ve eşyaların yaşam döngüsü boyunca karşılaşacağı titreşimlerin hızlandırılmış şekilde uygulanması sonucu beklenen ömür değerine kadar hasara uğrayıp uğramayacağının testleri gerçekleştirilebilmektedir.

Ayrıca Yapı Sağlığı İzleme Laboratuvarı bünyesinde standart olarak 0.5x0.5m büyüklüğünde ve tek eksenli bir sarsma masası da bulunmaktadır. Bu masa, kendi yazılımı içerisinde kaydı bulunan depremleri, sinüs ve üçgen gibi tanımlı harmonik dalgaları veya kullanıcının tanımlayacağı herhangi bir ivme yol zaman grafiğini üzerindeki modele belirtildiği doğrultuda veri kaybı olmadan uygulayabilmektedir. Çoğunlukla eğitim amaçlı olarak kullanılmakta olup, küçük ölçekli yapı mekaniği, deprem, zemin ve jeolojik testleri gerçekleştirmek amacıyla ya da ivmeölçer ve titreşim sensörlerinin kalibrasyonu amacıyla da kullanılmaktadır.

Tüm videolara Youtube kanalımızdan ulaşabilirsiniz.