Leeboard VIM Modülü

Yapısal Davranışın Sürekliliğine Dayalı Vibration–Integrity–Monitoring Yaklaşımı

Yapısal sağlık izleme (Structural Health Monitoring – SHM) sistemlerinin temel amacı, bir yapının taşıyıcı davranışını yalnızca deprem gibi ani olaylar sonrasında değil, zamana bağlı olarak izlemek ve anlamlandırmaktır. Ancak bu amaca ulaşabilmek için sensörlerden elde edilen ham ivme ve titreşim verilerinin, mühendislik açısından yorumlanabilir bir davranış modeline dönüştürülmesi gereklidir.

Leeboard sistem mimarisi içerisinde geliştirilen VIM (Vibration–Integrity–Monitoring) Modülü, bu dönüşümü sağlayan, davranış temelli ve veri odaklı bir bilimsel analiz katmanı olarak tasarlanmıştır.

Leeboard VIM Modülünün Bilimsel Yaklaşımı

VIM Modülü’nün çıkış noktası, çağdaş yapı dinamiği ve SHM literatüründe kabul gören şu temel varsayıma dayanır:

Yapısal hasar, ani bir durumdan ziyade, ölçülebilir ve izlenebilir bir davranış değişiminin sonucudur.

Bu nedenle VIM, “hasar var / yok” ikiliğine dayalı klasik alarm yaklaşımlarından bilinçli olarak ayrılır. Bunun yerine, yapının referans davranışı ile zaman içinde sergilediği dinamik tepki arasındaki farkları analiz ederek, yapısal bütünlükteki bozulmaları ortaya koymayı hedefler.

Veri Toplama ve Ön İşleme Mimarisi

Leeboard VIM Modülü, Leeboard sensör altyapısından gelen yüksek çözünürlüklü zaman serilerini çok katmanlı bir ön işleme sürecinden geçirir. Bu süreçte:

• Sensör ofsetleri ve bias etkileri giderilir

• Gürültü bileşenleri ayrıştırılır

• Zaman serileri normalize edilerek karşılaştırılabilir hale getirilir

Bu aşamanın temel amacı, farklı konum ve koşullarda elde edilen verilerin tekil ölçüm olmaktan çıkarılarak yapının küresel davranışını temsil eden bir veri setine dönüştürülmesidir.

Referans Davranış (Baseline) Tanımı

VIM Modülü’nün en kritik bileşenlerinden biri, yapıya özgü referans davranış profilinin oluşturulmasıdır. Bu profil:

• Yapının sağlıklı kabul edilen durumuna ait

• Zaman ve frekans alanında tanımlanmış

• İstatistiksel olarak karakterize edilmiş

dinamik özellikleri içerir.

Tüm sonraki analizler, bu referans davranış ile güncel ölçümler arasındaki farklar üzerinden yürütülür. Bu yaklaşım, VIM’i mutlak eşiklere dayalı sistemlerden ayıran temel unsurdur.

Zaman Alanı Davranış Analizi

Zaman alanında gerçekleştirilen analizler, yapının titreşim enerjisinin ve kararlılığının izlenmesine odaklanır. Bu kapsamda:

• RMS ve varyans değişimleri

• Enerji yoğunluğu ve dağılımı

• Titreşim sürekliliği ve kararlılığı

gibi göstergeler hesaplanır. Bu parametreler, özellikle düşük genlikli ancak süreğen davranış değişimlerini ortaya çıkarmada etkilidir.

Frekans Alanı ve Modal Davranış Analizi

VIM Modülü, yapı davranışını frekans alanında da analiz ederek modal parametrelerdeki değişimleri izler. Bu analizler:

• Doğal frekanslardaki küçük kaymalar

• Modal genlik ve enerji dağılımındaki değişimler

• Sönümleme davranışındaki evrim

üzerinden yürütülür.

Bu tür değişimler, çoğu zaman gözle fark edilemeyen rijitlik kaybı, bağlayıcı zayıflaması ve malzeme bozunması gibi hasar mekanizmalarının erken göstergeleridir.

Davranış Sapması ve Anomali Tespiti

VIM Modülü, tekil pik değerler yerine davranış sapmalarını izler. Bu sapmalar:

• Referans durumdan istatistiksel olarak anlamlı ayrışmaları

• Zamana yayılan ve tekrarlayan bozulmaları

• Yapının dinamik dengesini etkileyen eğilimleri

tanımlar.

Bu sayede sistem, geçici ve önemsiz titreşim olayları ile yapısal bütünlüğü etkileyen kalıcı davranış değişimlerini ayırt edebilir.

Yapısal Bütünlük (Integrity) Göstergeleri

VIM analizlerinin çıktıları, tekil alarmlar yerine yapısal bütünlük göstergeleri olarak ifade edilir. Bu göstergeler:

• Davranış kararlılığı

• Enerji dağılım dengesi

• Modal süreklilik

gibi kriterleri bir araya getirerek nicel bir değerlendirme sunar.

Ortaya çıkan bütünlük skorları, yapının:

• Kararlı,

• İzlenmesi gereken,

• Müdahale gerektiren

davranış bölgelerinde olup olmadığını mühendislik temelli olarak ortaya koyar.

Modüler Yapı ve Sistem Entegrasyonu

VIM Modülü’nün modüler mimarisi, farklı yapı tiplerinin farklı dinamik karakteristiklere sahip olduğu gerçeğine dayanır. Aynı analiz çekirdeği:

• Tarihi yığma yapılar

• Süper yüksek katlı binalar

• Kamu ve endüstriyel yapılar

• Altyapı sistemleri

için, yapı tipine özgü referans profilleriyle çalışabilir.

VIM, Leeboard’un üst seviye sistemleriyle (NETHAS, 9750, TIMA vb.) entegre çalışır; ancak doğrudan karar üretmez. Ürettiği bilimsel çıktılar, karar destek katmanları için nesnel ve tekrarlanabilir bir girdi sağlar.

Sonuç

Leeboard-VIM Modülü, yapı sağlığı izleme sistemlerinde sensör verisini davranış bütünlüğü perspektifiyle ele alan, hasarı bir sonuç değil bir süreç olarak değerlendiren ileri seviye bir bilimsel analiz katmanıdır. Zaman ve frekans alanında yürütülen çok boyutlu analizler sayesinde, yapısal bozulmalar erken aşamada görünür hale gelir ve karar destek sistemleri için sağlam bir mühendislik zemini oluşturulur.

Bu yaklaşım, Leeboard’un yapı güvenliğini yalnızca deprem anına odaklanan bir kontrol mekanizması olmaktan çıkararak, yapının tüm yaşam döngüsünü kapsayan çağdaş bir izleme ve değerlendirme modeline dönüştürür.