Modal Frekans Test Hizmetleri

Modal Frekans Test ve İnşaat Sektöründeki Kullanım Alanları

Köprülerde Modal Frekans Test

Köprüler, büyük açıklıklı yapılar oldukları için çevresel yükler ve trafik etkisi altında önemli dinamik davranışlar gösterir.
Modal frekans testleri, köprülerin doğal frekanslarını, mod şekillerini ve sönüm oranlarını belirler.
Bu bilgiler, köprünün rüzgar yükleri, deprem etkileri ve yoğun trafik titreşimleri altındaki davranışlarını anlamayı sağlar.

Örneğin, 1940 yılında Tacoma Narrows Köprüsü çöker.
Bu olay, rezonans fenomeninin köprüler üzerinde nasıl yıkıcı etkiler yarattığını gösterir.
Günümüzde modern köprülerde bu tür trajedileri önlemek için modal testler zorunlu hale gelir.

Köprüler hem inşa sürecinde hem de kullanım ömrü boyunca periyodik modal testlerle izlenir.
Özellikle uzun açıklıklı asma köprüler ve kablolu köprüler çevresel titreşimlere daha duyarlı olur.
Bu nedenle özel test prosedürlerine tabi tutulur.

Modal testler sırasında köprüye küçük kuvvetler uygularız.
Örneğin yaya geçişleri veya araç titreşimleri kullanılır.
Bu şekilde doğal titreşim frekansları belirlenir.
Bir köprünün doğal frekansı, trafik veya rüzgar gibi dış etkenlerin frekansı ile çakışırsa rezonans riski oluşur.
Bu tür durumlarda test sonuçlarına göre tasarım iyileştirmeleri yaparız.

Yüksek Binalar veModal Frekans Test

Yüksek yapılar, özellikle rüzgar etkisi altında sürekli titreşimler yaşar.
Bu titreşimler bina kullanıcılarının konforunu olumsuz etkiler.
Bir bina düşük frekansta büyük genlikli salınımlar gösterir.

Modal frekans testi, bu binaların doğal frekanslarını ve kritik modlarını belirler.
Bu sayede bu tür olumsuzlukların önüne geçmeyi sağlar.
Bir gökdelenin ilk doğal frekansı genellikle 0.1–1.0 Hz arasında olur.

Bu düşük frekans aralığı, insanın hissettiği salınım frekansları ile çakışırsa yapıda rahatsızlık oluşur.
Modal testler sayesinde bina tasarımını optimize ederiz.
Gerektiğinde kütle sönümleyici sistemler (TMD) entegre ederiz ve bu etkileri azaltırız.

Ayrıca deprem sonrası yüksek binaların frekans değişimlerini ölçeriz.
Olası yapısal hasarları bu şekilde tespit ederiz.
Bina doğal frekansındaki bir azalma, taşıyıcı sistemde rijitlik kaybına işaret eder.
Bu sayede modal analiz yoluyla erken teşhis yaparız ve güçlendirme çalışmaları için veri elde ederiz.

Tüneller, Yeraltı Yapıları veModal Frekans Test

Tüneller, özellikle hızlı tren hatları veya metro hatları gibi alanlarda çevresel titreşimlere maruz kalır.
Ayrıca sismik olaylardan da etkilenirler.
Modal frekans testleri, tünel kaplamalarının dinamik özelliklerini belirler.

Böylece deprem anında veya yüksek hızlı tren geçişleri sırasında tünelin davranışını önceden tahmin ederiz.
Tünel yapı elemanlarının mod şekillerini belirleriz.
Hangi bölgelerde maksimum deformasyon oluşacağını analiz ederiz.

Zeminin dinamik özellikleri ile tünel rijitliğinin uyumlu çalışıp çalışmadığını da kontrol ederiz.
Uzun tünellerde bölgesel modal testler yaparız.
Bu sayede farklı zemin türlerinde performans değişimlerini inceleriz.

Tarihi Yapılar ve Modal Frekans Test

Tarihi yapılar kültürel miras açısından korunması gereken hassas varlıklar olur.
Ancak bu yapılar zamanla çevresel etkiler, kullanım değişiklikleri ve yaşlanma nedeniyle yapısal bütünlüğünü kaybeder.

Modal frekans testleri, tarihi yapılar üzerinde hasar vermeden dinamik davranış analizi yapmayı sağlar.
Çevresel titreşimler (rüzgar, trafik, insan hareketleri) kullanarak yapının mevcut modal parametrelerini belirleriz.

Eğer belirli bir frekans değişimi veya mod şekli değişikliği tespit edersek, yapının rijitlik kaybettiğini anlarız.
Bu da içsel bir hasara işaret eder.

Bu sayede tarihi eserlerde koruma ve güçlendirme çalışmalarını bilimsel verilere dayanarak planlarız.
Örneğin, İtalya’daki tarihi Pisa Kulesi’nde çevresel titreşim ölçümleri yaparız.
Yapının eğilmesini ve taşıyıcı sistem davranışını uzun yıllar boyunca izleriz.
Gereken müdahaleleri zamanında uygularız.

Modal Frekans Testinde Kullanılan Temel Yöntemler

Deneysel Modal Analiz (EMA)

Deneysel Modal Analiz (EMA) ile yapıların dinamik özelliklerini belirleriz.
Bunun için yapıya kontrollü ve ölçülebilir kuvvet uygularız.

Bu yöntemde hem giriş kuvvetini hem de yapı tepkisini doğrudan ölçeriz.
Bu sayede giriş-çıkış arasındaki Frekans Cevap Fonksiyonları’nı (FRF) hesaplarız.

EMA, genellikle laboratuvar ortamında veya küçük-orta ölçekli yapılar üzerinde tercih edilir.
Modal çekici (darbe çekici) veya elektrodinamik sarsıcı kullanarak yapıya kuvvet uygularız.

Kuvvet spektrumunu doğrudan ölçeriz.
Yapının farklı noktalarına yerleştirdiğimiz ivmeölçerler yardımıyla yapı tepkisini kaydederiz.

EMA’nın en büyük avantajı giriş kuvvetinin tam olarak bilinmesi olur.
Bu yüzden hassas sonuçlar elde ederiz.

Ancak büyük yapılarda EMA uygulamak zordur.
Çünkü özel ekipmanlar gerekir, izinler alınır ve yüksek maliyetler ortaya çıkar.

İşletimsel Modal Analiz (OMA)

İşletimsel Modal Analiz (OMA) yöntemi ile yapıya yapay kuvvet uygulamadan çalışırız.
Sadece mevcut çevresel etkilerden kaynaklanan titreşimleri kullanarak modal parametreleri çıkarırız.

Bu yöntem özellikle büyük yapılar için uygundur.
Çünkü bu yapıların hizmet dışı kalmadan analiz edilmesi gerekir.

OMA’da yalnızca çıkış verilerini ölçeriz.
Yapı üzerindeki ivme, deplasman veya hız ölçümlerini toplarız.
Yapay bir kuvvet uygulamayız.

Trafik geçişi, rüzgar etkisi veya insan adımları gibi doğal çevresel uyarımlardan faydalanırız.
Bu titreşimleri kaydederiz.
Daha sonra gelişmiş sinyal işleme teknikleri ile analiz ederiz.

OMA genellikle büyük köprülerde, gökdelenlerde, tarihi yapılarda ve aktif tesislerde uygulanır.
Çünkü bu yapılarda yapay kuvvet uygulamak zor ve maliyetlidir.

OMA’nın dezavantajı giriş kuvvetlerini bilmememizdir.
Bu nedenle uzun süreli veri toplarız ve dikkatli veri işleme yaparız.

Ancak modern algoritmalar (FDD, SSI) sayesinde yüksek doğrulukta modal parametreler elde ederiz.

Modal Frekans Testinde Kullanılan Cihazlar ve Ekipmanlar

Uyarıcılar

Modal testlerin başarısı için uygun uyarıcı sistemler seçeriz.
Deneysel Modal Analiz için yapıya doğrudan kontrollü kuvvet uygularız.

Başlıca ekipmanlar:
• Modal Çekici (Instrumented Hammer): Küçük ve orta ölçekli yapılar için kullanırız.
Ucu kuvvet sensörü içerir. Yapıya kısa süreli bir darbe uygularız.

• Elektrodinamik Sarsıcılar (Shaker Systems): Büyük yapılarda kullanırız.
Sinüzoidal veya rastgele kuvvetler uygularız.

• Hidrolik Aktüatörler: Özellikle ağır yükler taşıyan büyük yapılar için tercih ederiz.

Uyarıcı seçerken yapının büyüklüğünü, hedeflenen frekans aralığını ve erişim imkanlarını dikkate alırız.

İvmeölçerler

Modal testlerde yapının tepkisini ölçmek için hassas ivmeölçerler kullanırız.

Başlıca türleri:
• Piezoelektrik İvmeölçerler: Yüksek hassasiyet ve geniş frekans aralığı sunar.
• MEMS İvmeölçerler: Daha uygun maliyetlidir. Geniş alanlı ölçüm ağlarında kullanırız.
• Kablosuz İvmeölçerler: Kurulum süresini kısaltır. Ancak veri senkronizasyonu ve batarya ömrüne dikkat ederiz.

İvmeölçer seçerken ölçülecek frekans bandını ve dinamik aralığı göz önünde bulundururuz.

Veri Toplama Sistemleri (DAQ)

Modal testlerde çok sayıda sensörden gelen verileri senkronize şekilde toplarız.

Başlıca sistemler:
• Çok Kanallı DAQ Cihazları: 8, 16, 32 veya daha fazla kanalı destekler.
• Yüksek Örnekleme Hızlı Sistemler: Yüksek frekanslı verileri doğru yakalar.
• Gürültü Önleyici Özellikler: Çevresel parazitleri azaltır.
• Kablosuz Veri Toplama: Kablo karmaşasını azaltır.

Veri toplama sistemlerinin kalibrasyonuna ve senkronizasyonuna dikkat ederiz.
Çünkü modal testlerin doğruluğu buna bağlıdır.

Analiz Yazılımları

Modal verileri topladıktan sonra gelişmiş analiz yazılımları kullanırız.

Başlıca yöntemler:
• Frekans Domain Decomposition (FDD): Frekans spektrumu üzerinden mod şekillerini çıkarırız.
• Stokastik Altuzay Tanımlama (SSI): Zaman alanı verilerini kullanarak modal parametreleri belirleriz.
• Modal Assurance Criterion (MAC): Mod şekillerinin benzerliklerini kontrol ederiz.

Popüler yazılımlar arasında ARTeMIS Modal, LMS Test.Lab ve Dewesoft Modal Analysis modülü bulunur.

Dünya Genelinde Modal Frekans Test Hizmeti Sunan Önde Gelen Firmalar

ATA Engineering (ABD)

ATA Engineering, havacılık, uzay, otomotiv ve inşaat sektörlerinde ileri düzey modal test hizmetleri sunar.
Özellikle büyük ölçekli yapılarda yüzlerce kanal veri toplama sistemi kullanırız.
Deneysel modal analiz, çevresel titreşim testleri ve operasyonel modal analiz konularında uzmanlaşırız.
Ayrıca yapısal model güncellemeleri ve titreşim izolasyonu çözümleri de sunarız.

Polytec (Almanya)

Polytec, lazer Doppler vibrometre teknolojilerinde dünya lideri olur.
RoboVib sistemi ile yapılar üzerinde temas etmeden hassas titreşim ölçümleri yaparız.
Bu teknoloji, tarihi yapılar ve hassas prototipler için idealdir.
Polytec, Almanya merkezlidir ve ABD ile Japonya’da da hizmet verir.

Crystal Instruments (ABD)

Crystal Instruments, gelişmiş veri toplama donanımları ve analiz yazılımları üretir.
EDM Modal platformu ile laboratuvar ve saha testlerini kolaylaştırırız.
Ayrıca saha destek hizmetleri sunarız ve müşterilere danışmanlık veririz.

Sensequake (Kanada)

Sensequake, şehir içi yapılar ve tarihi binalar için çevresel titreşim analizleri yapar.
Geliştirdiği 3D-SAM yazılımı sayesinde bina modeline ihtiyaç duymadan analiz yaparız.
Düşük bütçeli projelerden büyük altyapı yatırımlarına kadar hizmet veririz.

---

Modal Frekans Testi Hizmetlerinde Maliyetler

Maliyeti Etkileyen Faktörler

Modal frekans testlerinde maliyet birçok değişkene bağlıdır.
Başlıca faktörler:
• Yapının büyüklüğü ve karmaşıklığı
• Uygulanan test yöntemi (OMA mı EMA mı)
• Kullanılan sensör ve donanım sayısı
• Test süresi
• Veri analizi derinliği
• Saha koşulları ve erişim zorlukları

Ortalama Fiyat Aralıkları

• Küçük yapılar: $5.000 – $15.000
• Orta ölçekli yapılar: $20.000 – $60.000
• Büyük yapılar: $80.000 – $200.000+
• Sürekli izleme sistemleri: $100.000+ (Başlangıç maliyeti) + yıllık bakım masrafı

---

Modal Frekans Testlerinde Dikkate Alınan Uluslararası Standartlar

ISO 14963:2003 – Köprülerin Dinamik Testleri

ISO 14963 standardı köprülerin dinamik özelliklerini belirlemek için uygulanan yöntemleri tarif eder.
Ölçüm cihazlarının yerleşimi, veri toplama frekansı ve raporlama standartlarını belirtir.

ISO 4866:2010 – Yapı Titreşimlerinin Ölçümü ve Değerlendirilmesi

ISO 4866 standardı çevresel kaynaklardan gelen titreşimlerin yapıya etkisini değerlendirir.
Özellikle tarihi binalar ve hassas yapılar için önemlidir.

ISO 10137:2007 – İnsan Konforu için Binalarda Titreşim Değerlendirmesi

Bu standart, yüksek binalarda ve ofislerde kullanıcı konforu için titreşim sınırlarını tanımlar.

ASTM Standartları

ASTM E1876, malzemelerin rezonans frekansı testleri için kullanılır.
>ASTM E336, yapı bileşenlerinin çevresel etkiler karşısındaki davranışını inceler.

Eurocode Standartları

Eurocode 1 ve Eurocode 8, Avrupa Birliği’nde yapıların dinamik yükler altındaki davranışlarını tarif eder.
Özellikle deprem güvenliği için gerçek frekans değerlerinin kullanımını zorunlu kılar.

---

Sonuç

Modal frekans testleri, modern yapı mühendisliğinin vazgeçilmez bir parçası haline gelir.
Yapıların dinamik davranışlarını doğru bir şekilde anlamak güvenlik açısından kritik olur.
İster yeni bir gökdelen, ister tarihi bir köprü, isterse metro tüneli olsun, modal testler her zaman yapı güvenliğini artırır.

Modal frekans testleri sayesinde:
• Yapıların tasarım modellerini doğrularız
• Rezonans risklerini belirleriz
• Hasar tespitleri ve sağlık izlemeleri yaparız
• İnsan konforu kriterlerini sağlarız

Gelişen teknolojiyle kablosuz sensör ağları, otomatik veri işleme sistemleri ve yapay zeka destekli analiz yöntemleri kullanırız.
Böylece modal testleri daha hızlı ve daha doğru şekilde uygularız.
Gelecekte modal testlerin tüm büyük yapı projelerinde standart uygulama haline gelmesini bekleriz.

Daha fazla bilgi almak ve bizimle iletişime geçmek için burayı tıklayınız.