SAKARYA ÜNiVERSiTESi
FEN BiLiMLERi ENSTiTÜSÜ DERGiSi CiLT
7
SAYI
2
ISSN
Temmuz 2003
1301-4048
•
iÇiNDEKiLER
Bir Sanayi Tesisinde Kojenerasyon ve Atık Isı Geri Kazanımının incelenmesi AÇiçek, iEkmekçi, HRGüven. ..
.....
... ... .
. 1
Aşağı Sakarya Nehrinde Akım Değişimlerinin incelenmesi LSaltabaş, S.lş1k M Şaşal, E Doğan .
. ......... ..
.. ..... 9
17 Ağustos1999 Depreminde, Adapazarı'nda Yıkılmış Betonarme Binaların Proje Hataları M E/mas, H. Haroğlu . ...... 16 . .
Betonarme Yapıların Güçlendirme Teknikleri M E/mas, H.Çal1şkan
.25
Bilgisayar Kontrollü Serbest Düşme Deney Sisteminin Tasarımı D.Akgün,
i Çankaya
. .
.
. . . . . . . . . . . . . . . . . .
.
. . . .
.......... ....
......................
.... 31
..........
Bir Fazlı Seri Kompanzasyonlu Tesis Tasarımı ve Analizleri M Ay, Y.Göncüoğlu, N ins
. . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . .
.
. . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . .
. . . .
. . . . . .
. .
. . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . .
37
. . . . . . .
44
. . . . . . . . . . . .
Bir Yapay Sinir Ağı Modeli ile imza Tanıma ZDemir. S. Cikoğlu, F. Temurtaş, N Yumuşak ..
. . . .
· · · · · · · · · · · · · · · · · ·
Çift Çift Sm izetoplarının B(E2, J-+J+2) Değerlerinin Genelleştirilmiş Nükleer Modelle incelenmesi F.Ertugra/, Ö. Yamk, RAkkaya
..... 49
.
Çok Seviyeli Kaskad inverterlerde SPWM Tekniğinin Kullanımı S. Tuncer, Y Tatar
. . . . . . .
. 56 .
Çok Yanıtlı Taguchi Deneysel Tasarım Metodu ve Alüminyum Sanayinde Bir Uygulama M Ferah
........... .. .. . 61
. .
Deprem Kuvveti Altındaki Binalarda Perde Enkesit Değişiminin Kesme Kuvveti Dağılımına Etkisi H.Kasap, TÖzgür ..
......... .......... 70
Design Optimization of Mechanical Systems using Genetic Algorithms H.Saruhan,
i Uygur
.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . .. . . .. . ...... .. . .. 77
Difenhidramin Hidroklorür'ün Yük Transfer Komplekslerinin incelenmesi F Ökten, M Ars/an. H. Duymuş, M Küçükislamoğlu .
...
.
Düşey de Düzensiz Binalarda Temel Yalıtım Uygulaması Ş.Oemircan
..
85
........ 92
Düz Dişlilerde Dişdibi Gerilmelerinin incelenmesi F.Ural, M Öz soy. V. Uçar
.
. .
.
. . . . . . . . . . . .
100
Etiai171-SiC-Grafit Hibrit Metal Matriksli Kompozitlerin Üretimi ve Mikroyapısı AM Azak/1. S.Aslan, H.Akbulut. C.Bindal
......................... ...... 104
GSM Sinyallerinin IP Omurgası Üzerinden Taşınması (SS7 Over IP-NetteSS7) ÇN Tülü, ADem1Tko/ ..
.
. ... ......... . ... .......... ............................. . . 110
Hücresel Sistemler L Gökrem, AFerikoğlu ...............
....... 115
.
idempotent Matrislerle ilgili Bazı Rank Eşitlikleri H.Uysal, H. Özdemir .
..... 121
ikili Arama Ağaçlarında Düğümlere Hızlı Ulaşmak için Bir Yöntem ve Gerçeklenmesi iAte ş, N Yumuşak
.
.
.
ince Kum Oranının Zeminierin Kıvam Limitlerine Etkisi B. Soysal
....
125
.......... 129
Perdeli-Çerçeveli Sekiz Katlı Bir Sistemde Perde Kalınlığının Değişmesinin Perdeler ve Kolonlar Arasındaki Kesme Kuvveti Dağılımına Etkisi H.Kasap, /Kolay .
izolatör Kayıplarının Modellenmesi N. Güneş . . Kaçak Akım Koruma Cihaziarı Y Y1/maz. Ş Öz bey
...
.... ...... ..... 132 . ......139 142
SAKARYA ÜNiVERSiTESi FEN BiLiMLERi ENSTiTÜSÜ DERGiSi CiLT7
Temmuz 2003
SAYI2
Sahibi:
Prof Dr. Mel7177ef
Edit ö r :
Prof Dr. Osrnar1
ISSN
:
1301-4048
0Lırn7at7
Çerez ci Y. Doç. Dr. S. Ca11 Ktırt7az
Bu Say1cfakJ •
Yay1n Inceleme
Kurulu:
Ptof Ot /,,111J!I Ç[ı/11 f'tof Or 1 !orun Taşk111 Prof 01 E 1 ol En11 e P1of Lutf1 SaltaiJaş Prof Ot Ertan Yantkoğlu Prof Or Cunıa B11ıdal Ptof Ot All Ostnan Ayd1n Ptof Dr Alunet Apay Prof H arncil Anka n .
.
Prof. Dr lfJrahirn Oz sert Prof Dr Fehirn F1nd1k Doç Dr Hiiseyin Ek1z Doç Dr Bule nt Şengot Lir Y Doç Dr Can Karavul
Prof Dr Osrnan Çerezc1 Ptof. Or Abdullah Y1ld1z Ptof Vulıdetflfı Sev1nç Prof Dr 1 Ayhan Şengil Prof Ot Zafer Z1ya OztOrk (TUBiTAK) Prof Ad1/ Alt1ndal Prof. Dr Ken?a/ettlf7 Y1frnaz Doç. Dr Hasan Arman Doç Dr. HLiseyin Murat TOtLif7CLi Doç. Dr Uğur Arifoğlu Doç. Dr. Abdullah Ferikoğlu Y . Doç. Dr. HOseyin Kasap Y.Doç.Dr Bayram Topa/ Y.Doç Dr.Hal!t Yaşar Y Doç Dr Ayhan Ozden1ir Y. Doç.Dr. Sabahattin lş1k Y Doç. Dr Ekrem BOyLikkaya Y Doç Dr Feyzullah Ten1urtaş Y Doç.Dr lbrahim Ozçelik Y. Doç. Dr. Yllrnaz Uyaroğlu Y. Doç Dr. Sak1p Köksal
Y Doç. O 1 1 br ah1111 O kur
Genel Yay1n Yönetmeni Fatn1a Ayd1n
Yaztşma Adresi: SAÜ Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi Esentepe Kampusü 54040 Sakarya Tel & Fax e-posta·
(+90-264) 346 03 14
ckurnaz@sakarYa.edu.tr, fatmaa@sakarya.edu.tr
http.//www. fbe.sakarya.edu. tr SAÜ Fen Bilimlerı Enstitüsü Dergisi yılda 2 veya 3 kez yayınlanır.
Temmuz 20031 Sakarya
Bask• ve Cilt SAKARYA KlTABEVi
Tel.: O (264) 282 20 35 Fa�s.: O (264) 281 21 91 Çark Caddesi Kundakçıoğtu ı,h. No. 24 ADAPAZARI
SAKARYA ÜNiVERSiTESi FEN BiLiMLERi ENSTiTÜSÜ DERGiSi ISSN.
Temmuz 2003
SAYI2
CiLT 7
1301-4048
IÇINDEKILER •
•
•
i.EI<nJ&I<ç;,
Bir Sanayi Tesısinde Kojenerasyon ve Atık Isı Geri Kazanırnının incelenınesi A Çiçek.
f-I.R GOvet1 . .. . .
.
Aşağı Sakarya NehrindeAkın1 Değişinılerınin incelenmesi L. Saltaba ş. S.lştk M. Şaşal E. Doğan . . . . .. .
. .
. . . .. ... ... 9-15
17 Ağustos 1999 Depreminde, Adapazarı'nda Yakılmış Botonanne� Binaların Proje Hatalan M.E.fn18S, H Haroglu Betonanne Yapıların Güçlendirme Teknikleri M E/mAs, H. Ça!Jşl<an .
.
.
.
.
.
.
..
.
.
.
. .
.
..
' . . .
. .
.
.
.
.
'
.
.
.
•
•
Bi ı g ısayar K onlroll i.J Serbest Düşme De ney Sistemi ni n Ta sa rı m ı D Al<aDn. /. Çankaya .... . . . .
S.Cikoğlu,
Bir Yapay Sinir Ağı Modeli ıle iınza Tanama l Ocrrur,
Iris ..
Çift Çift
Sın
izotoplarının B(E2, J
F.i-rt:;grEu () Yantl< R
;\J<I<Aya
J
t-2)
•
•
•
•
•
•
•
•
•
1
•
o
.25-30
• • • • •
•
.. .. ... 3 7-43
.. . .. . . . .. . . ..
.......
F. Temurtaş, N. Yumuşak
•
•
16-24
. . .. . ................ 31-36
.
Bir Fazlt Seri Komparızasyonlu Tesis Ta�arımı veAnalizleri M.Ay, Y Gonciioğlu. N
•
•
•
•
• •
•
•
o
o
•
•
•
• •
'
44-48
o
o
•
j
Değerlerinin Genelleştirilmiş Nükleer Modelle incelcnınesi •
o
o • •
•
• •
o
• •
1 o
•
•
•
'
1
•
•
.
•
•
•
. . .
o •
•
•
•
Çok Seviyeli Kdsknd lnverterlcrdc SPWM TekniğininKullanınllS Tuncet, Y Tata1
.
.
•
t
61-69
Deprenı Kuvveti Altındaki Binalarda Perde Enkesit Değişiminin Kesme Kuvveti Dagtlırnına Etkısi .
.
.
. ..
.
. .
.
. .. .
. .. . . ....
.
.
.
.
.
.
.
.
.
... .. . . . . . . . . .
.
.
.
.
.
. .. .
.
.
. . .
. ..
.. . .
.
49-55 56-60
.
.
.
•
Çok Yanıtlı Taguchi Deney sel Tasanın Metodu ve Alüminy urn Sanayinde Bir Uygulaına M f-ett:ıfı
H.!<asar>. T OzgLif .
1-8
. .
.
..
.
..
. .
.
..
.
.
Design Optin1ızation of Mechanical Systerns using Genetic Algorithms H .Saruhan. 1 Uygur ...
.
70-76 77-84
Difenhidraınin Hidroklorur'i.ın Yük Transfer Komplekslerinin Incelenmesi
. .
......... ..... .
F 0/,tefl, NI 4t� lan. 1 !.OuynHIŞ, Pll KıiçOI\fSicınıo(Jiu ..............
Dü�eydc Dl.lzensız Sınalarda Tcnlel YaJıtını Uygulanıası Ş Oen;ircan ..
M.Ozsoy.
Düz Dişlilerde Dışdibi Geriln1elerinin incelennıesi F.Ural, Etial
171-SıC-Grafit
85-91
.
.
..
.
V Uça:
.
.. . . .
.
.
.
.
.. .
. . . . .
.
.
.
.
•
•
•
•
..
•
•
•
•
•
1
o
• • •
.. 92-99
. .... 100-1 03
.. .. . .. .. .. ... ...
.
.
•
o
•
Hibrit Metal Matriksli Kompozitlerirı Üretimi ve Mikroyapısı
11 P/1 Azakir S.1�Siı:ın fi.AJ<bulut. C.BJuciDI
.
.
. .
.
.
. . . . . . . . . .
.
.
. . . . . .
.
. . . . . . . . .
. .
.
. .
.
. .
. .
.
. .
GSM Sinyallerinin IP Ornurgası Üzerinden Taşınınası (SS7 Over IP-NetteSS7) . . . ...... .x)- lu ...... Hücresel Sısten1ter L.G61·aetn, 1\ Fe1i/((
.... .
-
•
•
•
•
•
•
•
•
idempotent Nıatrislerte ilgilı Bazı Rank Eşitlikteri H Uysal, H.OzdenJ!I
•
1
o
•
•
1
• • •
•
o
,
o
Ç
o
Soysal
..........
o
o
o
o
o
o
o
o
o
t
o
o
o
•
o
o
o
.
. .
• •
o
• •
•
•
o
o
o
o
.. .... 104-109
o
o
o
N Tti/u,!\ Durniii\OI .......
ikilı Ararna Ag<1çların<Ja Dugurnlere Hızlı Ulaşmak için Bir Yöntern ve Gcrçeklenn1esi Ince Kurn Oranının Zerninlerin Kıvam Limitlerine Etkisi B
o
o
•
•
o •
•
• •
i Ateş.
.
.
.
.
.
.
o
.
•
.
.
.
..
.
110-1 14
..
.
.
.
.
..
.
N Ytllnuşal<. . .. .
.
.
.
.
. .. .
. .. . ..
.
.
.
115-120
.
.
121- 7 211 125-128
'
Perdeli-ÇerçeveliSekiz Katlı Bir Sisternde Perde Kalınlığının Değişnıesinin Perdeler ve Kolonlar
Ara sındak i KesmeKuvveti Dağılımın a Etkisi /-/ Kasap, J. Kol ay fzolatbr Kay ıp!arının Modellenn1esi ,rv
Guneş
•
•
•
o
o
•
•
• o
• • • • • • •
KaçakA krın Korurna C ı hazlan Y Yt!tnaz. Ş. Öz hey...... .. . .
.
•
•
.
• •
•
•
. . .
.
•
o
•
.. .
•
1
•
.. .
•
•
•
..
•
.. .
•
.
.
•
.
. . .
.
.
.
o
.
. .
.
•
•
•
.
.
•
. . . .
o
•
•
• •
o
. .
.
•
.
.
.. . .
. ..
.
.
.
•
•
.
-
•
•
•
•
o
132-138
•
.
.
139-141
.. .... . .......... 142-146
Kontrol Alan Ağları (CAN) Kullanıla rak Step Motor Kontrol Uygularnası A Kc.uaca. H EktL A. T
Czcent
.
.. ..
..... . 146 149
�ontrollü Kirnyasal Çöktürınc Yöntemi ilc Üretilen Yüksek Voltajlı ZnO Varıstörlerın Mikroyaptsal Ozcll ikierinın lrıcelenrnesi O. YOksol, N Canikoğ/u, 11. Ö. Toplan . .. .. .. .. .. .. . ... . . . . .. . . .. ... ...... ...... 150- 153 Korona Kayıplarının Modellenrnesi S Doğan GOneş
. . . .... ...........
Matris Çevırici Kontrol Tekniklerinin Bilgisayar Orta•nındaki Benzetimi 1
•
Coşkun
•
•
•
•
o
•
• •
•
•
•
A $nyq1n
•
•
154- 158
•
. ... 159-166
Menfezlerin ProJelcndırilmesinde Kullarıılan Taşkın Hesap Metotlarının Degcrlendirilrnesi
lvl
Öztw!�
N 1\dV'I 1\ 1-f 1\ş/,cın
.
.
.
. . .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
. .
...
•f()/ 171 ..
G.Kbtçoban. M Mikrodalga ile Bitkisel Yağların Transetilasyonu ve Transbütilasyonu
l\ıltç
ıces On ldempotcncy of Linear Com bınations of Two Comm ute ldernpotent Matr . . ... . . . . . .. H Ozcienw, /t Ince M Sa rduvan . ·
. .
.
. . . .
. . .
.
.. .
. . .
.
.
.
.
·
·
·
·
175-1/7
· . .
Optik Fiber iletışim Sis temlerinin Özellikleri
G Ayciotrı�r A FeuJ<.oğlu. C Odaboş. Z BeyhcJ!J.
1
• • • • • •
•
• • • • • • • • • •
•
•
•
•
•
1
•
•
Ç e rç e vele r Arası nddkı
Perdeli-Çer çeveli S i stern l e r de Planda Perde Yerinin Degışmcsı n in Perdeler ve Kesme Kuvvetı Dağılırnma E t ki si H.kasap,
.....
O.Un/Okc1ya
18::l 1 D1
Paralel LRC Devr e s in de Radyo-Frekans (RF) Metodu ile Kay ıp Dirençlerinin lncelennıesi
YGunf..y hAf,Çdl,ay.=ı
.
.
. . .
.
.
.
.
. . . .
. . .
Rüzgar Türbinlerı nde Dinamik Kararlılık H Sakarya İlinde 17 Ağustos
1999
Sıkıştırma DökLırn Y 6 nt ern i ile B ç;,ıJil.II. C 1\ı u' ız
.
. . . . . . . . . ..
Go/ben.
.
.
.
. .
.
.
.
.. .
1\ S Ytl!naz. fı/1
.. .
.. . .
'{J/dJZ,
. . .
·
MA.
YA!çm
I�J9-204
Oepremınde Hasar Gören Yapılar Uzerine Bir Araştınna 1 llç1 ı\17
Ü re tı l e n
Tı-B Ilaveli ZA-12 Alaşırııının özelliklerinin
C Ai\tn.;l
incelenmesi .
...
Sunieti Egıtinıi Değerlerıdirn1csi
O E/doğan.
>,, r. l• -.�. , ö
Y Tamlin k. A Uzun
Tek Kat Ekranın Eşdeğer Devre Modelı Benzetimi ıl e Ekran Verinıliliğınin Karşılaştırılınası
O Poldt, S
Çonılcl<ç1 Ş Ozen,
A Y Tcşnelı .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Tıcarı Uçaklarda iklirnlendırrne Sistemi ve Konfor K.çakıt. M Ocal,
1
Taymaı
Toplarn Verinıli Yönetim Anlay ışı ilc Ekipman Verimliliğinin Artırılması S.Eşnıe, E !lhan Hasarlı Binalarda Onanın
ve
Takviye M.E::.Itnds, U Gtinoğlu
.. . .
.
. .
.
.
. .
.
.
.
.
.
Yakıt Pillerı ve Otoınobillerde Kullanılması A Gumdş, ö Donrnez. M PelÇin Yakıt Hücrc>sı TeknoloJısindc Bor Uygulaınaları A.l
Çetirn,
. ..
.
•
.
.. '
.
I.OJdu. J\ Ko/ıp .............
.
.
'
.
Yapay Ter<�til Atık Stılarının M ud ur nu Çayına T esi rl e rın i n incclenrnesı V.Sev11ıç f31-1oşsoz Yera lt ı Encqi i ıe t i rn Sısternlerınde Kalite KontrolAR Oırlemu G Ozyer ..
Bir U ni v e rs i t e Hocası N�sıl Olınalı
ve
_
i
.
.
"' I r C _, } _ •')40
1
.
.
.
'
Ondan Beklenenter (Beş Parrnakta Beş Marifet).; Ant/, ;tOğur
..
•• 1 ')f"Q ' 1
•
'-
Bir· Sanayi T(•�o,i�indl' Kojeıırr·asyon \1(' Atıl\ Isı
�ı\l, ı·cn 11ilıınk··ı l·nstıttlsiı tıcrgısı 7. ('i 1 ı. 2 ��ı� ı (.Te 111 llllll .2 (JO 3 J
Gt·ri Kazanımının inl:clcnmesi
A.(içt·k,
·siR Si\�A Yİ
l'l(SİSİNDE KOJENERASYON ve ATlK ISI •
KAZANIIVIININ INCELENl\tlESI
Abdurrahn1an
Or.et ..
-
•
•
-
GERİ
••
•
l.
..
birJc�i1� ısı güç
H.R.Giiven
Ç,IÇEK, Isınail EKMEI{ÇI, Il. luza GUVEN •
Bu � alı�nıada, hir firrna bün y es inde kuruhnası
dü�üııülen
i. Ekmel<çi,
Ç t' v riın santralı tesisi
ele
•
•
(;JRJŞ
l\adar vcriınli olacağt güstl�rilnıiş olacaktır.
'{akıt rezervlerinin azal dt ğ ı ve glohaJ rekabetın arttığı gü n ünıü r de cneıji, endüstri tesislerinin başlıca prob le ın i d i r 1\.ınaç; clektTik eneıji ih ti y ac ını karşılaınak, ürün ka litesini artı rına k ınallyet J�u nedeille endüstri giderlerini a1 a ltnıaktır. tes1slerindc bırlcşik ıs ı güç santrallerinin ku11annnı ağırlık ka7aınnışıır. Btu1ların ba�ında k oj enerasyo n gelnıcktcdir. Kısaca işletn1eciler kojenerasyonu hen1 hcın ısıyı be raberer üretebjlt11ek ı ç ı n -.:lcktı ı ği, ku lJ anınak tadırlnr.
Aahhır l(elinıelcr : Isı-Giiç ']'esisleri, Atık Isı J(ullanınu,
En e rj i
alınıp incelcıu'rek tcrn1odinaınil< analizler yapılınıştır. Bu ısı-güç ç cv riın santralindc, 5 1\11 \\ l ık
kurulu güce
'"
d üş ü nü l n1ü ş, bunun için gerekli r nıt liyct �tnalizi y ap ıl nıı � t ır
sahip bir
tesisin
kurutınası
.
Firınanın m('vcut yakıt, sıc:rık su ve top i t Hıli
nıaliyetleri sonr aki
yakıt
Böylece
1sı
artı
\e
ile
kojcnerasyon
te�is
elcktrih
elektrik
ınaliycti enerjisi
enerjisi
kuruhlul{tan
değeı·lcndirihniştir.
ihtiyacı
olan
benzer
tesisler için bu şck�Jdcki birh.\şil< ı�ı-güç santrallerinin ne
E nerji Yöııetiıııi, E nd ü stri y el '!'esisler
Abstract
lu
ıthis
study,
thcrnıodynan1ical
cconoınicaJ aııalysis have becn n1ade for
a
and
firrn that
have a Co nı bin e d Heat and Power Plant (C1Hl)) \vanted
to bt� established. I n this c� HP 5 M"' established po"ver ..
\''anted to be built and requircd cost an a lys is Juıve been n1ade for this po\YCr range.
.
,
gı d c ri
ta�arnıfiı, nihai ürün maliyetinın azalınası, rekabet gücü artışı, enetJl tenıin güvencesi artışı gibi, t.ntı� tlnıast güç nlikroekononıik yararlan olan endüstriyeJ ısı güç santrallerinin ülke ekononusi açısından yararlarını da gö:r ardL etmemek gerekir. rriirkiye, genel olarak eneıji üretinı kapasitesinin enerji ta l e b in i karşılayaınanıası nc dc n ı y le eneıj i ithal eden bi1 tllke koıH.111lll ndCl d ır r 18].
P lant) Wastc Hcat lJtiliLation, }�nergy Managcnıcnt, I n n u s tri al Facilities.
l ii rkjy e bir eneı:ji dar boğazına girnlektcdir. [>olayısıyla bu olayd8n en ağır darbeyi yiyecek olanda endüstriyel sanayi olacak ve tnaddı olarak astTonon1ik rakamlarda kayıplar söz konuc· o l n 1 ak rad ı r. Fneı:i i kesintisindeıı do1ayı üre1inıin durınan1ası için i�lennelcr attık kendi tedbirlerini Bu da kojenerasyon ile alınaya başlanıı�tır. sağlann1aktadır. f3öylece herhangi bir elektrik kesintisi söt: konusu olduğunda işletme ürelinline d�van1 edcbiln1ektedır. .t\yncJ işleterne ıçin gerekli olab i l ece k tennal eneıj i dc elde ediln1cktcdir
.1\.Çiç.ek� Salcurya Üniversitesı, Fen Bi li mleri Enstı tüsli, fvbkı ne Mühendishği Ana Biliııı Dalıı Esentepe Kuıııpüsli, Sa1\uryrL i.Ekrnel<çi,H.R.Ciiivcn; Se1karya ÜniH�rsitesi, Mühendıslik hıJ...ültesi, Ma k in u Mü hendi�liğı Böl üınü, Esentepe KarnpüsliJ S�tkarya
('evreye atıb c ak olan ısının kojenerasyon si:, tenlle r1 k�1llanılarak değerlendiriln1esi nct lc e s inde, sade c e ıs ı veya sadece elekn·ik elde etınek an1açlı yakıt y akıl ı n ası iht iy ac ı ortadan kaldırılarak elektrı k ve ısı liretim masraflarının a.laltılnıası sağlann1aktadır. Kojenerasyon sistemlerinin bilmen aşağıda özetle ye bi lcceğiıniz bir çok faydalan ınevcuttur.
Thcrmal
lıcat
quantitics
have
and been
e le c tric a l
optiınized
po,ver by
production
dea ling
\Vith
t hcrnıoecononlical vie\\'. To succeed this goaL. prescnt total costs of fucl, hot,vatcr and electricaJ povvcr of the
coınpany coanpari�ion, it can be sho\vn that cstablishing of C lll' plant for that kind of c o mp anie s is very cffective and pı·oductive. J(cy \Vords
:
Coınbined Hcat and Po\\·cr Plants (CliP
,
Sonuç
olrırak
'
'
'
Bir Sanayi Tesisinde Kojcnl'rasyon
7 .Ci lt, 2.Sayı
(Temmuz 2003)
A.Çiçe�
II. BİRLEŞİKISI-GÜÇ ÜRETİMİNİN
Y ARARLAIU
ise,
kazan1nda
Yüksek birinci] enerji kullanını v erimliliğinin sağladığı Eneıj i çevriminin tüketim yerinde gerçekleştirilmesi
sonucın1da
elektrik
enerjisi
iletim
dağıtım
ve
kayıplarının yok edilnıesi.
3.
M erkezi santraller e göre daha klsa inşaat ve devreye alma sürelerinin sağladığı hızlı elektrik enerjisi arz
4.
satışı . Üretilen yararlı ısı güç birimi başına çevreye atılan katı, sıvı ve gaz madde ınlktarının, yalnız elektrik üreten merkezi eneıj i santralı veya yalnız buhar üreten bir endüstri kazanına göre daha az olması.
5.
Sanayi
tarafından
tüketilen
elektrik
enerjisinin
az
sayıda merkezi santral yerine, dağılmış bjr şekilde endüstriyel
tüketim
yeilerinde
güvenliğe sağlayacağı katla
üretilınesinin
ulusal
Işletmenin azalan toplam enerji giderleri, ni11ai ürün düşürmeden
ınaliyetini
azaltacak,
şirketin
rekabet gücü artacaktır. 2.
3.
İşletmenin
cnerji
temin
güvencesi
olacak,
üretin1
kesintilerinin yol açtığı ziyanlar ortadan kalkacaktır. Enerji daha ucuza mal edildiğinden endüstride, hatta konutlarda kullanım için daha ucuz elektrik ve ısı enerjisi imkanı sağlar.
4.
Küçük güç ve boyutlarda inşa edilmesi nedeni ile daha
5.
Yalat türleri fazladır [ 17].
küçük ve yerel şirkerlerce de işletilebil1r.
Türkiye'deld tüm santrall�rinin toplam üretimi olan 122,6
milyar kwh'ın o/o 16'sını teşkil etınektedir. 2001 yılında ekonomik dw·gunluk nedeniyle elektrik tüketiminde, % 2,6
azalma olduğu halde, Otoprodüktör ü reti m i
,
koluntu1
sanayi
o
ihtiyacı
olan
ısı
Fabrikanın 2002 y ı ll ın ın ilk yedi aylık en�ıji tüketinı maliyetleri göz önüne alındığında enerji için ödenen ıniktar
dolardır.
754 681.18
%I O'luk kısmı elektrik kısmı
ı5ı
ise
Kullanılan
eneıj isidır,
eneıjisi
üreliını
için
yakıt
o/o67
ınaliyetlcridir.
Uu
enerjinin
ka lan <Yo90' l uk
Maliyet bazında bakıldığında bu oranlar
kullanıhnıştır.
o/u33
değerler
elektrik özelikle
fabrikada üretilmeyen elektı·ik enerjisınİn nıaliyetinin ne
kadar
yüksek
olduğunu
açısından
göstcnnck
öncnuidir.
Ele alınan tesiste 2002 değerlerine göre ilk yedi aylık
avantajı
olarak ayrı
Bu büyük bir kayıptır ve mertebcsi% 40'lara ulaşınaktadır. Bu nedenle kojcnerasyon sisteınlerinde atık gaz ısısından yararlanarak buhar üretme yoluna gidilmiştir.
ayrı
Kurulacak
kaynaklardan
günlük
karşılandığından
kojencrasyon
birçok faydası vardır.
buhar
fabrikanın
tesisinin
firnta
Bunlardan bir
açısından
kaçını
şöyle
sıralayabiliriz;
•
• •
Daha ucuz elektrik kullanın1ı ve bu sayede şirketin rekabet gücü aıtnuş olacaktır. Çok daha ucuz buhar kullanılabilecektlr. Holding şirketlerine TEDAŞ üzerinden ·1ygW1
şart] arda elek trik ene rj isi verilebilccckt ir. TEDAŞ'a elektrik satılabilecektir.
İşletnıenin enerji tenıin güvencesi olacak, üretim kesintilerinin yol açtığı ziyanlar ortadan
•
k alkac akt ır.
Yakıt türleri fazladır.
V. YA TIIUM PROJESİNİN HAZlRLANMASI Olurluluk
analizinin
planlanan
yatırımın
bölüınünde
bu
projesinin
yapılnıası
hazırlanınası
için
yapılması gereken eylenıler analiz edilnıiş ve sonuçlar heın teknik açıdan hem de mali açıdan sunulmuştur.
Tekni k açıdan; •
Sanayici elektriğini dışarıdan alnıaktan ve buhar ihtiyacını
•
da ayrı bir kazandan üretme külfetinden ve masrafından
•
kurtulmaktadır.
İşletnıenin
maliyet giderlerini artımıaktadır.
ekonomik lerizde bile başansını sürdürebilmektedir. başında, buhar türbini egzoz ıs ı s ınuı atn1osfere atılmasıdır.
gerçekleşnıiştir.
450353 k\Vh
ihtiyacı ise yaklaşık 1 O ton /h dır. Bu her iki encıjide
sayesinde
Kojenerasyon randımanınt o/o 57 ile sınırlayan nedenlerin
ihtiyacı 3
dönernde elektrik enerj isi
Otoprodüktörlük sistemi, dayandığı yüksek randınıan ve maliyet
gaz türbininin egzoz ısısJ ilc atı k ıs ı
,
olarak enerjı harcaıınıaktadır.
2000 yılında
17 milyar kwh,lık üretirn seviyesinden 1 9 nıilyar kwh'a ( %12 artış) başarısını göstermiştir. Yani yük selme üretim
ihtiyacı
için oldukça çok buhar üretiltnekte ve buna bağlı
•
2001 yılındaki 19 milyar k\vh'lık Otoprodüktör üretin1inin
düşük
elektrik
yap1lmaktadır. Fabrikada boya-apre işlenıleri yapnıak
•
III. KOJENER.\.SYONUN ÖNEJ\tİ
dolayısıyla
ile
türbini
gaz
IV. ELE ALINAN TEJ(STİL FABRİKASINlN KOJENERASYON FİZİBİIJİ'I'ESİ
•
kalitesini
I.Fkmekçi� H.R.Güven
ürctiln1ektcdir. Ele alınan tesiste, boya-apı e işlenıleri
İşletme bazında yararlar ise şunlardır 1.
sadece
karşı lanmakta
yerel veya ühal enerji kaynaklarının tasanufu. 2.
.
Fabrikanın elektrik ihtiyacı az, ısı ihtiyacı daha fazla
\1akro düzeyde yararlar :
1.
ve
Atık lsı Geri Kazanınlınan inc('h�runesi
SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi
Kapasite ana 1 izi,
Makine ve işgücü analizi, Proses seçimi inceJcnıniştir.
Yatırımın ınali olarak analizi de yapılmış ve gerekli görülen teknik
2
alt
yapıyı
kurabilnıek için gerekli
Bir Sanayi Tesisinde Kojenerasyon ve Atık Isı
SAC Fen Bilimleri Enstiti.isü Dergisi
•
Geri Kazanımının Incelenmesi
7 .Ci lt, 2.Sayı (Temmu? 2003)
A.Çiçek, İ. Ekmckçi, H.R.Güven
harcanıalar
edilerek
tespit
hesaplannuştır. Bu nıaliyctlerin kalemiere yer verilmiştir. •
g ide rl eri
Mühendislik hızmetleri
•
maliye t i hesaplanmasında ise şu yatır ımın
,
•
neticeleri
verilmiştir.
Analizler
kulla nı l nu ştı r.
yapılan analizierin
bilimse]
kull am la ra k gerçckleştirihniş ve yapılan kullamlan rap or içerisinde veriln1iştir.
Kapasite Analizi
Kojenerasyon tes isin in görünür gücü 5 MW/saat'tir. Kojeneras yon tesjsinin üretmiş olduğu enerji, ortam sıcakhğına göre değişmektedir, ortam sıcaklığı 1 5 °C kabul edilmişt ir . Kapasite analizi yapılırken aşağıdaki değerler
,
Arsa ınaliyeti, Mak ine ve do naının g iderleri Beklenmeyen giderler ele alınnuştır. ileriki bölünllerde yukarda ki konularda •
V. 3.1.
Kurulu Güç= 5MW !-!arcanacak Doğalgaz Miktarı =1574.25 nı3/h H ar can ac ak Doğalgaz Miktarı= 13774736 kcal/h H arcan acak LPG ınik ta rı 1 253.8kg/h Elde elektrik edile cek encrji=4 732kW Kazanılacak atık ısı değeri= 6157 894.7 kcal!h Doğalgaz a lt ıs ıl değeri =8750 kcal/m3 LPG alt ıs ıl değer i : 1 O 900kca1/kg = 9 600kcal /kg Motorin alt ısıl değ cıi Doğalgaz(2002Tenunuz)- 263957 TL =2952768 kw/ay Aylık elektrik ürctinu Aylık buhar üretimi= 4468052.16 kw/ay
metotlar
varsayımlar ile
=
V. 1. l'alep
Analizi
Buhar üretiminin o/cı 90.9'ni ele alınan fabrikanın, diğer kısırunı da kon1�]U fabnkalann kulJanacağı varsayılnuştır. Elde ed i l ecek c l ck lr iği n o/o 20'sinin firmanın, geriye kalan % 80'1ik kısn1ının ise TEDAŞ 'a sa tıla cağı düşünülmüştür.
V .2.
Kuruluş Y cr Scçirni
Fabrikanın n1evcut tesislerinin k u Jla n ı l acağı düşünülmüştiir.
Kurulacak tesisin
V. 3. Projenin rf eknik Analizi
gibidir.
Tablo
kojcner:.ı�yon
1. Kurulacak
LPG, mo to rin ve
ortanı sıcaklığına göre
doğalgaz ıçın kapasiteleri Tablo 9.1 deki
�ısteminin yakıt ve ortam 'itcaklığına göre pt!rfornıans dcgerleri [16)
-
-
Gaz Türbinin Kurulu Nonıinal Perfornıansa - -
----
Yer Şartlara
Yükseklik
120 nı 75 nmili10 250 nmll-IıO %60
-
, Giri.ş Boıusu Basınç Kaybı
1 E�zoz Borusu B�sı n� Kaybı
__
Bağ1J �em
-
-----
Çevre Sıcaklı�-
oc
-
Jeneratör Çıkış Gücü
Tsı
LPG'Ii Nonıinal Perfornıanslar
-
--
1 Isı Oran ı
•
..
-
-
(I-Icat Ra�--
Girişi (I -Ieat Inp u t)
i Egzoz Gazı Kütle Akış1 1 Egzoz Gazı Sı c aklı ğı ...
ı
ı 1 Çevre S ıcakhğı
Kj/kWh Kj/s
Kg/s
-
-
. .
oc
-
o
5195
11878 17141 22.0 ı 482
ıs
4668 12237 15869 20.93 486
�
25 4319 12564 15072 20.03 493
Motorinli Nominal Performanslar
o('
--
1 Jeneratör Çı kı� Gücü Isı O ra nı (Heat Rate) Isı Girişi (I-leat Input) Egzoz Gaz ı Kütle \. kı ş ı Egzoz Gazı Sıcaklığı
k\V
.
_
-
kvv
Kj/kWh Kjjs
--
Kg/s
..ı
oc
-
o
5153 1 J 926 17069 22.03 482
15 4627 12289 15794 20.96 486
35 3994 13026 14269 19.06 501
-
494
35 3907 13095 14211 19.08 502
25 4382 12460 15167 20.01 492
35 4006 12921 14378 19.05 500
25 4281 12621 15008 20.05
Doğalgazlı Non1inaJ Performanslar
Çevre S ıcakhğı
Jenera t ör Çıkış (]ücü
oc
.
Isı Oranı (Heat Rate) Isı Girişi (Heat Input) Egzoz Gazı Kütle Akışı Egzoz Gazı Sı ca klığ 1
kW
Kj/kWh
Kj/s
.
-
Kg/s
oc
o
-
5259 11795 17231 21.97 481
-
-
3
15 4732 12168 15994 20.88 486
ı
ı 1
ı
ı
ı
!
Bir Sanayi Tcsi�indt Kojent•r·usyon \'('Atık lsa
SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 7.Cilt,
•
Geri Kaı.amnunın lncelenmfsi
2.Say1 (Temmuz 2003)
A.Çiçe� i.F. knıek,·i,.
II.R.(;(J\'cn
V. 3.2. Makine Analizi Koj enerasyon tesisine ait bilgiler T'ablo 9.2 ve Tablo 9.3 de verilmiştir. Tablo 2.
Kojcnerasyon tesisine ait
Gaz Tiirbin Tipi
Gaz Türbin Yakıtları
Egzoz Sıcaklığı
.
Kg/s
--
Gaz Türbin Debisi
Gaz Türbin Buhar Uretinıi .. Fabrika Buhar Uretimi
20.88
20.93 -
486
486
1ı
ı1
'I'on/h
486
ıı
-
Ton/h
İlave Brülör Yakıt Miktan
kW
GTG Yakıt Tüketimi
kW
16 017
15 B91
Toplam Yakıt Tüketiıni
kW
16 Ol7
15 891
kW
4 732
kW
25
kW
4 707
kW
4 707
Diğer Fabrikalar
kW
-
-
Fazla/Az Elektrik
kW
-
-
GTG Elektrik lİ re timi (Büıüt)
ç Tüketim
GTG Elek trik Ü ret iıni
Fabrika l'üketimi
Elektrik Ver imliliği
Termik Vcrimlilik
· -
(N ef)
-
15 g16 15 816 4 627
-
35
35
4 633
.
4 592
-
. .
4 592
4 633
-
-
ı !
29.3
i
45.0
74.4
74.2
--
--
4 668
ı
44.7
%
Top_1am Sistem Verin1liliği
ı
-
-
-
29.5
<Yo
-
-
-
%
-
-
1ı
-
Fazla/Eksjk Buhar Miktarı
-
20.96
ıı
-
--
--
--
ıı
Ton/lı
M otorin
LPG
Doğalgaz
oc
.
°C) f 161
teknik bilgiler (çevre sıcakh�ı 15
-
29.2 45.2
..... •
74.5
-
·
·ı ab lo 3. Atık ısı kazanı performans tablosu f 161
Çevre S1�akhğı
Egzoz Gaz Sıcaklığı
oc
-
-uc
Kg/s
Egzoz Gaz Debisi Egzoz Gaz Bileşiini
-
%wt
Ar
CO ı
(Yowt
--
---
-5
o
15
479
481
486
21.97
20.88
o
0.0279
o
0.0279
0.0279
0.0279
0.0279
0.0279
0.0615
0.0615
0.0615
0.0615
0.0615
0.0615
0.1488
0.1488
.01488
.01488
.C� 488
O.7617
O. 7617
0.7617
·:-
l 22.29 o
HıO Oı
0/owt
%'Nt
0.1488
Nı
0/owt
0.7617
492
---
0.7617 0.76 ı7
40
35
25 20.01
504 .. :--- ---· 19.05 '--1 R.54
-
500
--�- -
'o
----
o
.
o
-
-
-
Buhar Akışı
Kg/h
ı 1400
11300
11000
10700
10500
10400
Buhar Basıncı
Bar
8
8
8
8
8
8
170
170
170
170
170
170
8
8
8
8
8
8
170
170
170
170
170
170
342
339
330
321
315
312
·oc
Buhar Sıcaklığı
Tank Bas1ncı l'ank Sıcaklığt
Bar
oc
Tank Bo�altma
Kg/h
Kg/h
Beslenıe Suyu Debisi
-uc Basıncı (Ekonomizör giriş) oc
Besleme Suyu Sıcaklı. (Degazör çık ı�ı} Besleme Suyu
Egzoz Gaz Sıcaklığı (�vaparator Girişi)
_
Egzoz Gaz Sıcaklığı (Ekonomizör Girişi) Egzoz Gaz Sıcaklığı (Ekonomizör Çıkışı)
oc
oc {fe
11742
ı 1639
102
102
102
9
9
479
481
486
198.5
198.5
198.46
162
162
161
--
9
11330
--·
ll 021 102 -
9
10815
-
492 .
C)
500
5 04
ı 98.24 198.11 -
159
159
-
10712 102
102
·
-
9
-
-
197.98 158
4
•
.._
Bir Sanayi Tesisinde- Kojenerasyon ve Atak lsa
SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 7 .Ci lt,
2.Sayı (Temmuz 2003)
Geri Kazanımanın incelenmesi A.Çiçek,
T 1
Yok
• t
ı
ı Y.� --- ı�---------·- l
___
ı---rı ı.
_ _
H o V•.:ı
Şekil 1.
.__
_.
_____
-
l�l
kozorıı ""'
Bu....-, or
_ .,.
u
,sı
Kojcncrasyon tcsisiıı in şematik gösteri nıi
GEREKLİHESAPLAR
Elektrik
0.5
Uretimi: KoJenerasyon sistcıninde
elektrik cnerji<:ıi üretinu için verinıi 0/o30 dolayındadır.
terk
s ah ip olduğu
Q8
eneıjisi üret imi için sistenı verimi %45%55 arasu1dadır. (Trct1len buhar miktan kullanılan yakıt ve b a sın c a bağlı olarak değişir. Buhar basıncı düştükçe baca
Atnıosfere
atılan
200°
enerj iden
bu
n1üınkündlir.
C
de
Sistenıde kullanılacak yakıt miktar
(Illv) #
--
1
sadece
4732
e
==
] 6017
4732 kW
f
elektrik
enerjisi
elde
c dilse y di
=o ..... ?95
sadt:ce
buhar
elde
edilseydi
sistemin
VC111Til� =
için);
==
•
faydalarıınak
(15
enetjisi; Qe
16017 kW
Sistenıden
civanndaclır.
Sisteınde Doğalgaz Kullanılması Duruınunda
�;evre SlCaklıği
TJ .
ik t arı da aı1ar. Atık su k azanından
gazlarının sıcaklığı
11 00():(2767.5-427.5)=716
sistemin veritni,
dönüşür. Buhar
nı
=
Sistcnl(icn
bu ısı enerjisi,
duman borulu bir atık ısı kazanında buhar enerjisine
kullanı lan buhar
kW
=
Sisten1e yakli olarak verilen enerji;
eden egzoz gazları 400-600 °C
arasındadır. Egzoz ga.1.ları nın
nztıx(hr -hg)
Elde ele ktT ik
••
Isı Üretim: l'ürbini
=
Qh
VI. KlJRlJLACAK I(OJENERASYON TESİSİ VE
atılan
.IF-�\)0. l 11. -ı1,._ t A ��
� -�
r ��------------------·
r
E"gzo:z: gaz ı
venurotör
S o ft
i.Ekmekçi, H.R.Güven
7],
°C
7160.34 16017
=
0.447
Sistenıin toplam veriıni�
574.25
17T ==
4732 + 7160.34 16017
==
O. 742 olur.
Baca gazının kütlesel debisi (nıg)= 20.88 kg/s Baca gazı evoparatör giriş sıcaklığ1 (Tv)
Baca gazı ekononıizör çıkışı
=:
Sistemde LPG Kullanılması Durumunda
486
çevre su�aklığı
(Tk)=161 °C
Sistemde kullanılacak yakıt
Besleme suyu sıcaklığı (Tg)= 102 °C
Baca gazı cvaparatör giriş
(Tç) = 1 70°C
debisi (ffib)=1 1000 kg/h
Buhara aktarılan ısı mi ktan
Sistcıne verilen eneıji
Sistemin elektrik verimliliği
(lle)= 0/o 0.295
Sisternin terınik verimliliği
Sisternin toplam verinıliliği
o c:
(Qg) =16017 kW
(Qe)== 4 732 kW
(Tv)
486
Baca gazı ekononıizör çıkışı
(Qb)=7 160.34kVI
Elde ed ıle n elekn·ik enerj i s i
(nıy)=l253 .8kglh
oc
Bulların entalpi değeri (hç)= 2 767.5 kj/kg Buharın kütlesel
°C
Baca gazının kütlesel debisi (ıng)= 20.93 kg/s
Besleme suyunun entalpi (hı;)= 427.5 kj/kg Buhar çıkış sıcaklığı
için);
(15
Besleme suyu sıcaklığL
(Tg)=
ı 02°C
Beslen1e suyunun entalpisi (hg)=427 .5 kjlkg Buhar çıkış sı c aklı ğ ı
(Tç)
= 170
°C
Buhann enta1pi değcri(hç) = 2 767.5 kj/kg
Cııt)=% 0.447
I3uhann kütlesel debisi (mb)= 1 ı 000 kg/lı
(Tir)= �lo 0.742
Buhara aktanlan ısı n1iktarı(Qb)=7160.34kW
Buhara verilen enerji;
5
Rir �a un yi Tesisinde
SA U Fen Bilinıleri Enstitüsü Dergi sı
(;l•ri
7.Cılt, 2.Sayı (Temmuz. 2003)
A.( içe� i.F.knıckçi, II.I{.Güvcn
Sisten1e veriJen ene rji
Sis t en li n topl aın veriınlilıği
(Qg)=--15891 kW
(Oc)
Elde edilen elektrik enerjisi
4 668 kW
Sistemin elektrik venınliliği
(l le)= o/tl 0.293
Sistenlin termik verimliliği
(llı)=% 0.450
Buhara verılen
mbx(hç. hg) =ll 000x(276 7.5- 427.5)
Qg
-
veriıni
,
sadeec
T] =
Q�.
c
15891
==
==
4668 k W
77.. =
1Jı
l
15891
15891
Sistemde l\ıfotorin çevre sıcaklığa için);
771·
i lse ydi
ed
yd
e dils e
i
().2 <)2
=-
l5816.8
huha ı
sadece
c lde
cdi lscyd i
sistcn1in
7160.34 =- 0.452 '7( ==15816.8
=
4627 + 7 ı 60.34 15816.8
O. 745 olur.
==
VI. l Yahram Gidc•·lcri
Projenin, aşağıda belirtilen yattrıın gıdcı le ı ı olacaktır.
= O. 7 44 olur.
Sistemde kullaıulacak yakıt miktar
(nıy)=·I 416.9
Baca gazı cvoparatör girişi
Cfv)-=-486
Baca gazı ekonoınizör çık ı şi
(Tg)-= 1 02°C
.
kg/h
Genel G1derlcr
°C
(Tk)� ı G ı °C
=-
S ıstemin elektrik verirnlHiği
( llc)=0/o O .2 9 2
100 000 $ 200 000 <i\ ·-
50 000 $
25 000 $
TOPLAM
=
An1ortisnıan
(
3 325 000
$
5 yıl ) -...: 665 000 $/bcşyıl
(Qb)--7160.34kW
(Qe)=4627 kW
$
Eneıji Bakanlığı ve 'l'EllAŞ Müsaade B e lg e si
A- Arsa M.illiyetlcri
Sisteme verilen enerji (Qg)=J 5816.8kW
Sistemin tern-llk veriınliliğı
-=
Elektrik Hattı Bedelı
2 767.5 kj/kg
Elde edilen c1ektrik eneıj ıs i
1 �O 000
Doğalgaz Hattı Bağlantısı
(n.� =11000 kg/h
Buhara aktarılan ısı ıniktarı
2 700 000 S
Buhar Hattı 13 edel i = 100 000 $
(Tç.)= 170°C
BuJıarın entalpi d�ğcri (hç)
--
Inşaat Bedeli
Besleme suyunw1 cntalpisi ( h g) = 4 27.5 kj/kg Buhar çıkış sıcaklığı
--
Santıal Bedeli
Baca gazıntn kütlesel debisi (nıg)=20.96 kg/s
Buhann kütlesi
ik encrj isi elde
sistcınin vcıiıni;
J(uJlanıhnası Duruınunda (15 °C
Besleme suyu sıcaklığı
il e n cnerj i�
Sistcınin toplanı vcriıni:
Sistenun toplam Yerin1i;
= T 17
4627
vcıinıi·,
=o.450
4668+7160.34
4627 k\V
t. le ktr
saneec
Sıstctndcn
0.293
Sistemden sadece buhar elde
7160.34
ver
=-=
sisten1in veriıni,
elektrik e n c ı:i 1 s ı elde edıl'>eydj sisternin
466R
enerjı�i� Q(:'
l5816.8 kVl
15891 kW
Sıstemden
=
==
Sistcındcn
Sisten1e yakıt olarak verilen cncıji; =
g
Sistcnıc yakıt olarak
=7160.5 kW
Qg
j i�
7160.� kW Elde elektrik
Elde elektrik eneıjisı;
·<yu 0.745
cncı
-
Buhara verilen enerji; =
(llr)
{lt>� 1111,x(hç h ) ==ll 00ct(27675--42r7.5) =
(q r )-o/o O. 744
Sistenlin ıoplan1 verimliliği
Qb
Koj<'ncı·a\yon 'H.· Atik lsa K�•z�ııununm i nrt>lrnıncsi
Mevcut fabrika arsası kullaıulacaktır. Altı ayda bir 60 000 $ bakıın nıasrafı yapılacaktır.
Dört yılda bir 670 000 $' a türbin değişiınin1 olac akt n .
(rıı)=% 0.452
Bu
6
n1asraflar
aylara
eşit
olarak
dağıtılnuştır.
Bir Sa nayi Tesisinde Kojcneras)' J)Il ve Atık Isı Geri Kazanamınm I ncelenmesi
SA U Fen Bi lin�leri Enstitüsü Oergisı
7.C11t, 2.Sayı (Temmuz 2003)
•
A.Çiçek, İ.Ekmekçi, H.R.Güven Tahlo 4.İşletn1e dönem giderleri •
GIDER
Doğa lgaz
KULLAN II\ıl
Gidcri
982 3 3 2 n13/ay
Bakun Gideri
-
Türb in Değiş i ınL
i şç i l ik
G i d e ri
Amortis tnan Girleri
rfO I• LAM
Tablo 5_j�lctn1e ·uıU:TI M •
ELEKTIUK
.
55 4 1 7 $/ay
--·�
2 499 864 . 3 $/yıl
dönem gelirleri
l(lJLLANIM
SATIŞ
Y l lJLI K
AYLIK •
•
FIYAll 2
2 952 768 k'"W/ay
6
952 768
•
GELIR
0.073 $/kw 1 2 $/Ton
kw/ay
--
6 864 Tonlay
-
TO P I A M
2 226 $/ay
-
500 $/yıl 26 709 $/yıl 665 000 $/yıl 1 67
G ELIR
·-
•
BlJ H A R
3
-
-
--
GELIIı
AYLlK GIDER Yll,LIK GIDER 1 520 6 5 5 . 3 $/yıl 1 26 7 2 1 .2 $/ay ·1 2o 000 $/yıl 1 0 000 $/ay •
1 3 958 $/ay
-··
••
0. 1 29 $/ın
--
-
•
AL I Ş FIY.ı\ Tl
•
•
8 64 Ton/ay
2 l 5 552
2 5 86 624
$/ay
$/ay
82 368 $/ny
988 4 1 6 $/ay
---
-�
.�
·
boşaltı lan
(
al ınn1 ı ş t ı
3 5 75040 -2499 8 64 . 3
teşvik
firmanın
r.)
�
belgesi
=
1 075 1 75 . 7 $/yıl
o l d u ğu n dan
%
] 6.5
s ı c ak lığına getirilmesi için
Suyu 60°C
değiştinci 50°C'ye
ve
i
1sıtı l n1akta
ve
su
b uha r
bunun için doğalgaz
vasıtasıyla
a t ık
ısıdan faydalanılarak
k a d a r 1S1ttlması mümkündür.
Kurulacak ısı eşanjörü vasıta .�ıyla geri dönüşümü
Ödeme Süresi
sağlanabilecek po tan s i ye l enerji miktarı;
Q
= Yat1rın1 f uta n 1 ( Net Kar + Arnorti sn1an)= 3 325 000 1 '
665 000 ) = 2 . 1 2 yıl � 7 7 3 . 8 Gün. F-
gitmekte
Proseslerde kul lanılan suyun, kurulacak bir ısı
$/yıl
-1
arıtmaya
depodan verilen suyw1 sıcaklığı 1 5°C c var ı d ı r .
kul ]an ı lnıa k ta clı r .
Geri Ödeıne Süresi
(897 7 7 1 .8
su
su
�uyun 60°C ci varı olıııası gerekmektedir. Fakat
vasıtasıyla
Net Kar- 1 075 1 75 .7 -- 1 77 403.9
E- Geri
Bu
sıcak
Boya ınakinelerinde proses başlarken kullanılan
N et Kar:.-= V a t ı n ının Karı -- Vergi
= 897 7 7 ı . 8
renklerde
büyük bir e ne rj i kaybı söz konusudur.
$/yıl
1 77 4 03 . 9
boyalı
oluştuıma ktadır.
Yatın ın111 }(an -: Y tl l ı k Gelir- Y ı l lık G i der
Vergi
3 5 75 040 $/ay
·-
D-Kar/Zarar Yatırımın Karı
-
(1 200 / 24) * 1 000 * (50 - 1 5) * 1 1 7 50000kcal 1 h =
=
kadar enerj i tasanufu potansiyeli söz konusudıu. Doğalgazın a l t ısı1 değeri =8750 k c a l/n13 olarak
Yatırın1 Karldığı
alunrsa,
3 2 00 m D.gaz Bir saatte = 1 7 5 0 000 1 8 7 5 0 3 B i r günde =200*24 =4800 m D.gaz ==
= "'{ıllık 0Jet Kar 1 Yatırını Tutan= 897
Yatırıın Karlıhğı
77 1 . 8 1 3 325 000
=
0.27
30
civan
yerli
ve
GERİ
yabancı
boya
nı.a ki nes i
mevcuttur. Bu boya ınakineleri, b oyan1a proseslerinin suyu ısıtarak,
soğutarak,
Şu
boya
verilerek
i şl e tn1e d e günde
ve
boşaJtılarak
1 500-2000 ton arası su tüketiln1ektedir. B u suyun 1 2 00 ton k ncta nn ı 60 °C'de gerç ek l eştirh·ler.
an
3
Bir yılda= 1 24 800* 1 2= 1 497 600 m D.gaz e der 2002 fe nıı nuz ayı doğalgaz fiyatlan dikkate a l ını rsa ; 1 ın3 doğalgaz = 263 957 TL. Bir y ı l l ık potansiye 1 enerj i tasarrufunun pa r a sa l değeri i se ( 1 497 000x263 9�7) 1 580 000)= 250 090.9 $ e der. A yrıca nıakinelere suyrm 5 0 °C de v er i l ın e si ile günde % 1o ı ıuk proses zamanının da kazamını an1anıına ge l mek te d iı'
KAZAN I M I
7
3 m D.
= 1 24800
g az
V I I . 44.TIK SU ISISININ
İ ş letn1ede
B i r ay da= 4 800 * 2 6
=
.
.
� A lJ l·en U i l ımkrı r:nstitüsü
7 .Cilt. 2 .Sayı
cr en:nıuz 2003)
Dergisi
U i r S a n a y i Tcsil\indc Kojeucı·a�yon .
...
Geri Kazanını Sisteıniuin M aliyeti
yanında
•
1 . Depo yapınıı = 1 9 763
finnalara
j ı = .3 9
n1o nta
4. Sıcak su hidroforu
==
2 6 877 $
5 . B as ı nç prosestat kontrol lü
6. Vana la r
=-
satılacak
elektrik
ve
get i risiyle
buhar
diğer
b ı rl i ktc
Yap ılan
hesaplaınalarda
yatınn:ıın
karl ı l ı k
yapı ln1ası
hc ı n
oranı
finna
görüldüğü
da
yüksekl ir. aç ıs ından
l�u
gibi
ydt ı n ı ı ı ı n
uzun
v ade d e
n1uliyetlerin düşürülebil ınesi ve n�kahct gücünün
1 9763 $
artn1ası
S 83 1 $
=
satılacak
I J . R.Güvcn
görülecektir.
$
800
TEDAŞ' a
i . F.kmekçi,
fi n nanın yı lda y ak l a şı k 1 n1ilyon d o l a r kar ettiği
$
2. Alfaloval e ş anjö r = 2 5 297 3 . Depo
Atık I s ı
Gen �ai anı mıı ım l nce l,)n mes i A.Ciçr�
K u r u l a c a k Atıl\ I s ı
\'C
.
he ın
fayda lıdır.
de
ülke
ckononıısi
a ç 1sından
7 . Boya nı:.ıkınclcn ışç i l iği ve n1alzenıesi = l l 28 l $
8. 0 300' lük nıa l ze n1c '
-=
2
x
[1]
$
G., �Tennal l)es ı g n adn ()ptinıi/a t i o n · John \V ılcy
[ 3 1 f)İNÇER, i . =
1 0 . 0 1 25 ' l ik galvani'l boru ( 1 50 ın)
1 2 . P l a s ti k boru
a 11a l y s i �
$
-5
1 64
ı 4 E l e k t rik panolan .
1 5 .Elckler
=
25,727-739
$
$
1 97 6 $
ı 976 S
·=
l 6 .Konso1 i ş ç i l ik l e r i ;;.. ı 1 8 6 S 1 7 .0 1 50,lik g a l va n i :z boru (soğuk su 72 ın) =
1 9 72 $
1 8 .Sıcak su galvaniz ızolesi = 1 976 $ TOPLAM = 1 99 56 $ eder. Amortisman
(
5 yın == 39 9 1 2 . 4 $
geri
Yatınnıın
ödeıne
süresi
=
Yatırım
tu1 an/( kar
+
amortisınan) = 1 99 562 1 =
(
2 5 0 090 .9+39 9 1 2 . 4 )
0.68H y ı l - 2 5 1 . 1 gün.
Yatırımın karhhğı Y ı l l ık kar 1 Y at ı rı ın tutarı= 2 5 0 090.9 1
ı 99 562
=
1 .25� dtr. VIII. SON UÇ
Kojcnerasyon tesisinin
kuruınıası
of ı ehcnt
Al-Muslin1 cycle
stc�.un
international J o tı ı·na 1 Of Energy
$
1 3 .Kaıml işçi l iği = 1 1 858
BOLES,
İ n e . , 1 994
and Sons, i nc . l 906
1 ı .0 1 2 5 ' h k ga l van i z boru i ş çi l i ğ i -2 057
ve
[ 2 1 BrJA�, A .. MORAN, M. , 'I'Si\'fSJ\ RC)N İ S,
2 nm1 paslanmaz ı na J zc nı c
2 057
ÇEN G E L,
Gra\v-Hill.
1o 364 $
=-
Y . .A.. . ,
M.A., "Thcnnodynanücs An F ng ı needng Approach", Mc
p asl arunaz
nun
1 O 3 64
=
9 . 0 3 00 l ük işçı liği
x
ile elektrik
enerj isinin
i
kesintısı z ve ekononuk o l ma s ı sağlanac aktır. Ayrıca te ks t l fab r ı kası nı n i ht iyac ı olan buhar cneıj isi de kojener asyon •
tarafın d a n tedarik edileçektir. Yapılan hesapla malarda da göriildüğü gibi yatınnıın karlıl ı k oranı %27 civarın dadır.
Gelir ve gider tablosundan da görüld ü ğü gibi, kojene rasyon
tesisı kuruln1ası duruınu nda fim1anı n yı ll ı k eneıji ihtiyac ı için ödedığ İ yaklaş ı k 1.5 ınilyon doları k as a s ı nda ka1ınas tnın
8
200 1
�·rhcrnıodynaınic power
plants"
R.e'>carch, \'ol
Fen Sılınıleri Eıı�t:tlisü Deıgı�i 7.Cılt,? .Sayı ( 1 ernnıu1. 2002) SAU
i nrclenmesi
AKIM
DEGİŞİM.LERİNİN iNCELENIVIESİ
SAI/l';\BAŞ, Sabahattin IŞIK., Mustafa ŞAŞAt.�, En1rah DOGA.N
lAitii Barajlar
Akım Deği&iml('rin in
I.S:ıltabaş, S.l Şik, !\1.Şaşal, E.Doğan
AŞAGI SAK.L\.RY A Nl�-:HRİNDE
Özet
Sal<aı·ya N e h rinde
Aşağ1
ve
bazı
diğer
y a p ılar
hidrolik
l. (;İH.iŞ
,
inşaatartndan sonra nehrin hidrolojisinin önemli öJçiide değişıncsin(•
olurhır.
neden
't'ukarıda
Gökçel{aya
1975 "te i�lct n ıc y c geçmesinden sonra Aşağı
baraj anın
Sakarya :\'chrindt', hidrolo.iil< özellikler\ nehir rejinıi, katı
nuıddc
taşuna
\'(.'
kapasitesi
nelırin
ınorfolojil\
yapısanda ünt•nıli değişimler meydana gelmiştir . .ı\şağı
Nl•hı�indc
Sakarya
akın1
ölçünıleri
grafiksel
olarak
de�crlendirildiğindc., nehirdc 1975 yalından sonra taşkın pik dcbilt.·rinin düştüğü nıiniınuın dehileı·in ise göriihnü�tlir. (;ök�·el<ay�t diişii�
A.yru.�a, l\atl
B ar aj ının
g()sterıniştir,
arttığı
ınadde taşınnıa nıiktarJan
işletmeye
geçmesinden
sonucunda
bunun
sonra
da
ııchir
yatağ1nda h!ızı o�·tılnıalar nıeydana gelmiştir.
Annllfı11·
kelinıeler-
mil<.tarı,
Akını
barajların
dcğişinlleri,
ınansaha
etkisi,
katı
Aşağı
n1adde Sakarya
Nrhri.
causc
--
Dan1s
and sonıc other hvdraulic structures •
chang(.'S
soınc
hydrology
of river
after
their
construction. /\ft(."'r the construction of the Gökçt:•kaya
Vt'
hidro]ojik
ol duğ u
incelen1i!;>tir
and
rnorphulo�ical
changes.
sedinı<'nt rah· and the graphicall). dise ha rges
in
Results the
\\' a t
er
The
as
hydrological
mcasurenıcnts
of
tlo\V lıave becn evaluated
show L\:nvcr
such
that
'''hile
Sakarya
flood
peak
Rivcr c.Jecreasc,
ınininHun discharges increase after 1975. Furthern1ore, sediıncnt transport rates decrcase aftcr th(�. construction of the Gökçekaya Daın. As a result of this ttıere is somc degradation in the river bed
Keywords-
FJo'''
changes,
Aşağı
çahşınada:
discharge,
downstreanı cffect of dams, Lo'''t'ı· Sakarya Rivcr.
Diğer
t araftan
Sakarya
Sakarya
Bu
j\; ehnudeki sedde ve banıj
ınşaatfarınnı, nchir akınıında \'e katı nıadde taşm1nıında
d a n <.l getırdığı
değışiınler tn..:elennıiştir.
Si\KAR'\rA NEHRİNi� ÖZELLİKLERİ Fsk1şehir'in Çifteler ilçe n ıe rkezini n 3 Il.
derelerlc o lup
doğan
beslenen
ve
daha
Sakarya
c;onra
Nehri
lll �ye
kın
birçok küçük
ülkenıizııı
önen11i
Türki yeni n kuzeybat1sında L ı lunnıakta ..
01,
tıLunluğu 51 O k n ı, genişi i ği 60-70
t op 1 anı
yer yer
varabilmcktcdir. Sakarya Neh ıi n1 n tün1 drenaj 2 alanı )5 3 I 2 knı dir. Czeriı1de kurulan barajlarla eJcktıi1
1 50
to p ra
k ları n su bnına� tnı <>ağlayan, hö lge ç a p ın d a inşaat kuınunun tern1 n ed ı ld i ğ i Sakarya :'\1 ehıi, Paınukova i lç esinin güneyindej1 Sakarya 1h topraklanna girer. Aşağ ı Sakaı·ya N e h ri nin ü r et ilen
geçtiği
,
drenaj
alanı,
areisında sedin1ent
[1].
bu
karaktcnstı k lerı nin değışnıes1ne neden o ln1uştur l8].
akarsulanndandır.
rhararteristi<'.ı
Rivcr
araştınnacı
sayıda
·
river regiınc� sedinıent transport rates,
Se:ıkıu·ya
('ok
1956 'dan bc1i büylik barajlar çalıştırılnıasnıa rağmen n c h i rdc k 1 dcğişinıler ü7crine herhangi bir inc ele rne yapılnıaTnışt1r. B un a ek olarak son 50 yı ] dn A şağı Sakarya l\ehrinden çevredeki biiyük illerin yap1 ınalzernesi k arşıla n1al, i h ti y ac ın1 için öne1nli miktarda kurn alnınıaktadır A:ynı 7an1unda 1960 1970 ytlları esnastnda Aşağı Sakarya 1\ehrindc ha71 s e ddeler 1nşaa edilmı şt i r . Tlinı bu faaliyetler Aş�1ğı Sakarya J\ehıiııin nchir
giineydoğusundan
Lower
ınansab1ndaki
N e hr i nd e
Dan1 abovc the rivcr in 1 975., sonu� c han ge s occurrcc.l on
the
n ehri n
sonra,
katı n1adde öze11iklerindc baz1 değişimierin
bilinnıektediı.
değişin1leri
nıey
Abstract
i nşnlann d n n
Barajların
Doğançay
Sakarya
ölç ü n ı
�chr1nin
tüın
tarın1sal
istas y onu ve drenaj
Karadeniz
havzasını
içerir
rab,ın k ot un da K.aradeniz' den Adap8znrı ,11a doğru 24 nı cıvannda bir artış göz lenir . 1\elıir yatağn1ın 1aban eğ i nıi her 1000 nı. 'de 0.3 m dcğışir ��hır nıan�:.ıp k ısn1ındn ha fi f nıenderesJi güzergah izler. 1956 yı lıııda (Şekıl
1)
bölgelerdeki
.
'r'ukan Saknr)a
Havi'as nda
ilk büyük baraJ olan Sarıvar
BaraJının işletnıeye açılınası, daha sonra aşağıda ba�ka bir
L.Sıılt<tbcış. S.lşık.
:Vf.Şaşal.
E Do�:ııı; Sakarya Unıvcr�itcsı.
Fakult::liı, İnŞJ<tl Müht.ıı<.lislıği BölLr·ıü. Sakarya
Mlihcndblık
büyük baraj olan Gökçekayrı Barajın1n tesis edi lnıesi 1 <)7 5 yılında ışletnıcye alnınKısı, 'r.' eni ce Barajınin in şaas ı ve nchir
yatağından
öze11iklcr1ni
kum
o lunısu?
ahnıt
Aşağı
yönde etki lenıiştlr.
Sakarya
0Jehnn1n
Aşağı Sak:ır� a Nchrinde Akını Değişimlerinin inrcknnll'si I.Saltaha�, S.l�al, :\1.�a�al, E.Oo�an
SAU F�ıı l3ilimleı i En!>titüsli Dergı<:>ı 7 ( ilt. 2.Sayı (TeınnıuL .,003)
------�-- ------ --��--- --- ·---- ·--��- -----�----� .
KARADENIZ
..
._$ile
..
K
Akçekoca......,
1
·� �
QJ oc ·-
ANADOLU
Doğançay
010YOLU
.
ANKARA-C>
Şrkil 1 Aşağı Sakc.ıya Nehı i Planı
10
Aşağı Sakarya Nelırin<lc Akım D<'ğişimlcrinin İncel4mmesi l.Saltabaş, S .I şık, \1.Şaşal, E.Doğan
SAU [·en Bilimleı i Enstitüsü Dcrgi�i 7 .Cilt, 2
Sayı (Temmuz 2003)
düLenlemiştir. Özeilikle 1972 yı h nd a Gökç ek a ya
lll. iKLiM VE NEHRİN llillROLOJİSi
Ç al ış n1a
Barajı inşaat1n1n bitmesinde n sonra A şağı Sakarya 'da Doğançay ve Bo tb aşı Akım Gözlem İ st asyo n lannda 1975 yı h sonrası akımlarda pi1< dcğcrleıin düştüğü tesp i t edilnıi ş ti r. Barajın
sahasında en yüksek ay l ı k ortalarna yağış 102.9 a
nınıile Arahk
yın da en d üş ük yağış 43.7 nıtn ile Temmuz a)'lnda gözlenmiştir. Ortalama yıllık yağış nıiktan 805.7 ınm, yıltak orta1an1a sıcaklık l4.2°C, yıllık ortala m a karla kaplı gün sa y ısı 8.6, donlu gün sayısı 23.3, sisli gün sa-yısı ise 31.9 olara k kaydedilmiştir. B ölged e rüzgar genel olarak kuzey. kuzey-doğu ve kuLey-batı yönl e rinden esınektedir. Y11lık ortalanıa kuvveili riiL.garh ( l 0.8- 17.1 m/s) gün say1sı ve
18.2
,
.
ANALİZ
Mart ayında 342.1 m3/;-; olarak tespit edilmiştir. 1975 'ten 3 sonra ise en düş ük o rtal an ı a Ağ us t os 'ta 86.3 m /s ve en
Aşağı Sak:ı-ıı·ya Nehrinde Ak1n1 Değişinllerinin N ehir ı lidrolojisiııe Etkileri
yLiksek ort a lanı a Mart'da 256.5 ın3/s bulunmuştur. D oğan ç a y d a 20 y ı hn genel aıtalaması I 975 'ten önce ve 3 s onra s1nısıyla 195.7 ve 160.5 nı /s'd1r. Minimum ak1m J d cğerlcri n1 n ortalaması 88.7'ten 63.8 nı /s'ye düşmüştür. '
Ynl<an, ()rta ve Aşağl Sakarya havzalannda inşa edilen baraJ, rc g ülatör ve sel ka p anı gibi su biriktinne yapılan
600,0
r
---
-
·
--
-
j i n ıi ni
akış
-
- ---
re
·--·-·-·--·
-
..
c: CJ) �
-
- -··--
-
-·--··
-
-·
-
-
� w 300,0 .::::! al
�
/
----
--
200,0
.
/
�
----
o-
100,0
/
//
O -
..
..
/
/
/
/ i/-
-
--
..
--
.,.r/-�. -- -0" /' �- -
-
--
.
-
-- ------ -
--
..... ----
. --
- -
--
-o--' ,.;
·
..... ......
'
'
-
..o_
'
-
\
\
\
- -----4 -
\
\
' ....--·.. -, , ' ...... '
---�-
--·
......
/
'·�..;;..---o-_ '
'
---·
.,. .. -o
-
..
-
-
-
-
- -
.. C> -
-
..
-
-
..
..
-
..
o. ..
-
-
4
3
2
-
--�
-
-
-
_
_
• •
-
•
-� v-
-----·
-
-
-
-
•
-
-
-o-
-
'
5
7
6
_______
" ...
-
AYLAR (Ekim-Eyl_ül)
.. -o : -
..- .- -t>--
8
Min-1975 Sonrast -
2 I 975 Sonı ası Doğança)
]1
�
--
..
...
9
.
'<>-----<>
----
<O' ':. -:. - <>-
10
-
-
--
-
- .. o -
11 --
- - - Min-1975 Öncesi -
Şekil
-
- � �
.....,._
- o -
Ort-1975 Sonrasi
•
'
------
'----
-
1
--
.....
- __._:: ":::- -o- - - -- o
,.;
-----·
o----
·---
-- . ..... -- ---..- ---·- -- - --·--·-·-
----
- --
-<r-
---
-
Ort-1975 Öncesi -
--
--·
......
-
-
- -----�---· �---0,0 - r-------- --
1
/
/---..._ --
_/ _ /
-
- ·--
/
-- ,.;
---
---
//
,../ -
.
/
.-...
ME 400,0
oldukça
--
-
so
'
IV .1
Nehri 'nin
girdiği esas
devreye
.,
.
Sakarya
yı1ında
'
·
Aşağı
1975
n ra sı akımlar karşı hklı olarak değerlendirilmiştir. Doğançay ve Botbaşı 'nda 1975 yı h öncesı ve sonrası aylık ortalanıa, mi n ı nı um ve n1aksnnurn akım değc rleıi Şekil 2 ve Ş ek i l 3 'de vcrihniştir. 1 975'ten önce Doğançay'da en düşük oı1alaına Ağustos ayında 61 .9 1n3/s ve en yük s ek ortalanıa Nisan ayında 247.1 m3/s'd1r. 1975'ten <>onra ise en düşük 3 ortalaına Ağustos'ta 70.3 rn /s ve en yüksek ortalama Mart ] da 170 m·!s bulunnluştur. 20 yılın genel ortalan1as1 1975'ten önce ve sonra sı ras ıyl a 136.9 ve 1 15.2 ın3/s olarak elde edilmiştır fS]. En yü k sek maksirnum akını 1975 ten önre Şubat ayı n d a 556 m"/s iken 1975 ten sonra Maıi 1 ayanda �32.4 m /s o)arak gerçekleşmiştir. Minimum akım değerlerinin ortalanıası 32.7'den 43.6 m3/s\ye yükseln1iştir. Maksin1un1 akıınların ortaJanıası 305.4 m3 ls' den 220.3 1 nı /s 'ye d ü şnüi ştür. Bot başı 'nda 1975 'ten önce en düşük 3 ort(llanıa 1\ ğustos ayında 80.6 ın /s \'C en yüksek ortalanıa
fırtınalı (>17.1 m/s) g ü nle ci n sayısı 0.8 di r S o n 30
1\'. IIİDROLO.JİK
ilc
alı narak, hesa pla rd a 197 5 yı lı önc es ı ve
içinde Yu kan, ()rta ve ı'\şağ1 S a k arya havzalannda inşa edilen baraj ve se] kap anı gibi su biriktirnıc yap 1 lan nehıin akış rejirnln1 oldukça düzenlemiştir. Ö7ellik1e 1972 yılında Gökç.ekaya Barc�jı inşaatının bitınesinden sonra, Aşağı Sakarya Ooğan � . a y ve Bot baş1 aktnı gözleın is t asyon lannda (I 975 :'lll sonrası a]\lı nla rda pik değerleıin düştüğü tespi t ed1lnıiştır. Barajın tan1 kapasite ilc 1975 yılında devreye gı rdiği esas alınarak, hesaplarda 197"-1994 yı Jlan arası akı n1la r değerlcndim1eye al ı nm1 ştır yr1l
kapasitesi
tam
--- Mak-1975 Öncesi ----
-
ıstasyonundaki Akım Değcrleıi
- <>-
Mak-1975 Sonrası
-
·
12 -
-
SA U fen Bıliınicrı Enstitüsü Dergisı 7.Cı!t. 2.Sayı
Aşağ1 Sakarya Nehrinde Akım Oeği�imlerinin incelenmesi
(Temmuz 2003)
I.Saltabaş, S.l�ıl{. 1\·l.Şaşal. F .Ooğan
çizgileri ise Şekil 5 ve Şekil 6'da vcrihniştir. Doğançayıda zamanın °/o50'sinde 113.5 m3/s'lik akım bulunnıakta ve 100
ortalaması 371 ın_,/s dcn 292.3 ın3 /s 'ye düşmüştür. Her iki istasyonda görüldüğü üzere 1975 y1hndan sonra akım değerleri düzcnlenınişt1r.Genel olarak pik değerler azalırken nıinimum değerler artınlŞtlr. Doğançay ve Botbaş1 akım gözlem istasyonlarına ait yıllık ortalama ak1mların debi gidiş çizgisi Şekil 4 'te veri I mişti r. Doğançay ve Batbaşı istasyonlanna ait Debi Süreklillk t\1aksimunı
ak1n1lann
--
600,0 .-..
t: en
("")�
§,
500,0 400,0
-
-------
-
--
--
--·
---
200,0 --- -
/
-------·
//-
/
/
/
/
/
_
--d
/
/
/
/
/
/
/
/
/
-
/
/
/
-
/
/
/
"
-- '
'
'
nı-l/s ve üzeri ak1m, zamanın% 67'sinde neh i rdc nıevcultur. Botbaşı,da ise zanıanın <yo 50's1nde, 161.3 nı3/s'lik akıtn bulunmakta ve lOO m3/s ve üzeıi ak1nı, zaınannı (1() 97'sindc nehirde nıcvcuttur. "
-
'
'
··----
/
/
w--Q"'
--
.....
_
-
-
-
.....
.....
.//
......
:;: ..:r
'
\
\
-'()
---
'
--
-
-
-
-
-
- ., .. -o- .. --,o.· ---o- -� ��If
-
-
-
,
_ ' . ..
----
-o ... �--....:...:::_ ..
-
..
..
..
...
-
--
-
'
',
-----
\
\
'
,'
'\
_ _
_
__ ___
.... '� -� v... --" '\
.......... _ - ...... --o -----o -
-
�
-
..
---
-
-
...
--
___....,.
----
-
.
-
--
\
..... ,
-
o . :
..
... -
... -
o-
-
.,.
..
...
....._
_____
_
..
.. o-
-
-
..
-o ..
..
... ..
..
..
.. ...
...
-o-
..
... .. - -o -
-- -• -.. - � - .. - .. - .. - -o
�
-+-- ---.-....----.-. .-- ---.·----ı--r----··-.-----··�----..· --�-
1
3
2
4
----
5
...
8
ı
-
-------·--------
--
--·-·
_ ....._.._...._.._
o -
Min-1975 Sonrast
1 C)75 Scwra�ı Botbaşı
--------··"----�--
--
-
ww.
10 -
---·--�
-
11
- ·--·-
- ---
12
---
--- Mak-1975 Öncesi Max-1975 Sonras1
- <>-
İstasyon�mdaki Akım Değerleri
· --- -·... ._... . _ .,_ _ .. ,. _ ..
ı
3 oo o
9
- - - Min-1975 Öncesi
Ort-1975 Öncesi
Şeı,il J
3 5O O
7
6
AYLAR (Ekim-Eylül)
----
-o- Ort-1975 Sonrast
.,..--·-·"···---·�- -
.... -� �· · ------ ---·-- ---
·-·
-·
•• 1
. .
2 O O ,O
-
-
1
-.
.
1 •
•
' • f
•
o
......
----..
...._
-
--- ------
---
'o.·-�.......
.., _ _____ ______
-
--
m w
-
---
�...:g.,..--
--
·-
..
________ ______
--
-
-
...
100,0
...... .....
/
-·-.. -
-- .
'> -::...._ -- ·
--
-
_,....o..
.....
------·
/
p-
- -----
-."Ç--�
.
--·-·--
---
-
-
/
--- ·-�
/
-
---
---
-
/
--
-
---
·-
0,0
. -
---
--
0:: w ...J 300,0 ---
m w c
--
-
---------
ı
.
'
•
.
•
•
•
•
. - �_._
•
•
__
•
•
_
'
'
•
1
1 s o .o
'
-
�
--
.
. ·-
.�
-
.
• •
'
ı
.
.
•
•
-·
• •
,
-,
, ,
-
1
'
-
'
1 o o. o
5 O ,O
...
---
1953
1958
1963
1 96 8
1973
1978
YILLAR
Şekil 4 Doğançay ve Botbaşı· na Ait Debı (Jtdi� C,'i.<:gilcri
12
..
-
... .
Doğançay
--
0,0
..
-
---
1983
.
·
1
-·
-
'
-
- :__1988
----
, , ,
--
--
B �tba
ş�J
1993
SAU Fen Dilimleri Enstitüsü Dt;rgı:,ı 7.Ci:t 2 �ayı (Tenımıız 2003)
300,0
�--
s: U)
�
._.
·-
ca w c
I.Saltaba�, �.lş1k, M.Şa�al, E.Doğan
------
2ö0,0 -
A�a�ı S'lkar� aNdırinde Akam Değişimlerinin incelenmesi
-- ··--
--
-
' -�---
------ ------�
200,0
·
.. ----
--
----
-
----·-·-
150,0
·-· --·--·
-
--
·-- ------ -
100,0
.
.......
__....
-
....
- _
50,0 0,0
-
_
-
..
--
-
--
-
.
---
0,21
0,12
0,02
-
-----
- -·
.
--
--
0,31
----
---
-
-
----
--
---------
--
--
--- -
--
-
--------�
-�
--
- -·--
---
0,40
-
0,50 Zaman
0,60
.. _
-
---
0,69
--
----
0,79
0,88
0,98
(0/o)
Şekil S Doğanc;a} 'a Aıt Debi Süreklilil< C,'izgısı
350 o 300.0
--
200,0
m w c
.----··- ----
��--------.....: --
250.0
·-
-- -
-
-
.
. .. ,_
--
_ __ _ __ , __
-----
---- -
------
��-� - -��llıııııı...
--
-----
-
·--··--
-
-
-
------
--
150.0
---
100,0
-
- -
501 o
.
--
0,0
.
-
--·
-
-------------
--
-
-
·-.----·--·------
-
-·-
-
------ ----
--·���·-r-T�--� -�,--r����-r��--�---
0,03
0,15
0,38
0,26
0,62
0,50
Zaman �cldl6 13otha�ı'nil Aıt
- ·· ------
r-����--���-�
0,74
0,85
0,97
(0/o)
Dehi Süreklilik \'izgisi
IV.2 Taşkın Debileri
olnıuştur. Bundan dolayı taşkın debileri hesabında 1975 y1la
öncesi ve sonrası aknnlar değeılendirilnıiştir.
Doğançay için 1953-1 994 ve 13otbaşı i çın 1961-1994 yıllan
arası dikkate alınarak gelnıesi nıuhteınel 25, 50, 100
yt llık taşkın lan hesap ediliniştir [3]. Yukarı, Oıia
Sakarya havzalarınd<l 1n şa edilen barajlar gibi
su
yapılan
nehrin
rejinıini
ve
ve
'c
'iOO
{)oğançay içın 1953-1994, 1953-1975
arası
Aşağı
sel kapanlan
düzenleyici
bir
ile
Maksinıun1
Akını
alınarak gelmesi nıuhtcme1 25, 50,
rol
1975-1994 yıllan
değerleri dıkkate
l 00 ve 500 yıllık
taşkınlar Citnı1bel n1etocluna göre hesap �dilnıiştır, hesap
oyııaınışlard ır. Öz�l1 i kle 1 972 yılı nda Gökçekaya Baraj ı 'nın
bitirilrnesj
Yılhk Anlık
ve
edilen
A ş ağ ı Sakarya'da pik değerlerde düşüş
.
13
bu
taştonlar
Tablo
1 'de
verilmiştir.
Aşağı Sakaı·) a Nehrinde Akm1 Değişimlerinin incelenmesi
SAU Fen Bilimlerı Enstitusil De rgi s i
7 .Cılt, 2 Sayı
(Temmuz 2003)
I.Saltabaş, S.lşak,
500 yı llı k taşkınlar Gurnbel tnctoduna göre hesap ediln1işti r. Hesap edilen bu taş kın l ar Tablo 2. 'de vcriln11ştir. Botbaş1'nda 50 y ı lda gelmesi rnuhtcnıel 1961-1994 arası, 1975 önces1 ve sonrası i ç in sırasıyla 995.8, 1 1 8 7 .0 ve 797.7 m3/sn olarak elde edi hniştir. Yap1lar yapıldık tan sonra muh tem d taşk1nlarda '}ü :12.8'11k bır aza l m a göıiilınüştür. 100 y1 lda geltnesı ınuhteıne1 taş k n1 da ise 130H.2 nı1/s' den 3 860.8 nı /s�ye 1nere k 0/c>34.2'1ik bır düşüş g ö stcnnişt 1 r. Bu da gösterir ki yukanda bahsettiği ın ız gibi 197 5\ den sonra nehrin rejiminde bir düLenlen1c olnıuş ve pik değerler
yı lda gelnıesi nndıtenıcl taşkın 1 953-1 ()94 arası .. 1975 öncesi ve sonrası için sıras1yla 1 074.3 1 2 92. 5 3 ve 679.8 111 /s ol ara k elde edihniştir. Yapılar ycıpıldıktan sonra muhtemel taşkınlarda 0/o 47.4 �lük bir azalnıa görüln1ltştür. 100 yllda gelme si nnıhtenıcl taşionda ise 1447.3 nl/s'deıı 741 3 ın3ts'ye inerek % 48.8'hk bir düşüş göstermıştj r. Doğançay'da 50
..
Benzer şekilde Bo tbaş1 n da '
ve
1 96 1 1 975
1961-1994,
-
1975-1994 )'lllan arası Y'1llık Anh k Mak�nnunı .Akım değerlcr1 dikkate a lı na rak gel nıesi muhteıncl25, 50, 100 ve --------
Tablo 1
------
---
..._ _._ _
25
so
TAŞI<INLAR
3 (m /s)
(m3/s)
45.6
679.8
47,4
J 200.5
1447.3
741.3
1805.0
883.4
48 8
1292.5
--
Tabio 2
75
••
•
-
75 SONRASI
ONCESI
l\ZALMA
900. 1
ı 064.9
734.2
995.8
1187 .O
797.7
32.8
100
1090.7
1308.2
860.8
34.2
500
1310.2
1588.4
ı 006.7
36.6
(an3/s)
V. NEIIİRDE K.�'"I'J MADDE TAŞINJMI
Aşağı Sakarya Nehrinde sadece Botbaşı istasyonunda 1964 yılından 1 tibarcn katı n1adde ölçüınıeri yapıhnaktadır. 1964 1985 yılları sıra s 1 nda Botbaşı istasyonundan al ı nan ask1 nıaddesi nurnu11elerine göre ne h rin oıtalama ak1mının taşıd ığı kat1 madde konsantrasyonun yaklaş ık 1200 ppm olduğu görülnıü�Hir. Aknnn1 taşıdığı askı maddesi toplam kat1 nıaddcni·n %<�0-o/o60�ı arasında de ği şik h k göstcrnıcktedir. Debinin bü y ük olduğu ak ını la rda katı madde konsantrasyon un 5000 ppın 'i u üzerine çı kt1ğı görl.ilnıüştür r 6]. 1975 öncesi ölçülınüş akı nı l ar iç11ı katı
nıadde miktarlannın debi ile değiş1nli Şekil 7'de gösteıiltniştlr. Şekil 7'den su deb1sı ve k a t1 tnadde taşıma ka pa si tesi arasındaki ilişki ,
ı
6247
elde ed ilnı 1 şti r. Burada, Q5 (ton/gün) 1aş1nım nı ık tan Q (m3/s) su debisidir. B ll
( ı) katı madde veıiler için
14
(«Yo)
.
---
o l a r ak
,
(m3 /s)
-- -..----
so
2.5866Q
51 1
Bothaşı istasyonuna Ait Gelmesi Mu h temel Taşkın lar
1953-1994
25
=
)
(ınJ/s)
(yıl)
Qs
(<Yo)
-
6 1 7. 9
-----
_
A1�A�LMA
75 SO'lRASI
ONCESI ı 136.6
1492.1
_
•
••
9 47. ı
1074.3
100
soo
75
3 (m /s)
(yı�)
düşnıüştür [3].
Doğaı�çay-� 'u)yoııunaAit Gelmesi \:1uhtemc1 Ta:ıkınlar
1 953-1994
TAŞKINL1\R
\1.Şaşal, E.Doğan
--
31. ı
korelasyon katsayısı 0.705 bulunmuştur. Denklem görüldüğü gibi katı ınadde taşın1a kapasitesi su aıttıkça artnıaktadı r.
1000000 ' (/) Q) .......
en ro cı ro � ro.-.....
E
:§
c en (/)'. ro o c ..... .......
Q)"0 "' ro
100000 10000 1000
1
_,
=
debisı
2.58660 1·6247
R2
=
0.705
ı
_ı
100 j
E
Şekil
�
Qs
ı 'den
10
-ı--
1
-
10 Debiler
100
(m3/s)
1000
7 197 5 Öncr-ıi Nehri n Katı .\1adde Taşıma Kapasitesi iıe Debisi
ArasındCıki ilişki
Aşağı Sakarya Nchrinde Akam Değişimlerinin
SA.U Fen Bılimlerı Enstıtüsü Dergic;ı 7.Ci!t, 2.Sayı (Tcnımuz 2003)
Qs
sonras1
1975
verı tmiş t i r.
I.Saltaba�, S.lş1k, M.Şaşal, E.Doğan
arasındaki
Q
ile
Şek il
ilişki
Buradan kat1 n1adde ıniktarı i le
i h şki,
8'de
Vl. SQN(jÇ
debi arası n daki
Bu çalışnıada Aşağı Sakarya � eh ri nde katı madde ve akını incelcnnliştir. Katı maddenin ve debi değişinıleri değişinılerinin bir ç ok nedeni o1taya konn1uştur. Aknnlann değişnıes1ne özellikle Orta ve Yukan Sakarya Nchtinde yapılan yapılan n neden olduğu yapı lan h idrol oj i k analizle tespit edi Imi ştir.
(2 ) ıle elde edi l rniş tir.
Bu durunıdaki korc·lasyon katsayısı
0.5744 bulunnıuştur.
d enk lenıler kullanarak debi ile katı madde taşınnn nııktarı arasındeıki ilişki, Şekil 9 da veri lnıiştir. Ş eki Iden nehri n ka t 1 nıadde taşını m ıniktann1n za nıanl a düştüğü görülnıekicdir. Yukarıda
bu lu nan
Bu çalışmadan şu sonuçlar çıkarı]abilir;
'
1000000 (/) ro o. ro � ro
E
-
.�
• ,J c - (J) (/)4 ......
ro
dü�nıüştür.
Os= 0.957801 671ü R 0.5744 ., ..
Aşağı Sa k arya Nehıinde neh1r özellik1erin1n değişimleri çok sayıda p rat i k sonuçlar vemıiştir. Örneğin, su yüzeyi seviyesi düşnıüştlir. Çok büyük pık akınılannın geçmişte stk.ça görüldüğü anlaşılmtşltr. 4.
=
10000
c
�_g <1.>
-
"' "O ro
�
1000
ı
100
-ı
1(,\ YNA.KLAR
'
10
-
,
-·-...- --- --..---- -� • ---- -
10
1
Debiler
1000
100 (m3/s)
8 197 ;<; Sonra s ı Nch ı ın Katı Madde Taşınıı:l Kapas ı tc sı Arasınciakl i 1 i�ki
300000
C/) ro o. ro � ..... -
E
·
g
-<
(/)'tro c
�
"O
�
150000
·
-
·
·
,
İle Debisi
1975 öncesi i 975
sayfa.
sonrası
l6] EiE,
'Türkiyedeki Kat1
Madde Verileri ve Katı Madde
Taşınına Mi k t a rla n An kara. 1993 f7] Erkek, C., Ağıralioğlu, N., ,
.� 200000
· -c - Q)
�
-
250000
ro-
Ağualioğlu, N., Çallı, İ., Saltabaş, L., Sünıcr, B.; Eryıl ın az D., ()ündüL. Z., Şaş al, M., Karpuz, S. ve Dernir, İ. H., Aşağı Sakarya Nehn Ulaş11n Projesi FiLibil i te Çahşmass, Sakarya Ünıv., S a ka r ya Ocak� 1998, 192 sayfa. [2) DSİ, Feasibillty Report For Lo,ver S ak arya ProJeCt, DSi Mutbaast, Ankara, Dcccınbcr, 1 965, 225 sayfa. [3] l)Sİ, Türkiye Akarsu 1-Javzalan Maksimunı Ak ı n1l a r Y:rekans Anali�:i. Ankara, 1994. [4] DSİ, Aşağı Sakarya Fizibilite Rap_�ru, Ankara. I 965. rsı EİE, Ayhk Or ta laı n a Akımlar (1935-1990), 1995,389 ll]
"3ekil
C/) QJ
;\şağı Sakarya Nehrinde, 1 975 sonras1 n da ayhk nehir akın1lan düzenlcnnıiştir. 2. l975,ten sonra Aşağı S akarya Nehrinde geln1esi nıuhtenıcl p i k aktnıhır �1o30-50 ci va n nd a düşınüştür. 3. Son 35 y ı lda katı nıaddc taşı m a kapasitesi %50 c ivannda l.
1
100000
Su
1998.
ı
.. ;
,,
;
50000
�ckil
9
197 5
Erkek, C.,
.
..
-
-
" ,
..
-.----- r-·--..,....--�
Öncesi
1
Müftüoğlu, F.� /\ğıra1ioğlu, N. ve Salta baş, L., 1976. Aşağ1 Sakarya Nehrinde Navigasyo1ı Ol anaklannın i n e ele n nıesi, Teknik ve Mali Fizibilite Ön Etüdü. İ.T. t> İnşaa1 Fakültesi Matb a a s ı , İstanbul. [9] Kom u ra S. r'\nd Sinıons, D. 13., ( 1967 ). '' River-Bed D c gra dati on Bclow Danıs J. of the l-lydraulics Division, ASC'E, 93 ( 4 ) . PP. 1-14. [ 1 Ol Si rn o ns D B. and Şe n t ü rk F., 1992. Sediment Transport Technology, Water Rcsources Publlcations, Littleton, Co lanıdo. [ 1 1 J Sünıer, M. B Ünsal, L ve Bayazlt, l\1 1983. Hidrolik, Birsen '{ayıncvi. İstanbul.
[SJ
.
50
Kaynak',.
Mühendisliğl, Beta Ya)'lnları, Cağaloğlu, İstanbul.
100000
o
incelenmesi
250 Ve
Kapasıtelerinin Kaı �ılaştırı lması
450
650
Debiler Sonrası
·--
850
(m3 /s)
Nehrııı
Katı
·---··
1050 Madde
.
,
Tasıma •
..
15
..
17
S·\l: h�n llılinıkrı l·nstitusu Dcn?,i::d
( l'ernın
7 ( ·ııı, 2 SJyı
17
ll
)()01)
A.ğu�tos
1999 Dcpreıniudr, ...\dapa.1anndil Yıkalını� Bctoncrnıc Binaların Pı Ojl· ll&ttaları !\1. Ehna'� ILil�H"t.ığlıı
AGlTSTOS
1999 DEPRE1V1İNDE, AD��PAZARINDA YIKII_.�MIŞ
BETONA.RME BİNAI_.JARIN PROJl�: 1-IATALAIU
Muzaffer EI
..
Mi\8,
""'
Ilasan ·H.Lı\ROGl.�li
I.GII{IŞ •
Öz.et -
A dapazarı nda y ı kılan b i n al arı n d e p re tnd en �
önt·eki n1evcut duruınları ü�· bo) utıu sonltı clarnanhu· yöntrmi ile hesaplanmıştır. Bu hesaplar sonucunda ortaya çıkan oluınsuzluklar
değcr]entlirilip bu olunısu/.;lukları ortadan kaldıracak �ek ild(.� yeni bi na tasarınıları önerİlıniştir.
17 .t\ğustos deprenundc Adapa/an ·nda yıkılan binaların nıevcut projeleri 1\dapa/arı Büyükşehır Belcdiyesındcn alınarak nle\'cut duru n1d a he�aplannuştır. ()JunlSU/.luk.lar tespit edi1crek deprcın yöne1ıncltğinı �ağlaycıcak �ek ildl'
bu binalar yeniden tasarlanmJ�tır
ll. ADAPA�JARI'NDA
••
Anahflır Jfeliıneler
-
i\dap�szarı, lJç Boyutltı Sonlu
Elemanlar, Dcpren1
•
ZEVIIJ� •
Anadolu fay hattı belirli 1.an1an aralıklannda k ınln ı akt ad ı r. Bu kırılınalar 20 ila 50 yıl arasJIHJd değişcbiln1ektedir. Son büyük kınln1ada ise 17 Ağustos deprcıni ıneydana geln1iştir. Bu deprcrnde çok fa;.la can ve nıal k a ybı oln1uştur. llasaıların bu denli büyük uhnası sonucu, yapıların dcprcınc karşı dayanıkldığı günlerce Kuzey
Ab.Hract- The currt.�nt st af e� beforc the earthquake of the bui ldin gs dcn1olished in Ad�ıpazarı have bcen considered by the help of t he n1cthod of three di ınensiorull-lin ıH ed t'CHnponen ts.
The disorders fo und in tJ1c ı-esult of thcsc r al c ul at i ons have been evaluated and ne"· building p r oj ec ts have been offcred in such a ''"ay as to elirninate these '
disordcrs
tanı�ılnııştır.
Depreınde
bina ların davranış lan na etki sı
fakat bu
çok fazla olan
çalışn1alar başlatılmıştır. Zcnıin etütleri zorun lu kıhmıııştu. Adapazarı· nda ise yapılan araştırınalar
jeolojik
sonucu yık.ınıın h u dcnlj
Conıponents, Ea r thqua kc
yüksek
oln1ası nın
sebebini
nıüsait olnıası, ana kayacın yüzeye çok uzak oluşu ve binal a rı n çoğunun ana kayaç üzerine oturtulamanıasKlıı.A)Tıcn A da pazarı hayza�ının _ıcolojık yapıs1nın bir !eğen gib1 olup, gelen deprenı dalgalarının ba\ za ıçinde sönünılennıcç;ine sebep olduğu ,.e depreınin zenıinin sıvllaşn1aya
Ke.v words - Ad ap a za r ı , Three Dinıeıısional-Linıited
güne kadar önetnscnıncyen
etkisinj arttırnıas1dır
III.
D��PRELVIİN EI(O�Ol\tlİI( BOYUTU
l<.ın ln1anın M arnıara bl)lgcs i ndc oluşu ve büyük �anay � h a s a r görn1csi, kısn1en yıkılınası veya yapılarınttı
taınaınen
Türkiyc'n1n Prol M Flınas,TC )akaryn lJııivcr�it�..:sı, l\1tihendi�lik Fakültesi, lnşaat 8öHınıü
H.J
laıoğlu;
C'nıversJle�ı. reıı Dc.tlı.Yapı Bölt.i:ııu
TC. '>a'-:.:.ıryu
\luhendı::,liğ! Ana Dılıın
nılimlcri I:n'ltıtüsi.J, İnşaat
yıkıln1ası
bir
ülke
dcprcn1
ekoııonusJ ne
U]kcsi
hatıılatıl11Ştır.Addpazaı ı 'nda lu1sar
Adapazarı Şeker
olduğunu
gören
etkileri. te krar
fubrikalar ('I'. C.
Fa b. vb.) ve bu fabrikalarda çah9anlartn
i�tihdan1 s orun la rı yeni k�1rn1aşalara sebep oln1aktadır.
17
SAU Fen Bilin1lerı f:nstıt:ısü Dergi�i 7.C'ilt, 2.Say1
(Ternmuz 2003)
HJ\SAH. GÖRIVIÜŞ BiNALARlN PROJE HA T.t\LARI
gereklerine uygun olmayan projeler yapılması, pek çok uygulamada sonunc unda
üstünde durduğun1uz konu ise depreınde
Adapazarı'nda yıkı ln uş olan burulma
düzensizliğinin
üstünde
olduğu
tespit
binaların
çoğunda
yönetmeliklerdeki edilnıiştir. A1
projelendim1c
şekillerinin
belediyenin
parsel
aşaınasnıdaki
geunıctrisinin
yapı
Yapılarda, geçmi ş
kalabilmesi
iyi
koşullarına
benzeri önerrıli
Adapazarı
gibi
gösterir.
hasarına
salonu,
konferans
gibi
bahsedj}diği
gibi
izlenim
şartmış
u
nsu ıun zemin ilc bina elen1anlannın olması
gerektiği
bilinmektedir.
ve
ağır
141
adye
[)iğeı
kuvvetli
çok
jeneral"
yapılann
tenıel
önemli konu
temel
yapılıımsı
ise yun1uş a k kat
perde k'l.tlJanılan
ayakta kalan binalann başhcalarıdır.
rastlaıunaınasının bodrun1
katlarının
belkide
çepeçevre
en
önemli
perde
ile in1al
perdenin yaygın kullanılmasındandır. Ağır yapılarda yaygın di ğer hata ise kolonlarıı1 naı i n yapılmış oln1asıdır. Adapa72. -,'nda ağır rastlaınak
inşa editınesi ve
müınkündür.
kirişlerin
sünek
kolonların kirişlerden güçlü olma��
(güçlü kolon- zayıf kiriş) ilkesi istenen
Yapının
taşuna
yatar.Bw·ada açıklanmak
gücünden
feragat
etmesi
değildir.Kuvvctli kiriş ve daha k uvv et li kolon sistenudiı.
noktalarında cnıildiğine göre mafsallaşma öncelikle kiriş
KADAR Yi1KSEK OLUŞlJNlTN SE HI� Bİ
deprenıin
devanılı
tekrarlandığı
uçlarında ıneydana gehnelıdir.
bir
yanı
sıra
tün1
noksanlıklar ve
ulusumuzu
'c
aksaldıklar
uygu lama olduğunu
Zemin özeliklerinin dikkate alınınaks1zın yeni
özelliğini
ayakta
ediJnıcsinden ve binanın iskeletinde
hatas1na
projelerin aynen uygulanması, deprcn1İn yanal etkiler veren
binanın
hasar gören birçok binada zayıf kolon - kuvvetli kiliş
düşündümı.e]idir.Bu dunını yapı teknolojisi leınc 1
Taşıyıcı
.
l'eknik anlanıda depreın eneıjisi taşıyıcı sisten1in düğünı
adanılanıı
alanında
bir
zordur
donatının
Adapazarı ·nda1.i bazı binaların önemli derecede deprem
bölgede 17 Ağustos depreminin bu kadar hasar vermesi teknik
çok
alnıasının
yeterli
binalaı depren1Jc
(rünün bel i rl i saatlerinde çok sayıda insanı barındıran
V. HASARIN BlJ
olarak
konulan
sorunudur. Zcnun katta ya ygı n � eki lde
B) ikinci sırada öncelik taşıyan binalar
pı oj el end iri lnıelid ir.
ıçınc
yan yattığına sıkça rastlannuştır. Zeınin
p lanlann1alıdır.
proje 1cndir11nıehdir.
yapılarda
için
tasarınun da
Projclendirilınc safhalarında yönet!11elik sınırları içinde
gibi
sağlanı
, yapının
nedeni
stadyunı
bile beton
binalarda
koşullarının iyi ctü1 edilınesi ve özeJlikle zayıf zernın
yapılar
salonu,
kontrollü sonra
ilişkilendirilıniş
halde
konset
ve
baLı binalarda taşıyıcı eleınantarının hasarsız olduğu
4- TJcprem sonrası iş leviıü sürdüın1esi önenı taşıyan� ha�tane itfaiye okul yurt vb. çok sayıda insanı barındıran
tiyatro,
kalite
zen1in seviye�inc indiği gözlenn1iştir. Adapazarı 'ndaki
dağıtım <:,İs1cınlenne sahip olan yapılar.
sincına,
verilen
büyük hasar gördüğü 2. katlarının bile otuıma nedeni ile
3- Ilaberlcşn1c sistc-ıninin k ilit noktalarını taş ıyan yada
iyi etüt edilip
giderecek
Zenıin öze 1 Iik1c ri dikkate alınmadan yapılan yapılann
benzerı öueınli yapılar
gnz ve
proj cdc
pratik
için birincı öneıuli
2- U laşını $İstenıi ana aı1erleri Ü7erindeki köpıü tünel ve
su
aksaklıldan
verihncktedir. Ancak dcprcnıe dayarnldı yapı yapn1ak
çalışınaları güçleştirehilccck nitelikteki yapılar
cneı:j ı
ediln1csi
eleınanların
J- Depreındc hasar görerek kullanıın dışı kaln1alan ile ülkenin yaşaınsal sistcıninı aksatabilecek deprem sonrası
yap1lar,
deprcnılerde
kontrol
Birinci s1nıdu öncelik taşıyan binalar
barı ndıran
n1a1z8menin
döküldükten
beton
öncelikle ele alınınası önenı taşın1aktadır.
A)
s o nucunu
kalitesi düşük olduğu sıkça gözlennüştir. İkinci olarak
yapıların
bazı
birlikte
gerekn1�kle
ile
nıiktarda ku 1landn1ası ve kontrol ediınıesi şarttlr. Fakat
yapılmasına
d cpreın güven1iğine
Bütün yapıların
sebep olmuştur.
uc uz lanıası
bu
Bütün
düşüncesi
caba harcanıadığunızda açıktır.
proj c l eı dc A 1 burulma düzensizliğine
uygun oln1anıası kavuşturuhnası
sin1etrik
sağlanıyor
standartlan ıle kontrol n1ekani�nnaları geliştirmek için
buıulrna
önceki
kar
toplumsal bir istek ve bilince sahip olnıadığıınız ve
rakamın
Depreınden
nedenlerle veya kasıtlı
hayatının
doğurmaktadır.
düzensizliğinin sebebi yapının kütle merkezi ilc rijitlik ça kışınamasıdır.
ınalıyctten
insan
aslında
Al
çeşitli
projeden
sapnıalar aksayan noktaların başında gelir. I3unun
olarak
yıkılan binaların proje hatalandır. Gözlenılerinıiz sonucu
merkezinin
ı 999 Uepremiudc, Adapazaranda Yıkılmış Bctonerme Binaların Proje Hataları :\1.FJmas, li.Haroğlu
IV. DEPREMDE
Bizim özellikle
Ağustos
göz
önüne
alınılnıaınası,
depreın
17
17
lıııstitüsu Dergısi 2 Sayı (Temmuz. 2003)
S·\ lJ 1 en Bilımieri 7 .l 'ı lt,
Ağustos
1999 Depremi nde, Adapazarında V1k.ılmış
Pt·oje Hatalan M.Ein1as. ILilaroğlu
Betoncrme Binalarm
Vl. S.� YISAL UYGULAMALAR vı.ı. ---=-·-- --·.J�---=-
-- -==ı· •
ı
1
1
ıı
lı
ı
ı
ı
ı
ı
1-
�
1
·-
----
iı
-J.� =r
-
�
-
.
-.
__
. T�---
;ı�
_,
ı
:._-� 1
ı
S_:--
ı
-·
ı
-- ---- --
-----
ı·j
ı
-
ı
T�
---c
_ _ _ _
-
1
--ı
ı
ı
!1
==-=-:-ı,-��·�7L7/J27?/� ı
r- ---�
ı.::..
--··-
f
·-----
--- ---
-
1
ıı
6-
-·-·---·--- --
Şekil
1 !V1evcul
.....ıl
i
-.
._.._. .
�1
•.
plan (İsmet Ölnıc:t) · �-'.,_.,
//ZLZ7.1//at---.dT�
Taşıyıcı sistcn1 davranış katsayısı R · 8
Şcki 1 2 Öner ıl en
Zemin Sınıfı z:4 Zenıin Sınıfı z:4
Donatı Sınıfi S220
B ina yükseklığ 1 : ll. 6
_ı-
plan
Taşıyıcı sıstem davranış katsayısı R:7
Beton Sınıfı C-16
Beton Sınıfı C' -20
ın
Donatı Sınıfı 8420 Bina yüksekliği : 1 1 .6
18
n1
'ı
17 Ağu'ttos
SAU l·en Bı I imler: Enstıtüs::ı Derg1si
7 Cilt,
2.Sayı (Temmuz 2003)
'
İ. Ö lnıez
1ablo 1.
Bctoncrme Binalan n Proje Hataları M.Eimas, H.Haroğlu
A-1 Burulma dCzensızliğl tab1osu
ait ınc\cut <\.rumdaki binan tn
c
ı 999 Depremi nde, Adapazarmda Y ı kı lmı ş
( 8.i )ma:-..1 (�i \Ilill ı (�i)ort ı llbi ı ( L).i )ınax? ( ı6. i)lliiıı2 (�i)on2 llb;ı ( 8.i\nax3 C� i)ınınJ'c Ll i )oıt3 llbi3 ( �i)nın"X-1 (�i )min4 (�İ)ort4 llbi4 --
I<AT
3. l{_AT 3,ll
-
.._)
-
2. I\AT 4,91
4,35
3,38
3,02
1.
KAT
1,07 4,52
2,92
? '""'1 3 -·
-
4,63 fo ·
-
--
3,20
ZEMlN
KAT
1
i Ölrnc:t'e ai ı ınc\'cut durunıtüıki
KAT
( L\i)orıl (�i+l )orıl
2. K.t\ T
4,63
2,92
1. K.AT
3,20
4,63
l)kj ı
1,59
0,69
KAT Tablo.�.
3,20
2,)0
i. ÖlmL:ZC ait
1
3,99
74
· --
1,49 5,44
3,89
3,38
1.48 4,02
2,94
2,65 -·
-
-
4,88
1.31
ı
-
1,51
2,95
2,47
3J9
�-
4,66
1)16 3,69
--
Ll7 5,87
---
4, ı o
ı' ı 5 4,29
3,48
2,42
-
2,61
2,81 ,ı'15
3, ı o
3,52
3,15
1 ' 17
4,98
ı' 18
3,69
2,48
ı,16
3,00 1,17
1
---
--
binaııın B-2 Komşu katlar arası rijitlik düzensizliği tablosu
.
ZEMIN
�
1,06 5,02
-
Tcıhlo 2
'
147 3,44
3,07
2,51
-
2,)0 1,04
2,JC)
2,6 ı
ı '63
1,06 7,56
-
.
·-
(� i)ı_ırt2 (�i+l)or2 'lki2 --
4,88
3.0'7
1,59
3,38
4,88
0,6R
2,65
0,78
3,18
(ı\ İ )oıtJ (�j+ 1 )ort) 4,66
2,95
qk ıJ
( L\ i )oıt�ı (L\i � 1 )ort4 4 ' 98
3,15
ı ,58
3,48
4,66
0,75
3,69
4, 98
0,74
2,81
0,78
3,48
ı ,58
3 ' 00
0,81
llki4
3,69
0,81
binanın düJ:l;nsizlik �onu<;ları
.----- ---
---·-
A 1 Di.izcnsizliğı
ı ı1
-
VAR
--
Düzensizliği -
flb i
Bl
1.51
VAR
---
llki
-
ı
1.59
---
Tablo 4. Önerilen
!ı< AT 13. KAT
·- -
A-1 Burulına llLi;cnsiziiği lİsnıd Ölm�z) .
(�i)rnaxl (61)mirıl -
-
o 94
0,6�
)
.2. KAT 0,90 l.
yhpının
KAT 0,70
-· -
(!\i )llll ı
llhıl (ı1İ)max2
(\81
ı ' ı 6 0,95
-
0,66
lı 18 O, 72
0,63
0,67
ı ,06
O, 75
0,63
0,69
] )09
ı ' 1 8 0,(>8
0,64
ı ,07
O, 71
0,)9
0,65
1 1,19 0,5.1
t>,59
ı ,09
0,45
0,49
ı ,08 0.55
0:45
0,50
ı ,ı o
ı , ı 9 0,25
0,20
0,2'
ı 'ı o 0,26
0�21
0,23
ı 'ı o
0,78
l, ı 5 o ,92
0,63
0,52
0,61
J , ı 5 o 72
0,49
1'14 0,35
0,24
ZEMIN 0,34
OJO
•
0,26
(�i)oı14
ll bi?
0,66
'
(!\i )ınax3
(�i )nu·ı2 ( �l )ort2
i0,81
1"
0,78
o,o ı
(Ai)nıınJ (/\i)lıU ll bi.� ((\.i )ınax4 {6i)ınin4
--
-
-
KAT
-
0,30
--
ll bi�
-
Tablo 5. Önerilen� apının B-2 Konı�u katlar ara()ı rijithği (lsnıet Ölmez)
(�i )oı ı:!
KAT
( t\i)oıt ı
(tli+ 1 )oıtl
ll k ıl
2. KAT
0,78
0,8 ı
0,96
0,78
1 K'\T
0 ,6 1
o ,78
0,78
0,61
ZEtv1İN KAT
T�ıhlo 6.
0,30
0,61
0,49
(�i+ 1 )orı2
1lki2
0,8 ı
0,96
0,78
0,78
1--
0,49
0,49
OJO
Önerilen bınanın düzensizlik sonuç:arı -
-
Al Duzensizliği ·
YOK -·
-
( {\ j,- 1 )orU
llki3
(�İ)orl4
(ôi+ l)art4
llki4
0,64
0,67
0, 94
0,65
0, 69
0,94
0,49
0,64
0,77
0,50
0,65
0,77
0,23
ı !YOK
ııb i 1 , 19
( L\ i )ort:l
0,49
ll 2 Düz�ns iı.liği
-
-
-
· -. _
19
-----
0,46
0,23
llki
-·
0,96 -
0,5 0
0,46
Ağustos
17
SA U Fen Bi\ ınıleri Enstitüsü Dergisi 7 C'ilt, 2.Sayı (Temmuz 2003)
p=---
1ı
1• 1
ı ıı
--
•
ıı
-____. L
--- - -·
Proje
Hatalan
ı ı
-
-_�
ı ----
ı
� =-
ıı
- -t
--
_..., - ..ı-rt- --.
ı
ı
n
ı_:--__:-: -
t ..J
-· ·
ı1
- :-r·ıT
1 ı
--
_ _
Tıı
--
�.,
,-:
-
-r-r___l 1
� ı-
-t
1
,...;.__
,--r-
'
--,��
ı
1
ı
-T --
·ır --l
·--- -- - - - -
ı
ı ı
Beton<'rme Binalarm
M. El mas, 11.1-la roğlu
''1.2. --,.---,.. ·
1999 Deprcınindc, Adapar.arrnda Yak1lmış
ı
ıı
ı ı
ıı
1
ıı-
-
··--
--·- --
,
-·
,.. •
ı
ı
� f==--
lı •
1
•
-- _ı
--
L-
ı
,
]
.....____
- -----
----
__
-
Şekı 1 3. M evcut plan
Beton Sınıfı C' -20
Bina yükseklıği :12.40
Tablo 7. �ü leymaıı Baş
a
ait m�vcut yapın:n /\-1 B urulma düzensizliği tablosu
(�i)oıt 1 llbıı
1
0,39
o :30
i(A �.l�JEh\
ı ,22 0,42
ı
(L\ İ)ınin2
��İ)on2 ll1bi2
0.34
0,38
·-
.
O, 16
ı ,09 019 ,
0202 _
O, 1 o
O, 1.5
0,05
1 ,09 0,08
0,04
ı , ı o 0,20
l. KAT 0,39
0,24
.
-
OJ9
1,21 0,4 ı
0,35
0,.32 -
1,24 0,34
0,29
0,3 I
0,17
[ ,26
O, 18
O, 15
O, 1 6
O, 12 --
O, l l
--
0,38
,_
_
_j
20
1,0 8
ı
-
1(!::ı ilmaxJ (Ai)mıııJ i(��lmu_ 'lbıJ
--
O)q
KAT
Donatı Sınıfı S420
m
i(L\ i)nıın
2. KAT 0.47
0,21
-:- • J
Zcınin Sını f1 z:4
Donatı Sınıfı S220
ZEMIN
- ... ___
Taşıyıcı sistem davranış katsayısı R:7
Beton Sınıfı C 16
3. KAT 0,4 7
- ---'
·---
�e kıl 4. ÖnL·ı ı k n plan (Stilcyıııa n Ba�)
Zentin S ın ı f ı z:4
(/\i)ınax ı
-- -
(Sukyınan Ba�)
Taşıyıcı sistem davranış katsayısı R: 8
KAT
__rı __jıı
_
-
ı ---·---
____
---���'Ba
'
� 1
ı ı� J
r ıl ı
ı
l_
'
.
-
O, I
O
0,06
..
( tı_j )nıax4 -.
··-
(!::ıi)mın.4 IC/.\ i\�n -ı :llbı4
1,2R 0,45
0,07
0,26
1,72
ı ,80 0,46
0,02
0,?.4
1 �91
l ,50 0,39
0,02
0,20
ı90
0,21
0,01
·-
-
.
ı
ı ,34
IOJl i
'
ı 89
) :ı
17
Enstitüsü Dergisı (Temmuz 2003)
SAU Fen Bilinıleri 7 .Ci lt, 2.Sayı
Ağustos
1999 Depremi nde, Adapazarında Yıkılmış Betoncrıne Binalarm Proje Hataları M.Ehnas, H.Haroğlu
Tablo 8. Süleyman Baş u mevcut 8-2 Korn�u katlar arası rij itlı k düzensızliği tahlosu
Tlki 1
(�i-1)oıt2
llki2
(/1i)ort3
0,39
( /1 İ )ort:!
o) 99
0'138
0,38
0,99
0,10
0,32
0,39
0,82
0,3 1
0,38
0,82
0,17
0 , 32
0 53
O, 16
o 31
0,52
KAT
(�i)orı 1
2.KAT
0,39
1. KAT .
ZEMIN
(L\İ 1·1\.rıl
,
'
(öi-1 ı \.ııt3
llki3
(� i)Ott4
(ili+1)ort4
llki4
O, lG
0,66
0,24
0,26
0,91
O, 1 O
O, 1 O
0,97
0,20
0,24
0,85
0 , 06
0,10
0,58
o, ı ı
0,20
0,55
KArf Tablo 9. Süleyman Ba) a aıt mevcut yapının düzensizlik sonuçları
· A_l J)üze n_s_ı _ z_ ğ i_---ı---ll .ı.__ b_ i li-= 1 ,9 1 \l AR
�
ki i --4--- -_,_ ı_ ___B_2_Düze nsi7liğ_
_._
___
_ _ _
I u blo I O (\ııcrilcıı yapıııı:ı A-l H urtılına
düzensizliği
--ı
__ _
\rOK
0,99
tablosu (Süleyman Baş)
-
(lÜ)m;ıx ı (�i )mini (/\i)ortllllb: ı (tli)ınax2IC�i)nıin2 ( L\i)ort2 .!1_tıi2 (L1i)ınttd (ili) 3 (/).i )ort3
KAT
ının
--
3. KAT o,gs
0,69
2. 10\'f 0,90
0,63
I. KAT . 0,76
0,52
-
-··
0,76 ı' 16 0.89
0,77 .
L,l 8 0,87
0,64
ı ' ı 9 q,7 ı
ı0,32
ı'19 0,35
� -
-
0,66 0,69
0,78
1 ı 5 0 ,7 2
0,78
1 '15 0,72
ı
-
0,39
-
0,26
T:.ıblo 1 1 Onerilcn yapının
13-2
(/).İ )max4 (ili
0,64
0,68
ı ,06
0,64
0,68
1,050,80
min4
(11 İ)on4
ı' ı 6
0,55 0,68
1, 1 8
� � -+�--�--ı
--
0,59
0,65
-
ı ,09 0,59
--
0,53 -
-
0,33
0,30 ·-
1,08 0�30
o,56
ı �os 0,66
0,46
o,s6
ı, 18
0,29
ı ,06 0,33
0,21
0,29
ı' ı 7
-+ı-
0,27
bi4
0,68
0,80 0,56
- - --
•
ZE\1İ1\ KAl�
biJ
Komşu katlar arası rıjitlik düLensızliği tajlosu (�i.:leynıan Baş)
(L\i)oı14 (�i+ 1 )on4 llki4
KAT
(�i)ortl
(�i+ 1 )on ı llkiL
2. KA'f
0,76
0,76
1 ,O 1
(�i)ort2 (öi-1 l )ort2 llki2 0,78
0,78
ı �00 0,68
0,6 8
1,00 0,68
0,68
ı ,00
l. KAT
0,64
0,77
0, 83 0,78
0,78
0,8� 0,56
o 68
0,82 0,56
0,68
0,82
ZEMIN
0,32
0,74
0,5ı
0,33
0,65
0,51 0,29
0)56
0,51
0 56
0,5 ı
.
(1\.İ)ort� (�i+l )oıt'
)
llki3
0,29
,
ı
KAT ·ı ablo 12. Ön�rilcn yapmm düzenl'izlik sonuçları (Süleyman B:ış)
A l l)üzensizliği t-----YOK
T)bi
1.19
21
82 fJüzensizliği YO.K
------
ııki
1.01
------- --�----�
17
SAU Fen Bihnı1eıi Enstitüsü Dergisi
{Temmuz 2003)
7.Ci1l, 2.Sayı
VI.3.
r)·
�ı �
ı
ı
l
ı 1 ı
1
"i_
J .
ı
L,
.. ·
----= ·--- ===-
-
-
1
-
h:======="==-===--= '
1
'�1)·
J
ı
�
·;
r'
r
--i
Betonerme Bi nalann Proje Hatalan
�
1
1
f-.'
1999 Depreminde, Adapazarında Ylkılıruş l\1.Eimas. H. Haroğiu
ı
ı
Ağustos
\
ı.J
- ·
1
�
1
\
r
ı
,J
l
., .,J--
r.,
ll =
� -- -===� ---·- -
�
--
-
-
ı
== � ----
·-::y ,_
�
-
�� == 1--
t_
-
.
1
\
�
-
��---
r
iı
ı
�
-
Şekil 5.
-
-
_
--J ı·
(�ı
-
Mcvc..ıt plan
(Aktuna apt)
Taşıyıcı sistem davramş katsayısı
=====--·
-�
1
r ...
-
·S-f _ rT .l ..
ri
-
ı
,.ı-�,
-
�ckil 6. Önerilen plan
Taşıyıcı sistem davranış katsayısı R:7
R:8
Zernin Sınıfı z:4
Zemin Sınıfı z:4
Beton Sınıfı C-20
Beton Sınıfı C- 1 6
Donatı Sınıfı S420
Donatı Sınıfı S220
Bina yüksekliği :15.50
Bina yüksekliği :15.50 nı
Tablo 13 Aktuna Apt
mevcut -
A-1 BuruJma �-·-
düzensizliği
(�i)ma.xl (�i)miııl (�i)oı11 llbi 1
4.KAT
_!_,_89
ı >35
ı ,62
3. KAT
1,88
2,08
2. KAT
3,3
----
-
--
.
KAT
-
b. (Llİ)oı t 2 rı r--
(6i)max2 (.1.i)min2
.,
1..:. -
)rnax3 � (L1İ)min3 (�i)orn llui � ( ôi- ·
�-
-
-
ı ' 17 1,79
1 ,5
1,63
1 )08 4,83
3,6
2,48
1 ı 6 2,61
2�53
2,47
1 06 6, l
4,0]
2,46
2,88
1 '14 3)06
2,7
2,88
ı ,06 6,08
ı
ın
,
( /j. i )ınax4 (�İ)rrJn4 (L1i)on4llbi4 --
1 'ı 5 4,98
3,5
4,24
1'ı8
5,06
ı ,21 5,88
4,2
5,04
ı'17
4,7
5,39
ı )1 3 6 , 91
4,05
5,48
ı ,26
4,21 -
---
1. KAT
3,59
2,68
3,14
ı,14 3,27
2,99
3, ı 3
] ,04 5,87
4,52
5,19
ı' 13 6,77
3,82
5,3
1,28
ZEMiN
4,87
3 ,71
4,29
ı' ı 4 4,38
4,15
4,27
l ,03 6,1
4,82
5,46
ı' 12 7,48
3,75
5,62
1,33
KAT -
-
22
17
�AU Fen Bılnnleri Enstitüsü Dergisi 7.Cilt, 2. Sayı (Temmuz 2003)
Ağustos
1 999 Deprenıin de, Adapazarında Yıkllmaş Betoncrnae Binaların Proje Hataları
M.Eimas, H.Haroğlu
T2blo. 14. Aktuna Apt. mevcu t B-2 Kom�u katlar
arası
di.ıitlık dLizen sizhği
(6 i )l'lrt l (�i+ 1 )or ı '�'lki ı
KAT
(� i )ort2 ( �i+ 1 )or2 llki2
(� j)ort3 (�i+ ] )or3 llki3 (ll. i )orr4 ( � i+ 1 )or4 llki4 1
1
-
3.
KAT
2 48
1 ,62
1 ,5-3 2 l47
1 ,63
1 ,52 5,06
4,2 1
1 , 2 0 5,01
4 ,2 4
1,19
2,88
2,48
] ,20 2,88
2 ,47
1 ,2
5,39
5,06
ı ' ı o 5 ,4 8
5,04
ı, 10
2,88
1 , ı o 3,13
2,88
1,1
5, 1 9
5,39
1 ,00 5 , 3 0
5,48
1 ,00
1 ,40 4 , 2 7
'3 , 1 3
1 ,4
5,46
5, 1 9
ı ' 1 o 5 ,62
5 ,30
1,1
'
2. KAT
- -·
1 . K AT
3, 1 4
�
3,14
ZEMİNKJ\T ,29
.
-
Tablo 1 5. Aklunu Apt. ait düzcn� izlık sorıw;ları r------
l� i ğ� B2 Düz?n s i z_ i A ı l)üzensi zligi �ıb_ i ı----1 .33 Vi\R VAR �----- �---- - -- -------�--·--,----·
· · _ _ __- ·
(Aktuna apt.)
Tablo 1 6. Önerilen yapıya a i t A - l Bunılnıa d ü zen"ı zlı�i
KAT
(L\İ)nıax l
4 KAT
J ,95
;(L\i)mınl --- 1(1\i)oııl 1 ,77
--
2, ı 2
1 ,93
2,02
2. KAT
2, 1 2
ı ,96
2,04
I . KAT
ı ,88
ZEMIN
1 ,49
•
KAT
(L\i)oıt3 Tlhi3 (/1i )max� (�İ)min4 (Öİ)ort4 llbi4
ı ,64
ı ,54
1 ' 1 6 2, ı j
ı ,74
ı ,9 3
ı )ıo
2,26
1 ,64
ı ,9 5
I 1 6 2,2 1
ı ' 75
ı ,93
l '1o
ı ,8 ı
1 15
ı ,98
ı ,62
ı ,80
ı'
1 ,49
ıı]5
ı ,62
ı ,33
I ,47
1 , 1 Oı
ı ,06
1 , 1 4 1 ,1 6
0,96
1 ,06
1 '1
2,03
J ,04
ı 04 2, ı ı
l ,59
2,94
ı ,03
2,09
1 ,54
ı ,04 l , 8 7
ı
ı ,8 ı
1 ,03
] ,7 1
1 \26
ı 44
1 ,02
04 2, ı ı
ı ,03
ı ,48
ı
1
,
,76 ,4 1
ı
,
'
J ,2 1
.
0,92
-
ı
-
. -
--6
fablo 1 7. Önerılcıı yapının
B-2 Ko�nşu katlar arası r i j it l i k tWzensıiiiği tablosu(Akluna apt.)
KAT
3 . KA T'
-- - -
( � İ)ort l (� j+ 1 )orl T)J.. j ı (� i)orı:! ( � i+ 1 )od 1lki2 (6i)ort3 (L\i 1 1 )or3 llkl3
�
-
-
( � i )on4 (�i+ 1 )or4 llk.i4 ·
--
2 02
1 ,8 6
1 ,09 2,03
ı ,86
ı , 09 ı ,95
1 ,94
1 ,00 1 ,9 3
1 .9 3
1 ,00
'
,
2.
KAT
2 ,04
2,02
1 ,O 1 2�04
2 , 03
1 ,O 1 ı ,8 J
ı ,95
0,93 ı , 8 0
1 ,93
0,93
1.
KAT
ı ,8 1
2,04
o ,g 9 ı ,8 1
2 ,04
0 , 8 9 1 ,49
ı 8ı
0,8 2 1 ,4 7
ı'18
0,82
ZEMNKAT 1 ,44
ı ,8 1
0,80 1 , 44
1 ,8 ı
0,80 1 ,06
1 ,49
0,7 2 1 ,0 6
1 ,47
0,72
•• ı
'-
'
·-.
r ab lo ı 8. Önenlcn yapıya aıt düLcnsizlik ....--·
i
95
,
-ı
_ _ _ _
{ 1\ }run1
ına>.'
2,25 ı ,04 r --
,
1 ,44
ı ,44
i)
_ _ _ _ _
,----·-
ı ,86
ı
J ,8 ı
ı ,74
llbi2
ı ( 11
ı ,78
1 . 94
-- ·--
-
3 . KAT
(/\i)IMX2 (!Yı i )nıin2 (6i)mı2
Tl bi ı ] ,05
-- ı ,86
r-· -
ki Tl ..L.._ 1 . 53
-+
_ _
sonuçlan (Aktuna apt )
A 1 Düzensizliği YOK
rıbi ı.ı6
23
B 2 Düzensizliği YOK -
ııki
1 09 .
1o
o
ı
ı7 Ağustos
SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi
7 Cilt,
2.Sayı (Temmuz 2003)
VII.
SONUÇI,�.AR VE ÖNERİLER
B2
yunıuşak
kat
düzensizliği
k esit
ve
yetersizliklerille rastlanmıştır. Bunları oıtadan k aldırmak için
yeni
ekJendj .
eleınanlaı,
perde
boyutlannı büyüterek (
Betonerme Bi nalann
Proje Hataları l\t.Elmas, U.Haroğlu
KAYNAKLAR
Anal izlerini yapnuş o lduğun1uz bu binalarda A 1 burulma
düzensizliği
1 999 Depreminde, Adapazarında Yılulmaş
Mevcut
kolon
Mantelama ) sitemleıin rij itlikleri
artınlmış ve sistemler 1 997 Deprem Y önetıneliğine göre
güvenlik koşulları sağlanacak hale getirilmiştir
A .. ,
[ 1 ] ÇAKIROGLlJ
ÖZMEN G . . ,
�'Çerçeveler ve
Boşluklu Perdelerden Oluşan Yapılann Yatay Yüklere Göre
Hesabı",
Rapor : 1 6,
İstanbul Teknik
Ünivers itesi,
Telaıik
İstanbul, 1 973
[2] TARANAGTH B .. , " Stell Concrete" pp.270-27 1 ,
McGra\v - Hill Book Company,
New York, 1 997
[ 3 ] ASLANBAŞ B . H . . , "Çok Katlı Perde Çerçeveterin Deprem
Yeni yapılacak binalarda;
Yükleri
Basılmarruş
Altında
Yüksek
Lisans
D inami k
Tezi,
Analizleri,,
Tekni k
İstanbul
Üniversitesi, Fen B il imleri Enstitüsü, İstanbul, 1 992
Adapazarı'nda zerrıininin sıvılaşına riski yüksek olduğu
ERDİK
[4]
M..,
YÜZÜGÜLLÜ
Ö. . ,
HDeprem
için, sıvılaşma riskine karşı ön lenıler al ı nmalıd ır .
Mühendis l iği Açısındaıı Yapt D i nan ıiğ i " , T. C. imar ve
a) Binanın altına ağır ve
1 980
İskan Bakanlığı, Deprem Araştırma Enstitüsü, Ankara,
kalın bir bedrum yap ı l mas ı
[5]
Dinamiği
olan
sıvıtaşması
önlem1erden
yerlerde bazılarıdır.
sıvılaşınaya Bunların
karşı
dışında
ve güvenilir diğer yöntemlerde kullanılabil inir.
olan dep renu erde en çok
D aha önce meydana gelıniş
can kaybı alüvyon ovaları ve sağlaın olmayan zeminJer
üzerine inşa edilnıiş o lan şehirlerde ( Erzincan D inar vb.) meydana
geldiği
göz
sağlam zeminierin
önüne
bulunduğu
alınarak bölgelere
şehirleşmenin kaydırılması
gerekir. Bn aynı zamanda 1 . derece tann1 topraklarının da tarım an1acı i l e kullanı ln1a sını sağlayacaktı r .
B itişik nizanıda yapılan binaların zarar gö ım eme s i için salının1 periyotları yakn1 olmalı ve kat yükseklikleri eşit
olnıalld ır. Binaların arasına deprem derzi kullanılmalıdır. Binalar
yapım
yönctrneliklere sağlaruna h dır.
aşamasında ve
.
proJeye
ve
Deprem
Mühend isliğine
Matbaacılık, İstanbul, 1 992
d) Temel gön1me derinlikleri artırılması.
emin
"Seismic Of Buildings"., Ine., New York, 1 98 5
pp. 7-8,
[6] CELEP Z . . , KUMBASAR N . . , " Örneklerle Yapı
c) Sıkıştınna enj eksiyonu yapılması
kullanılan
V .. ,
Dover Publications
b) Drenaj teknikleri
zemir-.
AMROSE
iken uygun
denetlenmeli, yapıln1ası
24
Giriş",
Sema
Betonanne Yapıların Güçlendirme Teknikleri
SAU Fen BiliwJeri EnstitOsO Dergisi 7 Ci1t,
2.Sayı (Temmuz 2003)
M.Elmas, H.Çahşkan
••
BETONARME YAPILARlN Muzaffer
Özet
-
GUÇl_JENDIRME
yapılard a oluşan hasar tipleri ve betonarmc yap ı ların ve
Mevcut
güçlendirme
teknikleri eksiklikler
yapılardaki
anlahlınıştır.
a ç ı kl an ın ış,
güçlendi r me konusunun önenıi ''urgulanınıştır.
Atıahtar Kelinıeler
Yapı
-
hasarları,
onarım
ve
güçlendirme uygulamalari
Abstract- 1'his summary gcnerally deseribes different kinds of darnage, repair and reinforcement teclıniques in concrete constructions. It contains an explanation of deficiencies in existing coııstructions, cmphasizing the importance of reinforcem�nt.
Key Words- Danıages to structure, repairing, apply to s trengthening I.
•
•
GIIUŞ
Taşıyıcı sistemler bazı nedenlerden dolayı nitellklerini ve özelJiklerini kaybederek hasar g örebili r ve kendilerinden beklenen fonksiyonlan yerine getü·eıneyebilir1cr. Böyle durumlarda yapının onarılınası ve/veya güçlendirilmesi gerekir. Bazı durumlarda ise yapıda nitelik kaybı alınadığı halde kullanım an1açlanndaki değişiklik nedeniyle güçlendirilmesi gerekebilir[ 1]. Bu konu ile i lgili
çalışmalardan bir kısmı ş öy l e ce
ö:�ctlenebihr.
Gülen S. ın çalışmalaru1da; dinamik yönteınlerden söz edilmiş ve yapıların dinamik analizi, betonanne yapılarda oluşabilecek deprem hasarları, onanın yönten1leri ve malzemeler anlatılımştır. Konuyla ilgili deneysel çal1şınalar ve sonuçları açıklanmış ve bazı bilgisa ya r uygularnalanna yer verilmiştir. Il,
M. Elmas;
SAÜ MLihendislik
�1.
Çnlışkan; Doğu
ı s ta n 'o u 1
TEKNIKLERI
Bikçe M., çalışmasında; değişik geometriye sahip çok sua boşluklu perdeletin sürekli bağlantı yöntemi ile analiz yapıln1ış ve pratikte kullanılabilecek birer bilgisayar prograın1 hazırlanmıştır. Bu analizde, değişik perdelerdeki eksenel kuvvetlerin değişimi koordinat fonksiyonları cinsinden ifade edilnuştir. .Folz B., Filiatrault A. tarafından yapılan çalışmada ahşap perde döngüsel ana lizi yapılmak ta dır. duv a rları n CASHEW (Perde duvarların döngüsel analizi) bil gisayar n1odeli içinde perde duvarların modellennıesi bulwunaktadır. Bu programın kapasite tahmini için tam ölçekli ahşap perde duvarlarda, sabit ve döngüsel testlerle karş1 laşt ırına yapıln1aktadır. tarafından yap1lan çalışnıada 17 Ağustos 1999 da yaşanan deprem sonrası Bayındırlık ve İskan Bakanlığı Afet İşleri Genel Müdürlüğü tarafından orta hasarlı olarak nitelendirilen yapı ların onarım ve güçlcndirilnıesi sırasında göL a rdı edilen tasanın hatalarına değini lmektcdir. Kıyats ıl S.,
1.1. Çalışn1anın Amacı
Bu çalışmantn amacı, güçlendiııne yöntemlerinin araştı n lması ve çeşitli uygulan1aların karşılaştır� 'masıdır. Depreın ile ilgili yönctınelikler genellikle yeni yapılacak yapıların depremde kabul edilebilir davranış gösterıneler� için uyulması gereken kuralları i çerir BunWl gibı, deprcnı tehlikesini gösteren haritalar, zemin koşullarının daha aynntılı ve küçük ölçekte belirlenn1esi ve deprerıl hareketinin ölçümü genellikle hep yeni yapılacak yapılara dönüktür. Ancak, deprenıden sonra binalardaki hasarın tespıt edilnıesi ve hasar derecesine göre onarım(tanıir) ve &riiçlendirnle(takviye) veya yıkıma karar verilnıesi de öneınlidir. Iyi projelendirilmemiş veya uygulamasu1da özen gösterilınemiş binalarda hasar ıneydana gelme olasılığı, depreınin şiddetine bağ lı olarak büyüktür. Buıuın yamnda, projelendirilmesi ve uygulamasına gerekli özen gösterilen binalarda da şiddetli depremlerde hasar meydana gelebilir. Bu nedenle hasar be1irlenn1csi ve devaınında ge rek li güçlendirmenin yapılması deprem ile inşaat mühendisliğinin önemli ınühendis liği konularından biridir[2 J. .
Kasap
Adapazarı
•
•
ELl\1AS, Hasan ÇALlŞKAN
Yapılan bu çalışmada genel olarak, betonarnıe
onarım
•
'
Mah.
Fakültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü)
Gazipaşa Cad. Tolan Apt.
No:39/6 Pendik
Betonarme Yaptiann Güçlendirme Teknikleri M.Eimas, H.Çahşknu
SAU Fen Bihmleri Enstitüsü Dergisi
7 .Cilt,
2.Sayı (Temmuz 2003)
c)
II. BiNALARlN DEPREM HASARLARINI
Bina
y a pılmaması 2-
Dökiilen betonlarda vi bra t örün kullanJ]maJnası
ı2-
beton sıkıştırmas ının yapılmanıası) 3- Taşıy ıcı p er delerin kö ş elerinde perde uç b öl ge sinin yapı l ma ma sı 4- Kir·iş ve kolon demirlerinin ek leıne kısınılarııun
3-
4-
kısa tutulması
Beton i şç il iğini ko lay laştı mlak için
fazla
su
5-
kullanılması 6-
em.rıiyet
Zemin
gerilmesinin ezbere
anlamda
de pre m
izlenmesi Gereken Yol
(gere kli
5-
genel
III.l Hasar Tespitinden Sonra Giiçlendirilmesi İçin
drenaj ın
yap ılı rk en yer altı suyunu alacak
b ilgi1 crin
edilen
te hli kes in in a za lt ı lnıa s ı iç in kullanıltnası.
KOLA YLAŞTIRAN NEDENLER
1-
Elde
Yapının p r oj esi elde edil n1e lidir.
M e v cu t binanın rölevesi çıkarılmalıdır.
M evc ut binanın zemin durumu
belirlenmelidir. Mevcut proj e ile röleve projenin nıu k ayesesi uyuş ma d ığ ı uyuşup kontrol yapılacak edilmelidir.
Kontrol sonucunda
rölcve arasında fark rölcvcyc göre yeniden
proj e ilc
söz konusu ise binanın
alınarak
proje yapılması 7- Ko lo n ve ki r i ş birleşim y erlerinde etriye s ıkıaş tırmas ının yap1 lmaması 8- Kolon ap iike y önlerinin bir üst katlarda değiş tirilmesi ayrıca tek ist ikanıe tte tasarıın
6-
,
statik d a hi l depn�ın hesabı yapıln1alıdır. Ol uş turu l a n ta k vıy e proj es i n1utJaka denetimden takviyeni n geçirilecek., yapı içın en uygun sonra projelendirildiğıne eının olun du ktan uygulanJaya geçilnıelidir.
yapılması
9-
Beton döküldükten sonra
yeteri nıiktarda ve
IV. ELEMAN ONARIMI
süre de sulanmamas ı( özellikle yaz a ylarında)
10- �fidye h ve
nncırsız
deniz kumunun kull anılması
ll- Kolon ve kiriş etriye bindi.rnıe pay lar ının kısa
tutulınası, bağ tellerinin kısa kesilmesi
Yapım hataları,
gören betonanne kolo n perde ve a n 1acıy la kirişleri güçlendil ınck çeşith teknikler geliştiriln1i ş ti r . Bu tcknikJer, genel li kle kalıcı defoı1nasyon yapınaınış olan elcn1anların rij it liğinin ve
12- Yapılmış olan veya yapı lma sı gerekli ola n kiriş
ve kolonların iptal edil mesi
13- Kirişsiz
balkonların
üzerine
sonradan
sonucunda
duva r
öıülerek içeriye alımnası
14- Ara kat yapılmasından kaynakJanan '�kısa kolon''
basar
sünek liğini n
,
a rt tırıl n1a s ı
H a sarl ı elen-ıanların
problemi
gerçekleştirilebilir. kullaııılanlar III.HASAR BELİRLENMESİ VE
•
DEGERLENDİRİLMESİ
ve
nok ta la r özetle aşağı d a ki
değerlendiriln1esinde
gibi sıralanabilir.
yöntenılerle
i ç e r isin de
yöntcınler
Bu y önteın kolon alınası gereken sargr doııat1sı, k ullanı la rak el e ına nla rı n d ı ş ın da :
en
sık
ve kiriş i ç inde çelik levhalar kafe<; ş eklinde
�üncldık
elue
edilmektedir.
Çelik
ınantoda katlar arası �üneklik sa ğ l anamadığı
kolonun eğilınc sağ l a1n d ınaktad ır .
önen11l
B etona nne
kolonlarda
Manto
s ün ek liğ i
sürekliğin
:
13u
cksenel
yük
arttırılabilir.
ycrl cş ti r 1 le n
ve kullarnın iç in karar veıme,
k apasi tesine
bir
ybntem
uygulanınaktadır.
ko1onun hcn1
a) Bina1ann hasar b e lir l enmesi , bunların sınıflandn1ln1ası
belirlemenin b) Y apıla n sisteınatik bir değerlendirilmesi ve bunun so nucu ol arak o luşan can ka yı pları nın belirlenmesi,
Bu
başvurutmaktadu. ç eşitli
güç1cndiımcsi
Ç el ik �1anto
yüksek
•
belirle nmesi
:
amacıyla
oluşturuhnaktadır. nu şekıJdc hcın e kscne l yük kapasitcsı k1snıcn arttırıln1akta, hen1 de daha
Hasar belirlenmesinin en öneınli zorluğu depremden he men sonra yapılması gereğidir. Belirlemenin yapıldığı ortam bir afet bölgesi ol d uğun dan çalışma imkanı suurlıdır. Kısa zaman da yap ı mıası ger ektiğinde n. konu ile ilgili yeterl i elenıan b uln-ıak zordur. Elde edilen bilgilerin onarım ve güçlendiıme açısı ndan değerlendirihnesi ise genel likle daha rahat bir ortamda yapılır. 1-Iasar
ınalzcınc ve dcpren1 gibi zorlamalar
eksik
Bu
i�L·'
katkı
gele nl ikle
yöntem
ile
kapasitesi hem de Manto
iç ensıne
b oy u n a donatıları katlar arasında
sağlanarak,
kolonun eğilme ka pasitesi de arttıral ır. Ş eki l 4.1 'de d o natıl an yerleştirilmiş tipik bir kolon nıantosu görülnıektedir. Mevcut kolon ilc vcni döküle c ek manto betonunun
şekil de zarar ve
adcransıntn
�
yüksek
olabiln1esi
i ç in
mevcut
�olonun donatılan ortaya çıkıncaya kadar kabuk hctonu kırılnıaktadır.
26
\ \l: ı .
-
,lj p
ı
Hdıuı��ı ı 1 ı·-..:ııııı--.ıi 1 ·ı,_."\" ( 11ı·ı ···ı11'(tt" '' ):l(• �) ',.,J
t
, 1
t
Bf\mııır
:� li!L·.ı
·:n
�
.·
••
ı. (
'1 ' lll ' . 1 1: lll
ll ı Lı: : ı H;. '· 1
ı.:. ()ı o ı ı, rh ·ı dt· \· t • k o , >:; ı p ��k 'it ı p 1 ı., k 'i ı \' P.ıııı dt·iıı;,uıl.tı ı ı H Lı < dıl'�tı �u�. <d< ı ı' \�ıll ı\.l;ıı i ıı lıt•i 1 ı hıt 1, u 1 L ı ı1 ı lıı \' � q ı ıl : ı ı d , : t -,; n ı : h lı ��ı 1� t : ı �) 1 ıp ı ;ııi!IITilılk \tkı;ın·d�r! ;ıııt,ll!Vl;ı \dtl;ı!, .\\ı ll':ı t'!llt'l..��ı.vnıll:lıı.ıhılıı o...,. ı ı :•ı ct k ı�·�ıHı �ırtııı:ıl"ı!tltt'k \\.·Irk k\'lıt�L!t .ulı:ı·:ıvl:ı ,
v:nH'-It ır• 1(1hı 1ı ı ı
.
\ .
\ \ l' 1 L .:\ H 1> .\
Bl :Ht
L '\ 1 \ ı� c '� · r 1< < > L t ı '
..
. . 1 H � f E i\ �< lll J ( .
-
,! ..
1 ııılııı ııH i �ııı·iılnı:.ı dlirl'n�.ı:l ı�· ı d ıl. �.ı u.:: ı ı d n ı '1ı ınuı1 ı w ı h: , , , f:.t h ı ı i ı�; i , ı. ı H.· tl ı ı ı ır l \ı \·ı ı k �.ı� :n ı ··lı k ı ı o k k ın: ıtltll n L :ıl f; ı ı \ ı ı i , {n�· ı., :lt ı li . <i k ı ·ı:t.daırı:ı '�'(in:lı ,·)tt· ll· ıı ı ı:.·\'l' (tJ<tlllfH il�ld\· ı:d\.'1! l'ıtıııı!:ıı.ı '
'
.
..
ı
...
,
•
.
ı
1
(
-.ı ( ı
4 ı
Lı n di."r,ı·ır,ı/ }l<ltı �·�ıpıl:n ın tkpı l'l ı ı 1 k ı 1 ·ı ı \ı lı ıı d .ı i·� t d; i\ ı .ı ı ı ı �.1; ı n n ı ıt h ·k i 1 h k ; 11 ıı; ı ı\' Lı ·:\:ı-.l·,�d 1 ),'Jl('\' )'llıtl< ını 1-ııltaııılını ,;lıı 1 �tJ'Hııı ıt1·ın ı; 1 j'· ılı tl ll bt d, ll tl lll d. u 1 \i ll/ l' ı ı'" 1 1) ı .ıı} i li ) i ı.. > q ) ı rı ll 1 ı k ,(\ı kıt k ıki)ıı:ıu .ııı.ılı/t ) :ıpılıııı·�ttt
c ��
'ııııl'! ı-ık t
b< ı k ın
H
ı
.. ·
.,
·
'.
ı·.ı.: .ıo· ı�..·n!ıııı-.ıır !�ıt \':tjll r, i,.ı ! 1 ili ı l 1; ı tt· t o 1 ! q ) . h ı: r h i: k .ı ı ın ;; g ı ı 1 q ı ı 1 � � :' ( l ·, ·; i 1 u 1 ı ' 1 .ıı ı i .\ � ıııı 11 ı ı ı ·lı ı '\. ( ( ) ' �, k :-( t lı ı ı I' v, , i · k 1 ı � lt ı iı ·ı fııı k;ı; 1\1111 .� :··� tıltllııp f(ıı'l:.un k�ıi )iıL··.\,·klı!:ı �1-. : i 1 • ıı ı lı. ld h ı �t d ll ' \:ı d\. k:ı ı j ll : d-, b rı ) ' \ ı ı l d ll ı ııııı 1 i,ı tl Ü i ı ? ') ;.� 1 n.' ·; 0 c fl i h P V t H U l11 l .ı fı • 1-. ıf 1 u d il k 1 1-. 1 ! 1 :d l' ı k ; i i ı ı d :ı k ı 1: � ıl P n h o \ u l L ' n h l• � t k ııı · '� O c ı n h o \T ı tt ı �d :.1 dı ı 'i' i ı ı ı Lı 1 ı .u \.ı ll k r ··ı 11 ı u l' r ı nda l ı p 1 \' ; ı p i l > 1 �ı ;ı ı 11.!· ı t ı ı \ \ · t • ··ı d f1 ı ı ılı il� ll n { l..t · 1 l. d�'· J ı �dlll' r k\ _.; 1 i y ii� le n Jt: \ � · :ı il 1. . h ı ı ı ll ı ır ı; ı d ı't \.' ı l ! u ! ı �! ı f) ı d l ! ;i h 1 o l· d l ·<1 y ıl ili ı �' �} '1 1,' J d ll) i ' 1 ; 1. ı ı·
ı
)
,,l.l'il ·��.·kıl (ı
;liil
ı ,
,
ı •
...
1
·
.
.
ı •
. .. . .
ı
...
i 1
•
,
,
.
•
.r·
1 ,
1
• •
'
ı
ı.,
�. :
uH:
\'•�pıLn ı H
(
;ıi(;lnuhnrw 't ddıHd�'f i
�'tl� lm:tı··� U,<,·aıı�lwn
Betonarme Yapıların Güçlendirme Teknikleri
SAU Fen Bı linıleri Enstitüsü Dergisi
7.Cilt,
2.Sayı (Temmuz 2003)
Vi
t-
M.Eimas, H.Çahşkan
... -.....
ı:1 ·.-.
ı
t 't·";�·ı.-•·�·c��.�.·-.::•r·•,�ı·....
! '
.
..
... ._
C\ " "Jı..ct �
.'"""" . .
i-�-·
i 1
r
1 � �;--
. .. � --......
:
1
ı
�
ı ı
._-ı· ·.. ··--- -- · ·- ..... -
_ı.' ··
� �
ı ı
;
1.3 .0.
t
·-+.. �-- -- - -� · -...-
l
•
�1
.
. .....
·-
...
- ·-
--
. ..
.
..
1 Jl..� t f�
. ·ı• --··
... ..
�
. :�.fO J -
. ._�-- ·-··... .
.
_ .. . _ __...._..... _ ... . .
..
'
�--· ·-- -- ·--
�·-· .
. ..."". · ,
-- __ .. .. .... . 4'·--·...
...
�
..-.fo..
�···· '
-
..::1:, 0'0
...........__•
·-+--
•
·•' -�•"··- · ··-"'-"""'"o � .·m�•""
·"4--·--.----·-'"".-.-�-·
2.ı:J�·
-·".
'! t
··- .
....
.
...-.· � . ..-...-.rr �
"'
....
--- ---Q)
__,
-..,...................- •.-�-?'···... ,.._
ı
"""
1
ı
ı
I
�
� --t-- �L�---��:r-\,if --=-:: ·
-.���. -"'"""·-
1
�
�
.
......
'·•
ı j
-
ı
- 2 �t)
....�.. .....-.,, .
........
't'
ı
"'_._,... ı
_,,..
. . _
�
��jı�,
j
r ·� - - -·-L
'
------
-
-
,...... �'='•-- ---�-·--·--·-
�
M
ı
€P-
......_..,.,__
1"
--
. ...-
...._
J--·��
• i
·-�-- �lO
O
·-+--- l.'tOO
-----
�---t------
-·.._....._,.-.-
b
-----�� <)0-··· ··.. · .
-·
-�---- ·
··-·ı-"·-
-·-··..
--�.......- ·---·-.. ...
-----
-
-.ı.tı
-·.
---®
··---w
..-�.,_ - ---
& ......
Ş eki] 6 .l
Tablo 6 1 T'ıp 1
KATIN
YERI •
Tip 1 Yap1 Ka hp Planı
ıgı ka ts ayı ı ar ı yapı p]aı11 ıçm x ve y •d ogn.i ltusundak'l buru 1 nıa d uzensız .. r-· Deprerrıin Yönü ve Kuvvetin Uygulama Yönü ·
-
+X
-X
5
1.24
1.33
3.0 6
2.35
4
1.29
1.26
2.92
2.31
3
1.32
1.22
2.75
2.24
ı .17
2.63
2.19
1.10
2.57
2.17
.
�··
---t----t
·-·�··
-------
�---2.9tı----·-�
2
1.34
1
1.36
-
+Y
-
b
-Y
.'-· · ---
·--
yönünü koordinat eksenlerinin yönü olacak şekHde alırsak, ortaya çıkan sonuca göre; X ve Y yönündeki bumlma düzensizliğj kats ayı l arı 1.2 sınır d eğ er inden büyüktür. Burada
....
yüksekliği I-IN -=14 ın ohnaktadır. Perde kalınlıkları 25 cm dir. Tüm katlardaki kirişler 25cm/50cm boyut:undad1r.
deprem
Bütün
katlardaki
kolon
boyutları
ise
50cm/50cm
boyutundadır.
Tip 2 Yapı Planı Şekil 6.2 �de gösterilmiştir. Bu yapıda 5 kattan ibaret olup, her bir katın ağırlığı 1338.9 kN"'dur. 1�oplam yapı a ğırl ı ğ ı W 6694.5 k�'dur. Kat yüksekiıleri her bir kat için 2.8 n1 olup top lanı yapı
Yapılan a n a l izle r doğrultusunda
sonucunda 1'ip 2 Yapı Planı için X ve Y
+0.05
düzensizliği gösteıilmiştir.
burulnıa
=
28
dışınerkezJik katsayıları
yüklerneye Tablo
ait 6.2
b
de
Betonarme Yapılaran Güçlendit'ıne Teknilderi
SAU fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi
7.Cilt, 2.Sayı (Tem:ı1uz
2003)
cJ?
~ T ----.��····-· -ı---------·-- -
1-----
____r�-- --r
o aa,
--
, •
--•
-
_.
M.Elmas, H.Çalışkan
";_? �.m"".,.
•
•- --•
ı ı
ı ı
.-:;. pt .
'-
__.,.__
•-·-
•-••-..,.,••-••
-·
.t •
.,.,., _ --· -�� -..,.
..
--t . .....
:3-��}-·
•• -•·
�:;;s ,,.
,
__
,
__
..
�.
___
.
._ ...-•
<'.9Q
--..._
-ı---r--o
-·
Afo-
,___
_ ,
i
) �
··
'M•""'-"i--·· t'
�;f,l)[.ı..
1-" ----�· -�· ·---t---�-- " - - - · · -- ---..ı
-.-�ı:.ı
-. � t..
@
1
tF
nJ
C"..J
®-··-
..,.,.,_, --·
r..
. .� ·
.11 .... "' - � ..... _ .... . .. .
.....
• •
.
... _____ .._
• •
1 t •
ı
ı
o-� � (')
...r .:ıı, _ 1o ı'\ ;:'!1 .. bf'i.Q
_ _ .... -·-· .. ... . ..
•
·-·-·H
1
-·
-.......--• .
_-"\__ ... .._. .... .
,
ı •
®...._---- +--·----t--·--�
��._
_
··-
�-·<t--
--
-
t
1-.-�--.$
_J
_ _ _ _ _
··----E!.�Ja
·
_ .. _..
·--··-- -·-
··--
�- -----·-·
-
--
........ -
-
-
3,QQ
----::ıt.:fJO-·· -·---··--·�··-w·�·-·--2c;}Q ..
--·----
··----· __ _ _..,. . __
.... . -..
-..
...
..
Şekil 6.2 Tip 2 Yapı Kalıp
1'ablo
6 2 Tip 2 yapı planı KATIN
doğrult�s�ndakı burulma düzensizliği katsay1ları Depremin Yönü ve Kuvvetin lJygulaına Yönü iç_in
x
ve y
+X
-X
5
1.15
4
1.13
ı. ı 3
•
YERI -
Planı
1.10
-Y
1.16
1.11
· -...
1. 17 -
1.11 --
3
+Y
1.12
-
1.09
1.18
1.08 -
-
1.08
2
ı
1.17
1.19 --
1.06
1.13
b
1.20
1.06
1.04
-
X ve V yönündeki bumlma düzcnsızliği katsayıları 1.2 'yi gcç.ıncnıektedir. Tip 1 ve Tip 2 Yapı Kalıp Planlan i nc c lenirse tek fark Tip 2 Planında perde ilave edilınesidir. Bu perde Tip 1 planında bulunmanıaktadır ve bunun sonucunda bumlma düzensizliği katsayısı özellikle
değerler çıkınıştır. Böylece taşıyıcı sisteme tek bir perde ilave etmekle bile burulma düzensizliği katsayısında büyük bir düşüş n1eydana Y
yönünde
getirmiştir.
29
çok
yüksek
B<.·ton;ırnıc Yapslann Güçlendirm� Teknikleri �1.EI ın as. H.('ahşkan
SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 7 .Cil1,
2.Sayı (Temmuz 2003)
VI. SONlJÇL.AR Düzensiz yapıların zayıf aksl ar ında
i yile şti n neler
burulma katsayıs1 1,2 değerinin a ltına i nmek ted ir.
ve
sonucunda
yapılan düzeltnıeler düzensizliği
Yapılan an aliz son u c un da taşıyıcı sistem yetersiz
binal ar
Ekononıik. sınırlar içerisinde kalması kaydıyla h e r
ya p ı nın Bi l inçli
hasarsız dahi olsa güçlendirilmelidir.
'
onarılınası ve güçlendirilmesi münıkündür. yapılan onan n1 ve güçlendirme, binaların gerçek anlamda dep re me dayanıklı hale geln1esini s ağ l a n1a kta d ır ve güvenle kul1anılabilirler. I-Tiçbir b i nanın şiddetli bir dep remi hasarsız atıatması garanti edilen1ez, ancak en önemli mühendislik hedefi göçmenin önlenmesidir. KAYNAKLAR DEl\1İR H.,
" Dep r eınde Hasar Görmüş Yapıların ÇalJşmalar ve ilkeleri", 2.Ulusal Deprem
[1]
İle İlgili �1ühendisl iği Konferans, Mart 1993
Hasarı [ 2]
CELEP
Mühendisliğine
Z., G i ri ş
KUMBASAR
ve
Depreme
N.,
''Deprem
Dayanıklı
Tasarımı, i.T.Ü. İnşaat Fakültesi, İstanbul, 2000 [3]
GÜLEN
S.,
Güçlendirilmesi''
B itir me Tezi
2002
Bii< ÇE
[4]
"
B eton arme
Sakarya
M.,
Yapılann Onarı1n ve
Üniversitesi Yüksek
hÇok
Yapı
Sıra
Boşluklu
Lisans
Perdelerin
Süre kli Bağlantı Yönten1ini Kullanılarak Statik Analizi!' Çukurova Ü n ivers it es i Mühendislik Milnarlık Fakültesi
Dergisi,sayı 1-2 Ilaziran/aralık 1997
[5J Bayındırlık Ye İskan Bakanlığı, ''Afet Bölgelerinde Yapdacak Yapılar Jlakkında Yönetın elik 02 Eylül I 997 tarih ve 23098 [\1-ükerer Sayıl ı Resmi ''
Gazete
FİLİA11Z..A.ULT A., "Cyclic Analysis
FOLZ B.,
[6]
of Wood Shcar \Ala lls" Journal of Structural Engineering, Apri]
2001
[7]
KIYATS IL
[8]
BAYiİLKE
[9]
İnşaat
Gören Yap ıl ar ve Onanın Güçlendirnıe Sorunları" Sakarya Üniversitesi Yüksek Lisans Bitirnıe Tezi, E ylül200 1 S., ''Depremde Hasar
N.,
"Deprenıde
Hasar
Yapılann Onanın ve Ciüçlendirilmesi" İznıir 1999 Mühendisleri
Şubesi,İstanbul Bülten Sayı:55, [10] ''
ÖZTEKİN
E.,
Tenınıuz·-Ağustos
ve
Beton Dergisi
N.,
l(asın1-
2002
KUBİN J
"Depreıne Dayanıklı Yapı Onarım/güçlendirnıe Teknikleri" ODTÜ
[11]
İ sta nb u l
YJLMAZ A.D.� lJLUÖZ
On a rın1 ve Güçlendirnıe>' 1-Iazu
Aralık
Odası
Gören
.,
Tasarımı
30
SAU
Fen Bılimleri
Ensti!üsü
Tasarıını D.Akgün, I.Ç�1nkaya
Dergisi
Bilgisayar Kontrollu Serbest Düşıne Deney Sisteminin
7 Cılt, 2.Sayı (Temmuz 2003)
BiLGiSAYAR KONTROLLÜ SERBEST DÜŞME DENEY SİSTEMİNİN TASARIMI Devrim .
.
Ozet
Bu
-
gerçekleştirilnıesinde
kullanılan yapısı
kontrollü sistenlin
düşıne
serbest
çalışmada,
deneyinin •
bilgisayar
bir
donanım
ve
yazılını
AI(GÜN, İlyasÇANKAYA
olarak gerçekleştirilnıiştir. Deney sisteıni., DELPHI görsel programlanıa diH ilc yazıhn1ş kullanıcı ara
yüzü ve bunun kontrolünde çalışan ahş diizeneği düşnıe içermektedir. Serbest d ene�,. inin
gerçek.leştirildiği atış düzeneğinin yapısı atişlarda kullanılan bilyeyi taşıyan elcktronııl<na tıs., y ü kseklik seviyesini ayarlayan adım ıno1oru ve bilyeyi düşme noktasında algılayan optil< sistcınden oluşınuştur. Kullanıcı ara yüzünden giril(.ln atış yi.ikseklilderine göre.
atı�
düzeneği
kontro1
için
tekrar
gerçekleştirilerek
sonuçlar
)'ÜksekJik
he r
edilerek,
bir
atışlar
a)'ISınca
kaydcdilebiln1ektedir.
Aynı zamanda elde edilen sonuçlar listclencbilmekte
veya g r af i k s el olarak sunulabilnıel<tcdir.
kütleleriıı düş rne
deney dizayn etnıiştir. Bu dene yle rden yola çıkarak bir ,
k ütl e s in in
nesnenin
fark t na varnuştır
Serbest
[ 1].
sn·asında içü1,
yapılabilmesi yüksekliğin
noktasına
ş e kl i ni
düşme
düşrnc
kad ar
etkilemediğinin
dcneyse]
ölçün1lerin
n bırakıldJğı serbest ve b ı ra kıl clığ 1 andan düşrne
c i sıni
bilintnesi
sürenin
geçen
Yüksekllğin b e brl eruı1e si
ve
gerekir.
bilinnıesJ
düşrnc süresjnin ölçüln1esi
değişik şekillerde olabilir. Örneğin, cisinı ölçülerek
belırlcnn1iş bir yükseklikten bırakılarak bir kronometre
11�
düşıne süresi ölçülebibr. Fakat bu şe kilde yapıla n
bır deneyd e , kronon1etrcnin tanı zamanında başıatıl ıp yüksekliğin
durdurulnırısı,
hatall
belirlenmiş
alınası
g1bi se be pler d en elde edilen sonuçla rı n hata de ğerleri Ayrıca yiikseklik-düşıne zaınanı grafiği
yüksek olur.
iç1n
oluşturnıak Delphi, .t\dıın Motoru, Paralel .Autılıtar Kelb11eler Port, Optik Algılayrc1.
bir çok
öl ç n1 ek için
z amanları nı
defalarca
aynı
tekrarlanıak
işlen1i
gerek ir .
-
düşnıe
Serbest
değer Jcnndc
Abstt�ıct
-
In
this study, a con1putcr
controlled
systeın which is used in the reaJization of free falling ınotion have been inıplemcntcd as hardware and s ofhvare.
Experimental
system includes
a
user
intcrfafc that was 'vritten using DEI.�PHI and a free fall rncchanism \�·or ks undcr the control of the user intcrfa{�<>. The structure of the free fall mechanisın consists of an eJctronıagnet that carries the bali, a
7an1anı
deney
at ı ş la r
değerlerini
�ükscklik-7cın1an . L)lcnılen
seti,
yapn1ak, ölçerek
yükseklik
belirtilen
bağlı
bunlara
sonuçları
d üşıne
kavdetn1ek ve
;
değerlerjnj grafik olarak unnıak gibi
gerçekleştirnıek için tasarlannuştır.
Hassas
ölç ünıl er sonucunda serbest düşnJe zamanlarına bağh olarak
elde edilen
sonuçlar ka) Jedilip
daha sonra
tekrar lislclcncbilir . Ayrıca düşnıe zanıanlarına bağlı o ]ara g r afik çjzciiri I e rek , yükseklil< - düşme zanıanı i lişkisj veya hıY.- düş ı ne z an1anı ilişkisi görsel olarak
stepper that sets the 1evel of hcight, and an optic sysıeın that senses the baH at finishing point. .-'\ccording to thP fall height list that is entered via the uscr interf�ce. for each height, the falls are
sunuJur.
repeated for the number of times indicated in the
Şekıl 1 'de gö rüldüğü gı bi serbest düşme deney seti iç in . ol uşturulan sısteın genel olarak bil gi s ayar ve n1ekanik
list and the results can be recorded. '"fhese results
can he listed or sho\-Yed graphically. Key H'ords- Delphi, Stepper, ParaUel port, Optic
scnsing.
��
e ktroni
YÜZlf� SİSTEMDEKi FONKSİYONL'
� a11ş
düzeneğjnden oluşmaktadır. Bjlgisayar�
gorscl btr programlanıa diliyle yazdmJş olan bir ara
�iz
a ra c rlığıyla yükseklik kontrolünü ve . . düzeneğiııi atış ınekanik ışlcn1ını
I. GİRİŞ
olarak d üş ü nül en deneyler
Galileo
( 1 564-1626)
gerçekleştiren
ilk
,
serbest düşn1e
biliın
a d anu d u-.
l)eneylcrin kontrollü bir şekilde gerçekleştiriln1esinin
önenuni vurgularnış ve çeşitli ağırlıklarda o 1an farkb D: 1\ k gün ,İ. Çan kaya� Sakarya Bılgısayar Eğitımı BöllinıCı
z a ınan
ölçrne
k ullan ara k
gerçekleştirir. Atış d üzeneğinin kontTolü p a ralel port
('oğu biJi nı adamı aç1sından modenı biUnıin babası üzerint!
II. ARA
Ün ıversitesi,
TEF,
Ucktroııik-
ÜLerinden sağ lan ır [2 J.
'v! e ka n ik
sistenıiıı
yap ı sı nda ,
serbest
bırakılacak
cısının yüksekliğini ayarJamak için bır step nı o tor ve
b un u n iiLennde hareket e tt jği sons u 7 bi r d ı .,s l ı b ulunınaktfidtr [31. Bilyenin başlangıç noktd 'tnd n n alınınası
ve istenen yüksekliğe ç ı k a rt ı l ı p bırakı1ı;1ası
Hilgi'-&ı�•u· Kontrollu�l·rht"�t Dii�ırıl' Dt·tu:y Sbh.·minin Ta�annıı
�i\ lı 1 Tr ı H ili rrıkı ı hı�tı tl.bıj I ıny.ı�ı
J>.A KJ!.Ü n,
7 ('ı lt. '2 Sayı ( J cınnıu; ..?00�)
su a�ında.
�·1�n un
� lırun�sı
vr
e lekt ronııkı1atıs kul la111l nlak tadı r
b1rukılnıa �ı
ı�JcnıJndc
·-l
Bilgisayar Ylık sddı k
dcğ,crkr ı
\' ükse k lı k ;\ ya n
<D
ın C,)
j ) u y ll ll' �uı cl c ı ı
Ara yüzü
> C)
vcyuk�ckl ik -dü�nıc /�manı gtatiğı
Atış Düzoneği
1� ılye uın Kontro 1 ü
<l>
•
ı..,_
Elektromekanik
t o Q_
Kullanıci
Adım Motoru
Bipolar Sürücü
ı..,_
E
1.(. au ka� a
co ,__
Sürücü
..
co Q_
o
l) üşrne a lg1l;:ıuıa !
ı
•
Güçlendirme ve şekillendirme
Elektromıknatıs
•
ı
Alıcı ve verici göz
;
�l'ki l l S rı h,·� t dLi�ınL" <lene y sıs ten1i nin gene 1 yapısı .
-
ll I. .A..l.t A Y l iZ ll N Tr\ N 1 T 11\11 Kullanıcı
ara
.
seıbe')t
yü/ü,
knlhını<.·Jnlll
geıçekk�tinnc<.le
dü�ınc
get ek] ı
Atışlar
dl ııeyırıt 1.ontrol
j�lerrılenni yapabilınesi i�·üı J)dph] pıugrarnh.nııa d]li ile
ya:tıhmş gürsel
bıı
bılgisayar pıograııııdır
Serbe�t dü�nıe th-�neyi geıst>kh:�tır Jbrkrn, ı nt" kani k elektronık purı;alard'-nı olu9aıı i.ltJ� <..HiL,C'tıL'[�i, hu tarabııdan
cdi1n.
kontrol
KuJlaıncı�
�ıra
Başla
liste
HöylLTL._
�t:rbest
g e ti r iltı c·k
veya
grafik
dü�ın�
�oııuç la ı ı n
Ayarlar
1
::rardım
tv1 arıuel
�ı,
•
. Çıkış
l·lJ.
'•
ve
·.
yüz
yükseklik
�ek1l 2. Ylik�l·klik gııt�i pencereleıı
dt·ğerlerinı hır lt::-,tL" halınde bl'lıı1ıp, dl'nL'Y sonunda soııu\·lan
_ş_ onuçlar
ulaıak değerlendirebilir. <.kn�yi
sist�n1aük
hale
taıü li n d an
ku ll an1c ı
değerlendnılrnt'\J koL.ıyla�tınlnu� (.)}ur. •1 •
.
.
)
111.1 Atı� Y ük��l\.lildrri nin Hclirtihnc'ii
'
1
·ı "
.
ı .ı
hO
lJ
•• •
.
PıograHH.la, kulhuııL·ının istL"dif�i ylik'-it:klıklerdt'n atı�lar
yapabilrııesi 1\' i ıı, at 1 �b ra ha� tunadaıı öncl' yüksl' k lik
..
�
..
}
de t? e r leı i ı ıi hıı lı�tt' ulurak belirtnıL·si �l' IL'knı ck1ediı. . '-
�e k i 1 2 \le yük�ck lik giri�ı :,eçl'nek.leri gürü lıııl' ktcdü-. Yükseklik listesı her hjrj ayrı giııhnek ü;ert� ruaııuei ve ba�laııgı<y, hlti� \T (.ltı� sayısı helirtilrnek Ü/.ere otonıatik �-
olarak olu�twu lahilir. �e kı 1 �. ( )toııı:.ı tık Yük sekhk gıı ı� peııceresi
Şekil ) 'de otonı;.ıtik bstl:' gü·j�i i�·in kullantlan penceJ e
YüksL�klik 1istesiııı, bc:lirtılt·ıı başlaııgı\· ve biti� yük sc k I ı k Jra lır)nda ve bt"1 irtilen sa yıda e�it edih nesi yll' elde değL' rlt:ı i aı i.! lık. ta yliksl· k l j k verilnJi�l1r.
J 11.2 i\ h�ht rı n ( ;�r�cklt:"ştirilrnesi
olu�tutulur.
Yül,s�:klık değerleıi ve tekr�r sayıl�rı girildikten sorn-a yapılac�ık i�lenı atı�l�ırııı geı\ekle:;;tirilnıcsidir. Bir bilye ık
<-ıl"ı be�t
düjllll'
a t ı � ının
) ap d u ı:..ı �ı t' t'fl"kcıı ı�k nıler,
g,t:ısekle;,tirihnesi
ıçın
..
H il yeni n
l311yt·nin
h Lt�) aııg ıç kon un ıundan alınnıası, atı�
\·ıt.aı tılına�ı.
yapılıııah
ıstenen
yüksekliğe
Bilgisayar KontrolluSerbest Düşme Deney Sisteminin Tasarıını
SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi
7.Ci lt, 2.Sayı
Bi1ye se rb e s t
•
D.Akgün, İ.Çankaya
(Tenımt;z 2003)
bırakılarak,
düşene
sürenin ölç ülüınü
kadar
D ı ğer i ise zamanlayıcı ile belirlenen adını süresini kısa ltmaktır. Programda için hız kontro lü
geçen
,
mekanizmanı n
Hareketli
•
zamanlayıemın belirlediği aralık değiştirilir.
konuınıına
başlangıç
geti rilmesi şekli n de s ıralanab ili r. ,
Serbest
dü şıne
den eyin in
iş lenıl er i n
yapılmasında
Ş ekil
5'de
yü ıii tül ür.
içinde
edi lerek
aktif
yazılı
atış gerçekleştirilecekse) bunların ortalaması alınır ve
algori hna
'
Atışlar iki
kullanılrrıasıyla
öne nıli
beklerne
gereken
bilyertin
serbest
süresj
Di ğe ri
belirlenir.
düş en e
bıralalmasından
i se
y ü k seklik aralığı
geç e n
kadar
bize düşme
için
zama n,
zamamnı
mesajları Eğer
al gı l ayıcı sistemin bulunduğu
düşn1e nokt a
no ktas ı
işlemlerini
atış
kullanıcı
verir.
başlat
gibi
sebeple
bir
o
al gı laruna işlemi algılayıcı sistem ile sağ l a nd1 ğ ı n d an
görüldü ğü
atış
pencerede
Başla
Zanı aniayı c ıyı
4 'de
herhangi
iş leınler
veri lir.
M ek anik düzenek içerisinde, b i lyeni n düşme anında şekil
üzerindeki
liste
progranı
olan
pencere k ap at1 lırk en sonuçların kaydedilnıesi için uyarı
kadar
noktasına göre istenen yükseklikten bırakıldığı andan
ulaşana
gerçekleştirilmekte
tekrar başlatana kadar durdurur. Atış işlemleri bitti ise
,
gerekli aralık süresini belirler. B i lye belirli bir düşme
noktasına
uyan
gerçekleşmezse,
algılayıcı sistenlin sabit aralıkJarla kontrol edi ln 1csi iç1n
düşme
sırasında
görüntülenir.
sorun
orta dan kalkar. Birincisi, adım n1otorunun her adım
i çi n
O r t a l ama ' olarak belirtilmiş olan sütuna kaydedilir.
veya
Zamanlayıcının
Atış yapılacak yük seklik değerleri liste
yazılır. .Eğer aynı y ük sek l ik seviyesi için birden fazla
kontrolündeki alt prograrn değeri b elirtilmiş olan sabit aralıklarla
penc ere
her düşıne zaınanı için 'Süre' olarak belirtilen sü tun a
zam anl ayıcı
görülen
gerçekleştirildiği
halinde sıralanarak, birinci atıştan itibare n elde ölçülen
zamanlayıcı (timer) kontraHinde ç alışan alt program da
[5].
atışiann
göıülmektedir.
yüıütülmesi için yazılmış progranun büyük bir kısıru
yazı h d ır
7 'de
Şekil
,
olarak
kabul edilir.
Zamanlayıcı aralığ 1 kadar bekle
Bi Iye
/
E H
1 '
C üşme
'
Yüksekliği Algılama Çizgisi
,..J..._
Vericı
Göz�
Bilyenin alinması alt programı
.."
/.
,,_. -.�
f, --
-
--
ı 1
Bekleııe alt programı
H
Alıcı
/Göz
:�
�... -._ ./ -
E
D
E
....
Yükseklik bulma alt programı
1 1
1
H
Şekil4. B il ye nin düşme anında algılann-ıas ı Adın1 nıotoru,
ü zeri nde
E
ölçme alt program ı
gücünün belirlediği çalışn1a fre k ansı
çalış a ma dığı
için
adım
atma
Düşme süresini
frekansı
H
sınırlıdı r Saniyedeki adın1 sayısını belirte n bu freka ns .
değerinin
kontrolü,
edilen her adımdaki
zanıanlayıcı
ta ra fı nd a n
bekleme zaınanı
kontrol
dcğiştirilerek
Sonraki atışı
sağlanır. Belirlenen yiiksekliğe ulaşnıak için gereken
belirleyen alt t--
ad1m sayısı ve her adımdaki bekleme süresinin çarpınıı
program
bize harcanan toplam zamanı verir. Bu yüzd en , toplam
Yeni at1ş?
E
zan 1a nı kısaltmak iki i çi n seçenek vardır; Birincisi, her adınıda
gidilen
yükseklik
uzun]uğunu
Zamanlayıcıyı
a rtınnaktn.
Bunun için adım n1otorunun ıniline bağlı o]an dişli nin
durdur
yançapı büyültülerek, her adımda alınan yol artırı hr ve böylece gereken adım sayısı azaltılarak süre kısaltıhr.
33
Dur Şekil 5. ZanıanJayıcı kontrolünde yiirütült:n algoritnıa
S/\l ı ı
t'!!
Du�ıul'
Bılııııkıı J·ıı�lllLblı ı )L'lt".l�l
7 c 'ılı. 2.S:.ıyı
(
U.
lnnıııu/ :ocnı
111.3 Sonu(.·J )aran Stuıulnuısı
�eki] 6. Alı�laıın gt>ı�TkJc�tııılc.hgi
�e kil 6 'da gürülduğü �ı bi kayıtlar lı� tt· olarak sunulahjhr.
\
L�ya
. Ta\arınıı
Lh:tıl'\' �1\h•miniıı
\k.�üıı. l.(�uı�a,H
PL'llt'l'll'
gn.ıt]k •
'. ..
> �- r
-
.
--
..
'
l
Jl '
ı
ı
o
�ekıl 7. Atı�larnı ger�c·kle�tirjldig.ı pencere
(]en;cklcştiıilıni � eden h<tyLtlaı. eğer kaydl�dildi ı�L' kayıt listesıııde adı ycı a1ıı. i\1otıSL' ıle sc�·j]en k a y ı t liste yJmndakt pt·ııt·ered�· kayıt adıu�ı ;.ıit tkğerlcı liste ol arak vl'rılır. �l'kıl X 'lle günilen k.ayıtL.ınn listeh:ııdiği ,
pencerede. yüks�:kliğıni
atış
sırasını
behrt.eıı
helırtl'n
'Yükseklik',
'Atı�
bu
No·,
utı�ın
yük�eklJge
ait
dü�111e zanıaınnı salise cuısıııdt"ıı gösteren "Süre� ve u]a�ıı u� olduğu no k ta sı nda hız.ı b il yen in Jü�nıc gösleıen · HJz' etiketlerı bul urunaktadır. Buradaki hı:.r. d e g eri ;.ıtı� yliksL·klıği vt· dü�nıe zaınanı dcğerl�ı inde n fonııül yoluyla 11L·sapLınıı.
�ekil <J' d;..ı �onu�·li.ırın gıaJıl-. obrdk �unuldu�.u penreıe \eriln1l'(tir. (.'i.t<iııilllH.'k i:-ıtl'HL'Tl gı�ıtikl�ı, kQyıtlarırı Stilllllduğu butona hJ�tlwlJk �ckıJ 1 ()'da !-'Örüle1� pencereden SL'\' ıle b i 1 ıı. Y tik�ck1 i k sev ı) <:�ınc g ört: düşnıL" zanıanı dl'�ı:ı1L·ı i kullanılarak yük':>ek.lik.-/Jtnan
gıafi g i,
dü�rıle
rıohta'itlldJki
hı1a
bağlı
ukırak, hı/
düşnw /aıııaın �ıı afığı �T1.dır ılt·bıln. Öl<ı·ülen dii�ınc i'anı�nı sonu�hu1 ık· foı ıtıül yoluylJ he-sapldtınıı� olan sontıc-lar )
ka ı �ılthtııılahll ir. .
)
'"") 't/dnJlt·n
kJydt·dilebihr ve ya;.ıcıdan <r·ıktıs1 alınabilir.
ııratik '-
'-1.\l' i t'll Bılııııkrı J ll�lllLI::>LI i >ctl� .. l:: .ı 1 (ıli, 7 SayıtiL·ı lllllı/ ..,OOJJ
....
..
. .
.
.
. .
.
4 .
.
. .
'"
'
�-
•
'
•• • : '•l ...,
.
'J 1
"''
1
·
.
• ,.
:"'.1"
·. ....
.
.
_.,.
..
,
) ..
.
.....
.
.
,
'
.
�
b••
,)-
1" '1
.:
.··
.
•·
�·· ;.. - , , '
; ·
'
.
":.
�
.
., ,
•' . ' .
..
o' · ·'>
.
·
�
�
-: · �
.
�
.
;
,.
.'
.
.
.; . :,_.
..
.�
'•
. ..
.�
.
.
•
..
.
·
'1 '
·.
.... .....
..
,!'�;
. .
. . � .....
. � . . . .. .'"'-� '' ..(
.
. . . '\:,ı.,:·
'
�
... - � .-, "' � • . , •\ ,, '! ,,:..�,:{". '�.\,·.1'·�;_.. .�·. ... ... -= . :" .
... . . .
· _\,:, t" :--. ı·,.-�.·{ ·. . . ' '
.. .
•
.
-.
Dii�JJll' Dt'lll')' Sistt·ıninin J'a�arımı () .Akgü n, l.(.'a n kaya
Kuntı ollıı�t·rht�t
..
.
.
son . . • e
ı
.
..
.
.,
Bil�isa� aı·
...>�. ,._.,
:
·.--;..o·
·:
·.'· : ..:· ..
'J.
.
. .
. •• 1 ....
.
·; .
) ,
..
-�, .. ! . ·�'
·-
.
..
\
'
"'
�.. •
;;·.
.., :*'
.
�
..
_
.
;.[
,
..
'
.
;..••• 4
. . •
.
1 f
;:: ' ·
• J� • ı .....
. · .
.
•
lı
\ ,/ :i
.
'
..
t
{.
.
'
1,•
�
•• •
,.
t
lli.
J
. ..
p
,r
•
.
.
·ı
,·
.
•
•
.
..
.
t
•1
-.
. .
, /
.. . .
. • •'
..
•
-
t
••
-··
..
H
.. .....
..
.
..
•
'
' <' 1
'r.a
�. ,. .
.
"• 1'- J. �
,
.
. •. •
.
•r.'
..
{
.
'
•· ,
J. ,
Kapat
... ,·
a;•
Kaydı Sil
'
·�·Y� .
•
.,
.
• ,
.
....
• ' •
•
i#
' ·. �·.. ...
•·' ,
. .
•
.
• ... .,
.
'1
'
..
•
·' 1
•••
'
.
·
.,.
.
,
..!, •
•••
"'
•
'
..
;.
.
.
.
•• '
'-
1
' .•
•
,;
T
,.•
.: : .;··
," ,� -..,,; '1' .... �..,..., • ·�«...
·
.
.
�--�-�--�---�- --------�- ---u----� ('
.
�ek.ıl X. KayıtLırın Iıstcleıırnc"iı ... •
.
.
·.; . ,..
.
'.:......
Jı, 1• .., t'it \ıli" .. .. .
L
22 �---
�
!
' .� , � .
J'
.,�.....ı
h-t2 ---
------·- ----
20
18
14 12 10
8
.
-
6 15.7 Zaman( si)
12,8
�L·kil 9. Yükc.,l·klık
·
17 6
du�ıııe '!arnanı gı�lfiğı
'
19,1
21
Hilgisa)'ar KontrolluSrrbt.·st Düşme Deney
SA U Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi
7.Cilt, 2.Sayı (Temmuz 2003)
Si t�ınini� Tasarımı D.Akgün, I.Çanknya
IV. S<>NU<, olan serbest düşnıc deney sisteıni ile deneyin gerçeklcştirilnıesinde ka rş ıla ş ı lan zorluklar Tasarınu yapıln1ı;, ortadan
Serbest di.işme işlenıinin gerçekleştirildiği atış s isleıni, L)elphi programlan1a dili ile
kaldınlıruştır.
ya zılnu ş
çalışacak
olan
şekilde
ara
yüz
dt/3)'11
probrramı t!dılnıiştır.
kontrolünde Kullanıcı,
yükseklik değerlerini girn1e, bu değe rlere karşılık elde edilen düşem zamanı sonuçJaı ını kaydederek bunları
l istele me veya grafiksel olarak ince lenıc gibi işlen1Jeri bu ara yüz üzerinden gerçek leştu ir.
K.ı\ YNAKI.�AR [J
. . -.. � .,.;..,., ..
nt2 � ·:\?:·o biı�·eı_ı Ll }::�.� son2 ·-·-· ···
·····�
..
............ ... ... ....................
[ll http://\vww.thephysicsclassroonı.com
,•••••••••••r
P a ral l e l Port C'omplete'', Lakeview Research, Madison, 1996. [3JSAX) H., S te ppe r Motor Driving" SGS Thonıson Microelectronics, 1995. [4]VATAKSEVER,Fnhri, HBorland Delphi İle G örsel (2]Axelson, Jan,
"
'�
.
Colcir;: ,:' �.
· ·-.�-� ..
ii,l.l .
.... .... · ...,.
•
• · •
•
Prograınlama", Sakarya,
2000.
( 5] \VWW . to rry. ne t/J İSt f.h tın
Şekil 1 O. Grafik listesi
36
<;AU Fen Bilim1eri Enstitüsü Dergisi
Bir Fazlı Seri Kompanzasyonlu Tesis Tasanmı Ve Analizleri
7.Ci1t: 2.Sayı (Temmuz 2003)
M.Ay, Y.Göncüo�lu,
BİR
N.ids
FAZLI SERİ KOMPANZASYONLU TESİS •
•
'"fASARIMI VE ANALIZLERI
.
.
Mül{remin
..
...,
.
.
AY, Yusuf GONCUOGL·u, Na ci IRIS 1.
Özet-Seri kompanzasyon, reaktif güç kompanzasyonu
GiRiş
yöntemlerinden biridir. Seri kompanzasyon ile; bir iletim hattında, eııdüktif reaktausnı hat g erilimine etkisini, seri b a ğl anacak bir kapasitör ile kı smen veya tanıamen kompanze edebiliriz. Böylece, ilctim hattında taşınabilecek maksimunı güç
Elektrik
tesislerinde
ve
geribnı
re aktif güç kontrolü
önemli bir p robl e mdi r. Bu problem sorunsuz bir alternatif akın1 şebekesi içü1 çözülmelidir. Elektrik tesislerinin ve yükün
ihtiyacı
olan
rcaktif
artırılabilir veya be lli bir güç transferi için ilctim
kullanılarak karşılanrnası
açısı(Ö) küçült ülebilir ve hattın doğal yükü artar. Seri
olarak isimlen dirilir.
gücün
belli
reaktif güç
teknikler
konıpanzasyonu
kompanzasyon enerji iletinı hatlarının ı sısal sınırlara yakın değerlerde yüklenmesini sağlar.
Bu nıakalcde, seri kompanzasyonuıı faydaları ilc bir
Bir alteınatif akıın şebekesinin kalitesi beş ana ölçüt ile tannnl anabilir:
fazlı iletim sistemine etkileri incelenmiştir.
1. Gerilim ve frekans sabitliği
Ana h tar kelirneler-Güç katsayısı, Seri kompanzasyoıı, Gerilim d üşü mü , MOV (Metal Oksit Varistör), Seri
2. Güç faktörünün 1 'e yakınlığı
kapasitör
4. Sürekli cnerj i verebiln1esı 5. Hanno nik mjktarının belirli sınırlar arasında kalınası
Abstract- Series compcnsation is one of reactive power con1pensation methods.With the series compensation; on the one of transınitting üne, effect of the inductive rcactance to the line v ol tage is coınpensated partly or
coınpletely with series conııected cap acitor Tn th is way, maximum power carried .
transmission line ang1e(ô) for
a
can be
incrcase or
by
the
transınitting
specific power tr ansıni tt ing can be
de crease. Thus, natural l o ad of the line is increased. Series
compcnsation,
fulfil
loading
the
energy
transmitting lines nea r the heat limitation values. In this artirle, advantages of the series compensation and it' s effects to the transmitting line are exarnined. Keywords-Po\ver coefficient, series compensation, voltage drops, M OV(M eta l Oxide V aris to r ) , Series capaci to r
3. Faz geriliın
ve
aktrnlarının den g eliliğ i
B u kaliteyi sağlanı.ak
iç in re aktif güç kompanzasyon
cihazıarının kullanı lması gerekir [ 1]. Reaktif
reakti f
artırarak
ve
e n erJı
yöntemleri
kompanzasyon
•
akışını
güı.,
aktif
kalitesini
o
kontrol
edebilınekted ır. Seri kompanzasyon cncıji il etin1 hatlarını n ısısal sınırlara yakın
değerlerde
kontrolünü
sağlar
kornpanzasyon
s ağ lar,
yüklenmesini
kar a rlıl ığı
ve
s a bit kapasitörlcrle
güç
akış
Sc
artırır.
sağl anabildiği
.
gibi
rnekanik anahtarlanıalı ve ya tristör kontrolJü kapa s ite le r tarafından
sağlanabilmektedir.
konıpanzasyon
sistenlinde
Tristör
seri
kontr0 Ilü
kapasitif
basamaks1z ve daha hızlı kontrol sağlar
seri
reaktans
[2].
II. SERİ KOMPA..�ZASYONG:S AVANTAJLARı Seri kompanzasyonun faydaları olduğu
bir
kompa nz a s yona
takıın oranla
ol nıasın a
sorunlar daha
rağn1en sebep
nedeniyle az
paralel
ku llanıln1aktadır.
Teknolojinin gebşimine paralel olarak tristör kontrollü
M .Ay; Sakarya EM L, Elektrik Bölümü, Sakarya
Y .Göncüoğlu; Sakaıya EML, Elektrik Bölümü, Sakarya N.iris; Sakarya EML, Elektrik Bölümü, Sakarya
seri koınpanzasyon sayesinde sakıncalar en aza ind irilmiş ve kullanımı ar tmıştır f3].
Bir Fazh S<>d
SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi
Kornpanzasyonlu
Tesis Tasanm1 Ve Analizleri M.Ay,
7.Cilt, 2.Sayı (Temmuz 2003)
Seri k ompanzasyonun faydalan aşağıda
Y.Göncüoğlu, N.İris
al ındığı
Tün1 bu olumsuz etkiler gerekli önleınlcr
verilmiş t ir ;
taktirde
ortadan kaldırılabilir. 1 . Güç iletimin de en uygun şartlan
sağlar. IV. TRİSTÖR KON'fROI.JLÜ SERİ
2. Kararhlı ğı artınr. 3. Hat gerilim profilini düzeltir [2].
KOMPANZASYON
Seri koınpanzasyon teknolojisinde en büyük •
III. SERI KOMP ANZOSYONUN DEZAVANTAJLARı
seri
kontrol
koınpanzasyonun
görülmektedir.
Seri
gehşme,
sistenllerinde
kompanzasyonun
ilk
uygulamalannda seri kapasiteler, ınekanik anahtarlada Seri kompanzasyon gelişigüzel kullanıldığı taktirde çeşitli
bypass edilerek ve de\'reye alınarak seri
soru nlara neden olur. Seri kompanzasyon güç sistemine
derecesi kontrol ediln1ekteydi [2].
uygulanırken gerekli ö nlemler
ve
tristör kullanıln1aya başlandı [7].
Seri korrıpanzasyonun sebep olduğu sakınca lar şu şekilde
IV.I. Seri Kompanzasyonun K o ntrol Yöntemleri
sıralanabilir; 1.
[4]
rezonans
alh
gener a t ör
rezonans�
bi ri ınini n
mekanik
frekansından
küçük
elektıik
bir
şebekesi
3.
ile
Tristör anahtarlanıalı seri kapasitörler
türbin
aralarında
frekansta enerjinin
Mekanik anahtarlan1alı seri kapasitörler
2. Tristör kontrollü seri kapasitörler
2. İletim sisteminin k orlUUnasının güçleşrnesi [4] 3. Geçici toparlanma geriliminin büyümesi [ 5]. Senkron
elektroniğinin
gelişimi ile seri ko mpa nz asyon kontrol elemanı olarak
hesaplamalar ya p ı lır s a
dezavantajlan ortadan kaldırılabilir.
1. S enkron altı
Güç
k ompa nzas yon
aıın1a değişimi
olarak taıumlanabilir [ 6].
�----�-----------
---�u��c �� ���c, --�·r�ı ��L-----�•ıı�ı .... � llll»l·ıoı
----------��u_
r-
__ __ __
'---....J11
-
-�1
1 t---..ı
-H-
1-----+-� 1
1
..--
tJ 8:2
II,<CN(A)
u
�Pıl
tJ 92: PıJ)
____,
-- _..,____ .-....
_ ______
13:1 t..ın 1 'T
J
Tt 2SJI..i'II'AI p!Qw 'Y�' tsu.v
-
.. ...
P ovı.ıe r g ıJ i
·Continuous
(Single-Phase) Doubl� clld< orı th� Hıelp button
(?)for
details
0rı.
L.l ıık im�·
tw.1g T1
......
.. .. Ji,,
38
İletinı
llattı
... ...
D
lrrı�T1(A)
(A) ...... ":7
/ •
V.?pı1
Bir Faz h Seri Kompanzasyonlu
ıJrro;ı�.O.J
�=�·Jl( C:ıım;fl�)
h Şeki1 1
CJ
r;;ııı.. c
Series Compensated Transmission System
-
Ftl.l�
T1 P,)
•1°1
rı.- T1(ııı.ı)
Bir Fazla Seri Kompanıasyonlu Tesis Tasarımı Ve Analizleri
SAU Fen Bilinıleri Enstitüsü Dcrgisı 7.Cill,
2.Sayı (Tenımuz 2003)
M.Ay,
\'.Göncüoğlu, N.İris
Sistemde seri kapasitör, MOV( Metal Oks it Varistör) tarafından korunmaktadır.
IV.2. Tristör K on tr oll ü Seri Kompanzasyonun Güç
Sistemine Ek Katkıları
V .1.2. Transfornıatör Bloğu
Tristör kontrollü seri koınpanzasyon sabit veya n1ekanik anahtarlamalı kompanza sy onu n güç sistenline sağladığı yarariann hep sini sağlar. Bu kompanzasyon sisteminin güç sistenline sağladığı ek yararlar aşağıda sıralannııştır;
250 MV A, 380KV 1 1 54KV luk transfo rmatör 3 fazl ı 750 MVA � lik transfoınıatöıiin bir fazını simüle eden bir fazlı doyunılu bir transforrnatördür. ,
,
1. Güç akışının kontrolü [7 ,8] 2. Senkron altı re zona nsın önlenınesj [2,7,8] 3. Güç salınımlannın söndürüln1csi [8] olarak verilebilii.
V. BİRFAZLI SERİ KOMPANZASYONLlJ İLETİM
SİSTEMİ V. l. Sistemin Tanımı
J
T1
B 1 bara s ından B2 barasına güç iletinıi için 3 80 K V, 300 Km lik seri koınpanzasyonlu i lc t iın hattı Nfatlab Sin1ulink, de ta sar la nmışt ır . (Şekil 1.) Sistcn1i basitleştitmek için şe kild e sistenı.in sadece bir fazı gösterilmiştir.
250tıJ1\/A l p hase 380 /154 k\f Şekil 3.
-
Tnıııslormatör Bloğu
V .1.3 M ulti ınet r e Bloğu İletim kapasitesini artııınak için, iletim hattı, merkezine
yerleştirilen ve hat reaktansının °/o40, ını temsıl eden bir
Multimetre bloğu, kı sa devre akı mı, transforn1atör akısı ve transformatör nmnyetizma akımını göıüntülemek için
kapasitör tarafından kompanze edilir. Ayrıca hat 330 MV Ar' li k şönt reaktans ile ( faz başına 1 1 O IviV Ar) kon1panze edilir.
kullanılır.
D F au lt F ault
V.l.l. Seri K omp a nz a s yon Alt Sistemi +
Mul1imeter
lı----�
lmag
Curren1(A.)
D
Cı.. m:rıt(P\1 T1
lrrıag T1(A)
(A)
meas_l
Flux V.s::·pu
Tt
D
(_pıJ)
Flu.x T1(pu)
Şekil 4. Multimetre Bloğu
ın .
L
'71.
out
Cs +
V
Şekıl 2. Sen Kompanzasyon Alt Sistemi
1----
SERİ KOMPANZASYONSlJZ SİSTEM
ve kompanzasyonsuz sistemleri karşılaştırmak için, B 1 barasından B2 barasına güç ilet irr.ıi 380 KV, 300 Kın lik kompanzasyonsuz iletim hattı ile M a tlah Siınulink' de tasarlanmıştır. (Şekil 5.)
Kompanzasyonlu
me as_U
İç Yapısı
39
SA U Fen Bilimleri Enstitüsü
7 .Ci lt, 2.Say1 (Temmuz 2003)
!
Dergisi
Bir Fazh Seri Kompanzasyon)u Tesis Tasanmı Ve Analiı. eri
M.Ay, Y.Göncüoğlu, N.lris
ı l-gi,
-------
, �--�
�------�,
��-----
1��
1so ı; I'J1 1
110 L.hotr2 Tt z:D�V.O. f pt� 39)f 151 t.V
-
P cıwe rgui
Series Compenssted Transmission
(Single-Phase)
·Continuous
Double
clıck on the Help buttorı
System
�D
-�
.. - ...
(?)for detail..;
rııııc. Tt( pıı)
rııııc. T1 ( pıJ)
Ş ekil 5. Seri
Kompanzasyonsuz
Bir Fazh İletim Hattı
Kompanzasyonlu s i steınde olduğu gibi yine B2 bar as ı nda kısa d ev re arızası durumu için s i mü lasy on başlatılır ve
göstergelerdeki dalga şekilleri gözlenir.
VII.SİSTE�1İN İNCELENMESİ Sistemde B2 barasına 6 saykıllık bir arıza uygulayarak
.. . ...
devrenin geç ici hal perfoınıansı üzerinde çalışılabilir.
Arıza kesici blok tarafından oluşturulur. zamanı
..
·...
i
1
Anahtarlama
kesici blok içerisinde tanımlanır. ( Burada anahtar
3 . say kılda kapatı l ıp 9. saykılda açılır.)
VII.l. Seri
Sistemin Frekans Analizi
kompanzasyoıı
ya p ı lmış
şebekenin
geçıci
hal
davranışını anlayabi lmek için B2 barasınd aki empedansın
ölçülmesi yoluyl a
frekans
analizi
gerçeldeştirilir.
•
..
•
•
• .j
::.: 1'.�,�. .Ys.teresis Design to:or . �
Bu
...
ölçüm, B2 barasına bağlı olan en1p ed a ns ölçüm bloğu tarafından gerçekleştirilir. "Powcrgui"
,
'
....
bloğu açılır.
Şe k il 6.
40
Powergu1 "Tools" nıenüsü
Bir Fazlı Seri Komı>anzasyonlu Tesis Tasanmı Ve Analizleri
SAU Fen Bilinıleri Enstitüsü Dergisi 7 Cilt,
•
2.Sayı (Temmuz 2003)
M.Ay, Y.Göncüoğlu, N.Iris
Cçüncü
içerisinden "Eınpedans ve fre kan s ölçümü" seçeneğ1ne girilir. empcdansı 0-SOOHz. aral ı ğındaki göstermek ve h esaplamak için displ ay düğmesine tıklanır. •<Tools"
m enüsü
"
) Poweıgui hnpedance Meas\ııements. model: ml
.
. .
.
ayk ıl d a hat
ile
toprak arasında bir
kısa devre
anzası oluşttınılur. Seıi koınpanzasyonsuz sistcnıde devre
ak.ınu 5 KA 'e ulaşır (Şekil 1 0). Seri kompanzasyonlu siste mde anza akınıı MOV (Metal Oksit Varist ör) tarafından sınırlandırılarak 3 KA' i g eçme si engellenir. Böyle c e hat arıza anında fazla akımdan koıunmuş olur (Şekil ll).
"
-
s
-.· -�rnJI3
arıza sırasında MOV, her yanın saykılı iletir (Şekil.9) ve k ap asitör üzerindeki gerilim 263 KV ile s1nırlı kalır (Şek il 8). Yine
Dokuzuncu saykılda anahtar açıl a ra k hata giderilir. 15 Hz n1odu k ap a s i tör vo1tajı üzerinde (Ş ekil 8) ve B2 barası voltajı üzerinde (Şekil ı 1) açıkça göıülebilir.
-
.
100
Anza sırasında transformatördeki akı O .8 pu civarına yükselir. Hata giderilirken akı dengesi ve 15 Hz bileşeni manyetizına akın1 p a lsl cri ni üreterek transfoın-ıatöıün doyumuna neden olur (Şekil 15). Akı 1.0 pu civarına ulaşır (Şekil 17). Şekil 7. Empednns ve Faz Çevrim Grafiği
ve 2501-lz modları na karşılık gele n iki ana pa ra lel rezonansları (maksimum emp edans ve faz t;evriıni) g ö s ter ir lS T-Iz ınodu seri kapasitenin ve iki şönt rcaktansın paral el rezanansına bağlıdır. 250 Hz modu ise gen el olarak iletim sisteınirun p aralel hat kapasi te si ile seri reaktans ının rezanansına bağlı dır. Eğrller 15Hz
.
VII. 2. Zaman Domeni Simülasyon u I-Ien1
koınpanzasyonlu
B2
heın
baras ı nda kısa
de
kon1panzasyonsuz
oluşması d u rum u için simülasyon baş1atılıp, Şekil 8 - 18 arası göstergelerdeki dalga şe kilJeri gözlenmiştir. sistemde,
devre
arızası
Şekil
8.
Kapasüör Geriıırni
<;) 1 MOV (A)
)ek il 9 Konıpanzasyonlu Sistemin MOV ( M etal Oxide
akımı
Vnristor)
Şekı 1
41
lO Kompanzasyonsuz Sisternin Hal Aktmı
oıılıı lt..,;, Ta,•anını Vt• Anali1tt·ı i Biı· F•t.l'h S<·r·i h.uıııpaJtnl'." 1\1 \ �, \ .(;()ndio�lu. '.i ı h
S/\l) ITıı Btliıııkri 1-ıı�tıtü:-.u l >ı.: ı gı:-i
. i ı t' : s ;ıy t ( ı nı ıı 1'11 / :ı{)( rq
(
7
.
'I'KM ı S SJ z t NS () ' \' S .A Z N 1\{)M P r� .
SİS'rE�1
KOMPANZASYONJ.Jll
--·
ı l
�
.
J
ı J
.
.,._,..--....,_.._.. •
.
�
•
�-,.,-•
1
i
.!
!.
1
ı 1 ı 1
ı i
;
1
1
1
ı
�
1 ı
J
J
l1
•
1
.
·" ıl '
ı
ı
ı . ı
•
1
•
ı
�'..
1
f
1
·
rı
�
.
ı
•
-
fr1la· at� :rr:.,;- ,
�l:ktl
1 1. B2 Har:.ı
. . .
ı...---- --·--'----·-� �d, i 1 1 .! ı L2 l � Jı � ( reı
< i\.·ı ılı t ııı
,
.
, �----_......
1 ır ·ı· ,
.,_.
·
}
.
f dull Cu:n ent(A.J
.., .
ı1
1
ı
. ı ı '
ı ı. ı ı ı
ı
.
1
1 i
ı
ı
.
ı ı··
ı ı ı' ıı . 1 � r • '
.!
'
·ı
ı
ı
ı
1
1 ı
•
1
�
::;d,ıl l ..f.
'ı
ı bl:.ı /\1·-tllll
1
• ,.
ı
ı'
1
ı 1
•
1
ı
o
J
'·
ı
o
1'
1
•
ı' ı
1
1
ı'
1
•
·ı
•
.
ı
·•
:-- .
1"1 � •
.
.
'tt 1 .
�·
.
..
.
·-
..-
1 1 t ı
.
. ,
'
•
· ,
1
.
.
•
'o
'
.
o
1
ı
•
•
rı J'
,.
•
1
• ' •
J
•
ı
ı
-
•
,ı
•
.-··
.
.
:� . '
• .
�d,:l lfı
l'rat() Maııyl'tt/ıııa Aluıııı
1 ıaf\l M:.ııı)il'\tlll!:ı 1\kııııı
r
•
•
1
1' •
'
' ı
ı
1
1
ı
ı
• 1
ı ı ı
� .
:ı
ı
'.
' .
1
ı 1
: .. . 1 ı
.
r 1
1
•
ı
. .
:o't 1
ı
·.
.: �
ı
' O
ı
ı
42
'
ı .
ı
ı
1·
'
ı
ı
•
.
ı
. •
ı ı
. • o
•
o
.
ı'
ıi
1 ı '
) ı
ı
•
l·
1
ı
.'ı
ı· i . ı ı 1 '. ı ; ı
1
ı
t
.
1
e •
"' •
1
•
ı.
•
!� ı
",.\ l 1· c rı 13 ılı ın k ı i 1 ı" l 1 u:-- u 1 7 t · lt, /.Sayı 1 ; nı n nu/ 200 �) ·
>l..
g ı" ı
Bi ı- Failı
�y·al ı�ır ıahırı ıı
korrıpan:ta�yunurıda,
suııuruııda
ıeaktıf
kon ıpt.ınt.a!:>yu ll u rı
seri
öııt·t Hli
�u�
bir
!aktör oldugu gür[ilrnü�tüı.
ilt:t ını lıa ttının sen re u"- tansının Jegcrıni srrı kapasıtöılt'r va�ıta�ıyla a/.altaruk 1 ktını hattının kararhlıf�ını olunılu yöndl' etkj]etnektedır Seri
kon1panzasyon,
seri kor.npan:� . .asyon enrrjı ıletinı hatlannın ısısal l..iLIUrlara y a k ı ıı degt·ı leıde yiikkıınıc�ıni sağlar. ı jü�· ak ıs kontrolünü saQ1ar vt· �istt'll1Ül kararlıhQuıı :..ırtırır. ;\yrıca
'T
�
�
SL'ı ı
koınpan/�� yoıı
sa hı t
kapasılüılc>ılt:
sag luııLl b i ldiğj
gibı trisloı koutr oltlı 1'-apasıttırlt-ı k de sağ,laııuhilını.:·ldL:chı.
h anın L'�dL'f'l'l' L"nıpcda n s dL·ğcri ni dLaltaraJ.... hal tın J,dıJ kı�a gıbı da\ ranın:t�ıııı sağlar. Arıza duruınlarıııda yt1pısında bullın;ın \t1<) V ( lVll t...ıl <Jksıt \'Jrı!:>töı) yı.1rdırnıylu hattaıı gt>\·L·n akınıı a�altn ve hara peııhndt>rinuı de daha kaı iJrlı olııı:.ı"'ıııı sağ.]ar.
�e1 J
konıpaıı/a�) oıı
.
I(A YNAKI;AI� K ı l \ \Ctlı /\Jdnı 1 �:�1�h·ıintiL· l<xaktıf (.Jü�· KorDpaıı;,a"ıyonu. TI\1 \1{ >B �:Jeltrık Miihl'ndisleri (.)Jası ı 21 Ander::,on� p fV1. 19l)(, . Serı l'S ( 'ornpunsa tion ı) r PO\\ er . Sy stcı n lııc.l '67,( ·�1ıfoınia ! � J Mılkr, 'l'.J .l 1 <)�2 .KeaL·ti\ L' Po\veı ( 'ontH>I in 1· kctrll· Systenı:::,, John \1\'iJey & Sous !4 j Andt:ı�un, P.M. Agrüwld 13.1. ,\ları Ness J 1:. PJXO .Sub!:>yrıclınnıou� l{esonJıH.T iıı Poweı Systl'n-ı�, ll.FF Prl'�S lll
Hayranı,
ı\1
.1 CJCJ)
.
..
,
\
·
.
.
,
,
I)J (jreeJ1\\00d r\ .J<)9J
.l.:.lrctııcal Tıan�ıents
lll
Ptı\\'er
'>)�ten ıs
Johu \V ıh.·y <'<.:... '>on� 1 (> J 1 E E E ( ·oı n ı nı t ,_. R ep ort, ı 9 9! Rl' a d ı: r � ()uıde to . S u bs yndnoııo u s Rt·s o naı !l'�, 11:1; l'r;..nıs., .1'\V RS, nl,p l)0-l-:ı7 [7 J l.ar!:>tn l· \' .l 'L.ıık k i\1isk S./\., Lrhaııl'k J 1 Y94. ('haı .ıcterı�tıc� and ( ·unıpen�atıun. ll:l�l: 1 ı an�,.ll·t ı o uc., o ı ı J>o\\t'r l)�·lı\t.'ıy, \'ol.<), :'\u.2. löl Llıhane� .f, R. J . 1 aisen 1:. \·., J>aıısky B.L., J·'tıı unıa�u B., 1 9')3 .'J'lıyn-,toı ( ' ontrollt·d Sl'ril:''i ( 'onıpl'n 'iatıon Jt the Slat �OOk\' Sub�tatıon, lEEt: ( raıısactioıı" on Power Dcli\l'JY� VoL ö. :\o � 1 <J 1 W\\ w .nı� tb v� ork'->. con ı '
.
-,.-
..
.
Tt.•sb Tascınnıı l\l.Ay,
VIII. S()�ll(.' VE'\ ()l{l:l\'llJr'\R Yapıl an
St·ıi "uıupıntJ.a'S�mılu
.
. .
·
.
'
. .
\'l'
Analillt.·ı·i
Y.CöndioğJu, 1\ irh
Yapay Sinir A�• \tl odeli ile Tanıma Z.Dcmir, S.(ikoJllu, F.Temurtaş, r\.Yumuşuk Bir
SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 7.Cilt, 2.Sayı (Temmuz 2003)
BİR YAPAY SİNİR AÖI MOilELİ İLE İMZA Zafer
Özet
TANIMA
DEMİR, Serdar ÇİKOGL·u, Fevzullah TE1\1tJRT AŞ, Nejat YUMUŞAK I.GİRiŞ
Bu çalışmada, yapay sinir ağı kullanılarak _ imza tanıma işlemi gerçekleştirilmiştir. Imza tanıma
İtnzalar günllik
işleminde, öncelikle
transfeıi yapmak veya yetki için kullanı lu. Önıcğin banka
..
edilmiş
imzalar normalize
ve
arka planda oluşan gürültü ve kirlilikleri gidermel{ için eşiklenmiş ve ardından yapay sinir ağı eğitİnıinde •
kullanılacak özellikler elde edilıniştir. Inızalar, inıza göreli
yatay
farkı, imzanın merkezle r aras• göreli dil<ey
farkı,
imzanın
yoğunluğu,
arası
merkezler
imzanın genişliği, imzanın yiiksekliği olmak iizere S özelliğine
birbirlerinden
bakılarak,
edilmişlerdir.
sinir
yapay
Ayrıca
ayırt yapısınn1
ağı
öğrenme performansına gizli l<atn1an sinir sayasının etkisi, değişik sayıda gizli katman siniri kullanılarak gözlennıiştir.
h a y a t ta
,
milyonlarca
kişı
tarafından
paıa
dokümanlar gibi belgelerin
çekleri, kredi kartları, karnıni
hepsi imza gerektirir. Sahtelikler ise her yıl milyonlarca dolara ma] o lın ak t adı r. Bu s a h te l ik ten kasıt başkaların1 doland1rmak ..
amac ı yla yazı 1 nı ış
( pri ıı t edi lnı i ş )
herhangi
bir şekddeki
imzalar dı r . İmza doğruJanıa 1şlc r n i verilen iınzanın sahte veya ,
g e rçe k olduğunu belirlen1ck iç·in ot1aya çı karı J n ııştı r[ I].
1.1
İMZANIN
l'ANIMI VE
ÖNI�Mİ
"İmza; sah i b inin özel bir işaretidir. I3ir ba ş k a ifade ile bir ,
yazn1ın alt1na l<imin tarafından yazıldığı veya içt:riğinin tasdik edil d iğj n 1 belli etnı e l< anıacıyla konulan isinı veya işarettir.
•
AnalıtarKelinıeler- Yapay Sinir Ağlan, Imza Tanıma Abstract
-
ln this study, signature verifıcation was neural net\vorks. ln signature
done using artifıcial verification process
first, the signatures were
the
normalized and to eliminate the noise and blenıishes occured
thresbolded. The
last,
lVere
signatures
the
background
in
features used in
artificial
neural network's learning lvere extracted. Signatures five
features
included;
horizontal
relative
diffcrence
and
density,
signature
signature
benveen
centers, vertical relative difference bet\\reen signature centers,
sigııatuı·e
extracted. Further, network structure
high
signature
lvidth,
effect of the artificial and
hidden layer on
was
neoral
learning
performance were investigated.
KeyWords
-
Artifical
Intelligence
Algorithms,
Her türlü resnı1 veya öz.el belgenin geçerlilik kazanabilmesi için, üzerinde taşın1ası gere k en en öneınh h u s u sl ard an biri
imzadır. Bu bakırndan imza, kişilere hak sağlayan, sorumluluk yükleyen bir husustur. Belgelere atılan imzalar, taraflann o belg enin içe1·iğini kabul ettiği anlamına gelmektedir. İmzas1z bir belgenin
ne
hak nede yükünılülül< getirn1csi n1ümkün
değl1dir. H u kuken
,
ancak imza h belge I erin geçerhliği söz
konusudur[2].
1.2
İMZ.l\.
Tı�IMA
İnsan el yazılaıın ın tanınması en karm aşı k olayl ardan birioır. B un lar, bilgisayarlann etkisinin az old uğu ve i n san tekelinde olan bazı alanları kapsarlar. İınza1ar; okunaklı yazılann veya keliınelerin sergilenernediği özel bir sınıf o 1uştun.ıriar. B un lar; gerçeklik, yasal yetki, bankacılık ve d iğe r yüksek güvenlik
Signature Verification
alan ları i çin gi zli anlamlar ta şı rlar
Z.Demir; SA.Ü Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Müh. Böl.
İmza
Adapazarı zdemir@sakarya.edu.tr
S.
Çikoğlu; Gebze Endüstri
Meslek B ilgisayar Öğretmeni
tanıma
bir çalışn1adır.
F. Temuıtaş, N. Yumuşak; SA.Ü Mühendislik Fakültesi, Bilgisayar
kime ait
.
foımüle edilmesi zor olan kurallar
içeri r. Bu konu d i kk a tl i analizler gerektiren de n e nJ elere dayalı
s_cikoglu@hotmai l.com
t Müh. Böl. Adapazarı, 1.Y-tnH.LHlgÜ�SLk.�!:.Y�1.�Q_J..tT myumusak@sakarya.edu .tr
fornıülü,
.
İnıza tannna;
olduğunun
b'ir ki şi tarafından atı Ian imzanın
bulunmasnıı
ve
sahteliklerin
aç1ğa
çık rr1 a sın 1 sağlar. Bir imza tanımlan1a sisteıni on-line veya off liı 1 e olarak sınıflan dı rı J a bilir. On 1i ne sistenı1, bir elektronik -
Bir Yapay Sinir
SA{J Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 7 .Ci lt, 2.Sayı (Terruııuz 2003)
Z.Oemir, S.Çikoğlu, F.Temurtaş, N.Yumuşak
_
• •
dinamik özellikleri imza tanımlama sistem i nde ise, i mzala rı n kağıt üzerine atılması yeterli olacaktır . İmzalar bir scanner veya kamera yardımıyla elektronik forma dönüştürülür. Finansa l zorlu k lar imza analizi gereken uygulamalan on line tek n ikler i kullanmadan yapmaya zorla r . Ayrıca, on1ine sis tenıle r e çok iht i yaç olmadığı gibi bu s1stemlerin p ratik oln1aması ku1lanınıtnı sınnlamaktadır. Bu ne d en l e ; off-line vc ku Ilanı şh tekniği daha ya r ar lı görülrnektedi r[3].
1 .ı
,
'\.., ., , "'. • ro
....
'
)-
Şekill 1.3
:J
_,
c •
'
\1 .------.
·'...� .� .r .ı
ı
·-
ı .l
1
,t
ı:1
--·
1
1 ı
-----.' :
,
• 1 ı
örnek veritabanı,.. � -r--r' � .....
ı 1 •
sayıs-311aştıcma ��, ma __ n ----/ ( özellık çıkarma t-._ --T __ ta_
__,
sonuç
Tipik Bir İ mza Tanıma S i sten ıi
EŞİKLEME
Görüntü
işlernede kullandan temel
tekniklerden birisidir.
eşikleme işlenı1ne tutulmasın daki amaç, göıiintünün özelliklerini belirlemede kolaylı k sa ğl anıa kt1 r . Eşiklenıe işlcrniyle, görü�tü iki re n kl� i fa d � . edilebilir biçin1e g e tiril ir . Görüntüyü eşıkleme 1 şlem ın e tabı tutınadan önce bir eşik değeri saptan1r. Eşik değerinden daha yükse k gri sev iye değerine sahi p olan pi kselle re "1 değeri(arka sevjyesi O) , daha küçük değerlere sahip olan piksellere ise "O" (grilik seviyesi 255) değer ataması yapılara k, görüntü daha basit b i r biçime (siyah-beyaz) getirilmiş olur. Şekil 2 'de çalış m ada kulJanılan bir iınzanın, eşiklem e işlenıindcn önce ki ve sonraki dur unı u görü 1melctedir[7]. Sayısal bir gö rü n t ün U n
,
düny�sınd� , doğrulama s1stemı, Iş
otomatikleştirilmiş bir i m z a sahtekarhklan azaltınak içjn çok iyi derecede fa yda sağlayabilir[ 4].
Elle atılmış imzalar, kişisel kiml i k güvenliğ1 için, özelhkle de çek ve kred i kartı işlen ıl erin de kullanı hr. Fal.. at birçok nedenlerden dolayı 1nsanlann imza1annı doğrulama işlemi, önemsiz bir biçinı tan ı m a p r o b ler n j gi bi düşünülmernelidir. İmza do ğrulam a işlemi zor bir problemdir. Çünkü ay nı kışinin imza örnekleri benzerdir, fakattıpatıp ayn1 d eğ i l d i r[ S]. Otomatikleştiri Imiş
�
•
1-
·.:
d �
olur.
1-' 1
•"
-·
ı
yollar vardır. Fakat bu yollar her zaman b a ş antı olmayabilir. Mahkemedeki bu alanda uznıanla şmı� kis11er yahuzca büyük miktarlardaki ç ek ler ve şüphecı id ial r için imzanın diğer şeklini veya gerçekliğinin belirlenınesini isteyeb i lir ler. Günlük işlemler için b üt lin imza do ğrulama işlemleri, ya l n ızc a gözle kontrole dayah olduğundan, sonuç olarak çok b.ü yük m i kta rlarda neden
,....,
•
_., . ,, 1-----::::.: \./' :---r ..... --
�
G erçek inızalan sahtelerden ay 1 1m a k için, çok ç eş i tl i
kaybına
--�
! eğitim ��?sı.:� �1
r-------·--
vun.ış say1s1 gibi . .. bul unduran bir sisternd1 r. O ff -hne
kalem, yazını hızı, uy gulanan basmç,
para
Agı Modeli ite Tanama
sistemini do ğr ul ama geliştirmek am ac ı yla bir çok en1ek sarf e diJlp bir çok deney yapılm1ştır. Bütü n bu si stenıler yavaş ve gerçekçi ol m ayan lardan uzak tu tulmalıdır. YapıJan çahşmaların esası, geleneksel imza doğrulama metotlarına dayanu. Elle atıinıış imzalarda sinir ağları n t n en iyi perfornıansı sinir ağları elle at1lmış iınza doğrulamada b aşa rı h mıdır, değil mjdir? sorusu ile ortaya çı k ar . Aynı zaınanda, mahkemede bu işle uğraşan uzman kişi l e r , çok m iktard ak i imza doğrulama için in sanl ara verllecek çok büyük maliyetten dolayı, bu sistenılere büyük ilgi duy m ak tad ır ( 1 ].
''
i ınza
Şekil-2
Eş11deme işlemi yapıhn1ş bir imza görüntüsü.
II. YAPAY
Sİl\TİR AGLARI
YSA, in san beyninin çal ı şma ilkelerini taklit etme esas1 üzerine
kurulmuş, birbirine paralel o]arak b a ğlanmı ş yapay sjnir hücrelerinden oluşmuş bil gi işlen1e yöntemleridir. YSA, konu itibariyle d i si plinler arası olması sebebiyle daha ciddi bir ya pıya sa h ipt i r . Böylece her yere kolayca adapte edilebilmesi sebebiyle çok çabuk gel l ş tniş ve konuyla i l gi li kay da değer çalışn1alarda bu l unu l muştur . Bu ise konunun ge Jişi m in otomat1k ol ara k lıızlandun11ştır[8j.
Şekil 1' de örnek bir i n1 za tanıma sistemi görülmektedir. Kullanıcının sisteın için, bir eğitim lınza seti verir. Bir kağıt üzerine at ı l a n ve irnzan1 n kesin ayırt edici özelhklerini iç e r en verilerden bir ö ze l l i k vek törü çıkartılır. Tanıma için, test imza lanndan da, aynı özellik vcktörü çıkaııhr ve daha önce ki şablon ile karşılaştı rı 1 ır[ 6].
45
,
Agı Modeli ile Tanıma Z.Demir, S.Çiko�lu, F.Tctnurtaş, �.Yumuşak Bir Yapay Sinir
SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 7.Cilt, 2.Sayı (Temmuz
2003)
YSA, bir çok ned en lerden dolayı imza doğrulama 1ş1enıi için uygun görülmektedir. a)
Sinir
genelleıne
Ağlannın
yetenekleri,
insa nlara
öğrenınc
ve
in1za
çeşitliliğinin
üstesinden gelmesini sağlayabi li r.
b)
önce ö ğrenm e başanlır. Bi r giriş için sinir ağının c eva bı lı1zhdu. Bu ise, inı z a akışı iş1em1 için otomatikleştiri Imiş bir i nı za sistemi B ur ada
kayda değer bir
gellştirilecekse,
önem
·. d� . :,• L
(
1
/ 1
/ -
arz
•
, r, •• .;) • .t_ .r
"'
. -
./· ...
etn1ektedir. c)
Sin i r Ağlarının öğrennıesi süreklidir, zanıana göre sunulınuş imzalan değerlendirirve günceller. Ayn ı
kendini
zamanda bu yeni inızalarla sinir
ağlan nı n tekrar eğiti1mes1 mütnkündür. nedenlerden
Bu
dolayt,
s·in1r
ağları
diğer
biçinı
tanıma(karakter t a n una) pa rm ak
izi tanın1 a) görevlerinde de başanh bir şekilde kul1anıhn1ştır ve imza d oğ r u laın a işlemi 1çin uygundur.
Bunun için imza
d oğrulan1a
sistemine dayalı sinir ağlannın fizibilitesinin incelenmesi vakit ayırmaya değer bir iş1euıd1rl1 j.
III. YAPAY SİNİR AGLARI İLE İMZA TANIMA SİSTEMİ İÇİN GELiŞTİRiLEN SİSTEM VE UYGULAMASI
aşağıdaki konula r göz önüne ahnn ııştu .
2.
ac
şa h s ı na ait imza ön1eği
Eşikleme ve irnzaların YSA' ya 111.2 getirilmesi Taranın ış
Bu bölünı off-line elle at ı lnı tş iınza doğrulaması için, adaptif geri yayılım a lgoritınah n ö ral ağla r ku llanarak deneyierin tas arımı nt kapsar. Deney atnaç Jan için
l.
Şekil 3
inızalarnı görüntüleri�
YSA'
verilebilir bale olara
da girdi
k
kullan1lnıadan önce daha uygun bir şekle döniiştünnek için önişlenıdcn geç i rn1ck gerekli dir. Eşik lenıe 1şletni histogram g rafi ğ i n c (şekil 4) göre yapılmıştır. Şekli s� te ot şahsına ait eş1klcnnıiş in1zalar göriilnıcktcdir.
İn1zaları elde etıne Eşık1enıe ve imzaların YSA, ya verilebilir hale
•
getirihnesi
3. 111.1
Ağ yapısının tasanmı
İınzalan elde etme
1,) ..
Bu çalı şın ada her bir kişiden ( to pla rn 13 kişiden) 30 gerçek i m za 64*64 pik sellik kare k utula ra alınmıştır. İ mzalar ae, bg, eo, fb, hz, isa,
ne,
!ı}L. •
..
-��·
r.
1(f)
ot, sb sc, ss, ue, vb i le
temsil edilmiştir. İnıza top� tnıa işlemi topla m
iki oturun1
oturumda l 5' 1e sınırlandırıln1ıştır. Ahnan irnzaların hepsi kişilerin günlük hay a t ta sürekli olarak kulland ı k la n gerçek imzalardır. Bu çal ı şm a ile 390 adet imza veri tabanı oluşturulmuştur. Şekil 3' de ae şahsına ait, örnek imzalar görülmektedir. olnıak üzere, her bir
••
•
• •
Şekil 4
46
ot şahsn1a
•
t
't !
ait his1ograrn grafiği
1.
Bir Yapay Sinir Ağı Modeli ile Tanıma Z.Dcmir, S.Çikoğlu, F.Temurtaş, N.Yumu�ak
SAU Fen Bilımieri Enstitüsü Dergisi 7.Ci!t,
2.Sayı (Temmuz 2003)
Gir1ş 5
{yüksekhk}(ıJonnalize edilmiş);
G1ris(5)
01.3
Ağ
y
==
1 64
yapısının
tasarımı
Deneyler ·jçin kullanılan ağ yapısı, ileri beslemehdir. Ağ yapısın1n
oluşumu şu şe k i ld e gerçekleştirilmiştir. 5 gir iş
k u llanıl m ışt ır . Ara kattna n sayısı her bir girişte aynı oln1ak üzere 25, 3 0, 35 ol arak ayarlanm1ştır. Tüm ağlar için çıkış k atman sayıs ı ise 13' tür. Güvenilirlik de re c esi O veya 1' dir.
O'
Şekil 5 ot şahsına ait
ın
an lam ı 1nıza tm naın cn sahte, 1' 1n anlaını ise imza
taınarnen gerçektir.
18 5 eşik değer i i le eşi klendik ten
Şekil
6' da uygulanan genel mimari
gösteri Im iştir.
so nraki i ınzal an
ağırlıklar
•
ı
Bu çahşmada
aşağ ıd a
1nızalar,
verilen
•
J
ağırlık.lar
beş özelliğe
hak ılarak, birbirlerinden ayırt cdilınişlerdir.
Bu
beş
özellik, imza yoğunlu ğu ünzanın ıncrkezlcr aras1 göreli ,
yatay farkı
·ı-----+1 .
imzanın rnerkeLler arası görel l dikey fa rk ı ,
,
im7anın genişliği,
inızanın yüksckllğidir.
G i riş l {imza yoğun lu ğu}; -
Giris( 1) = a 1 ( x a
gn·tş katınanı
y)
Şekil 6 Ağ
imzan1n ağırhğı (toplam piksel sayısı) ;
-
x = imzanın yatay
y
*
olarak kapladığı yer;
i mzan ı n dikey olarak kaplad ığ ı yer ;
=
Giris(2) abs(z- zl) 1 =
zl
in1zanın
.:_
imzan1n
Gı ri ş 3
x
katmanı
yapısında kullanılan genel mimari
de ğ i şik
katman kullanılınıştır. Çıkı ş lar toplatn 13 (İMZA I , . .. İl\1ZA] 3) adettir. Ağ y apıs ında yer alan iterasyon(ağlan e ğit ın c k için ku ll an ı lan devir sayısı-=epoch) �ayısı 0- I 000, l 000-5000, 5000-1 0000, 10000-50000, 50000l 00000 ol nı ak li zere 5 tan edir.
x
eksenille göre ağırlık nıerkezi;
{ ın erkezler aras1
çıkış
şeklindedir. Ara katınan da ise 25, 30, 35 olmak üzere üç
eksen ine göre boyut ınerkezi;
x
ara katman
5 gir i şl i bir ağ yap1sı için g iri şler G 1, G2, G3, G4, GS
Giriş 2 { nıerkezler aras ı göreli yatay fark};
z=
.
YSA J i çi n
göreli d i key fark};
hesapl aına şu şek i lde gerçekleştiriln1iştir. 5 giriş,
25 ara katn1an, 1 3 ç ık ı ş olmak üzere ağ yapısı oluşturulmuştur.
Oluşturu l a n bu ağ, 100.000 iterasyona k adar c ir önceki paragrafta anlatılan aral ı k l arda eğ]tilmiştir. YSA 1 bu şek11de
Giris(3) abs(t- tl) 1 y =
cği ti ld ik ten sonra te s t aşamas1 gerçekleştirilmiştir. Bu test
t = in1 zanın y eksenine göre boyut merkezi; t 1 ımzanın y e ksen i ne göre ağ ırlık merkezi;
aşaması veri tab anında bulunan toplam
Giriş 4 {genişlik} ( nonnalize edilmiş);
YSA2' nin hesapl anmasında ise YSA 1' de kul1anılan yap1dan sadece ara katman sayısı 25' den 30' a çıkarılmıştır. YSA3' ün hesaplanınasında d a sadece yine ara katman sayısı değiştirdip
gerçeklcştirilip, sonuçlar b ulunmuştur.
=
Giris( 4)
=
x
390 imza i ç inde
164
35' e çıkarılmıştır.
47
Bir Yapa)' Sinir
Dergisi
SAU Fen Bilimleri Enstitüsü
7.Cilt: 2.Sayı (Temmuz 2003)
Özet olarak ; YSA2, YSA3
Z.Demir, S.('ikoğhı, F.Tcnnartaş, N. Yumuşak
Cgrt.f'iff:e ��atı�:
YSA 1' e ait
o luş tuıul u rke n
ağ yapıs1 kullan1lmış ve ınodify i e edilmiştir. Bu ağda, 5 g iriş 25 ara katm an ,
,
Tmza tanıma 1çin
oluşturulan yap ay sinir
I ...
+----
0 9 �o
��
e
,\\
- �...
// --.---
---
9�0 � ---
�
.
-----
--- - � 1
----
/.
�·ro!-
ağlat·n11rı
--
:ıe('
tablo l 'de veıilmiştlr.
--
1
a: a: 1.4.
perfomıansları, ite rasy on sayılarına bağlı olarak şekil 7 �de ve
+-----
9(i(J
�
SOJ\UÇJ_,AR VE TARTIŞMAI.�AR:
ı
�.ılO
13 ç1k1ş bulunmaktadır. YS A 2 ve
'{SA3 oluşturulurken sadece arakatnıan sayılan s ırası yl a 30 ve 35 y apı l m 1 ş ve sonuçlar bulunn1uştur. IV.
Ağa Modeli ile Tanıma
--
[:(>:'
-1------· - ----
.
:
'(
Gıt ll kdtnıcın sinir <;ayısı
20
.
Şekil 8 Gizli
..
. .. . .. .
. ...
-....- YSA1 - 18 -=-
c �
o 16 ...
Cl)
�
� ('1;1
14
;;. �
ct e.:. ık: LL.
�----
1
-o-
----
VSAJ.
ff- l i n e iınza doğrulan1a görevi içi n adaptjf algoritmah nöra I a ğ l a rın uy gunluğ u n u değ e rlen di nn e k için b a kı lara k öze 1 I i ğine bn·bi rlerinden ayırt i t n 7a la r 5 edil mişlerd i r. Bu beş özellık, 1ınza yoğunluğu, im zanın ınerkezler arası göreli yatay farkı, i nı ? anı n ınerkezler arası göreli dikey farkı, inı7an1n genişliği, inızanın yü kse k liği d ir. YSA' dakj öğrenme özelliği, değişik birçok probleı n de olduğu
Bu çalışnıada
-j
-o- YSA3 l------·- -
....
12
�------ ----- -
�\
1
..'-
-il
� � -·s
-
-
. ....___ '"·�"'""" - -- �
---- -
--,....-...._
10
---=-
�--
�-
:::---...
s....
-::
·----------=.o
� -
� --
o
,
.
-·-�------- -·--'
'
\�
katınan sayısına göre h.Jta ret or anlan
1
gibi in1za tanıma problcnıindc de
i
ol un1lu
sonuçlar ahnamtza
sebep olmuştur.
8�--�-----�-�----�-�---' --
ı:ma:ı
400())
20COO
lOOCOO
80000
lterasyon
Şekil7 İmza
tanını a için
o lu şturu lan
YSA' ]arın
[1]
performans lar1
hata ret oranlan tablosu
FRR
�
-
YSA1
-
17,692
ı---
13,846 13,462 11,154
- -·-··-·
Test
katınan
verihnektcdir.
-
9,2308
16,154
si ni r
Şeki lde n
--
(o/o)
YSA2
YSA3
18,077 14,615 13,462 10,000 9,6154 16,667
veri fi c a ti o n
Networks
say1sına
ayar l an m as ı
re view
-
<' ntimi z ed
weighted
and
experinıcnts.
,.,
Techn icaJ
report,
Cambridge
University En g i n e e ri n g Deparınıent, f)eccmber 1992.
LORETE, G., �'Automat1-: signature verification and \\'li ter iden ti fi c ation - the state of the art", Pattern Rccognition 22(2): 1 0 7 - 129, l 989. [6] ANIL K. Jain . FR IEDERIKE D. G., SCOTT D. C., "On li ne s1g nature verification", Pattcn1 Rec og n iti on 35 (2002), 2963-2972 (7] TURI<OGL lJ, 1. "Yapay Sinir Ağları ile Nesııe Ta nı m a" [5]
8,8462 15,641
perforrnansı
de görüleceği gibi en iy i sonuç
PLAMONDON,R.
And
,
..
�
.
,
Fırat Üniversitesi Fen Bilim le ri Enstitüsü Yüksek Lisans Tezi,
1996.
ol d uğu ve ara kat m an sinir ile
O ff l ine signature
[4] SENSIOR A. \Al, �·off-line handwriting reco0nitions: A
Bu sonu çlar a bakarak, iterasyon sayı ar tm ası ile ağ ın iyi
g en etical Iy
us ing
N.,
1 2,308 9,6154
göre
MURTY,M.
features,Patten1 Re co gn1tion 32 ( l999) 2 1 7-233.
11,538
-
..
15,000
durumunda elde edi Jmjşti r.
sayısınnı
P ro p a ga t io n
For Off-Line Signaturc Verification", Ma s ter Thesis, l\.1arch 1 994. [2] BALCI, 0., '�Imza ve El Yaı:ıları Sahtecilik lerinin Araştınhnası", Yüksek Lisans Te;;i, An ka ra Üniversitesi, [3] RAMESH,V.E .
35 gizli katman siniri bulunduğu durun1da yani YSA3
öğrenmesınİn d aha
K./T3ack
Sağlı k Bilimleril--:nstitüsü. Ankara, 1995.
Şekil 8 de, oluşturulan 11er1 beslerrıeli YSA yapısının gizli
Rasha,
Pr ot otype
Tablo 1 YSA 1 , YSA2, YSA3' e ait iterasyon sayılan ve
lterasyon (Epoach) 1000 5000 10000 50000 100000
ABB ..A.S,
opti nı un1
bir
öğrenme
sonucunun elde edilebileceği söylenebilir.
48
[8] DOGUÇ, lJ. ''Esnek İ ın a l a t Sistenılerinde Makine S ay 1l a n n ı n ve 'fesl i nı Tarihinin Belirlenmesinde Yapay Shıir Ağlarının Kullunalnıası", Sakarya Üni v e rsite si Fen Bilimleıi Enstitüsü Doktora T ez1 EKİM 2001. '
,
SA U Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 7.Cilt, 2.Sa)'1 (Temınuz
Çift Çift Sm İzotoplarının
2003)
B(E2, J�J+2) Değerlerinin •
Ö.Yanı� R.Akkaya
Genelleştirilmiş Nükleer Modelle Incelenmesi F.Ertuğral,
ÇİF1., ÇİFT Sm İZOTOPLARININ B(E2, J�J+2) DEGERLERİNİN GENELLEŞTİRİLMİŞ NÜKLEER MODELLE İNCELENMESİ
ERTUGRAL, Özgür YANIK,
Filiz .. Ozet
-
Bu çalışmada ve
B(E2,
o+�2-)
ve
alınan
literatürden
d eğe r ı er i
B(E2,J+2�J)
n ükl eer
genelleştirilmiş
modele göre
B(E2, Q0
2+ iç
incelenmiştir.
hes abında
�O)'nın
k u adro pol
n1omentleri
kullanılmıştır. Herbir izoto p için elde edi l en değerler Ra man ve arkadaşları [1] tarafandan verilen deneysel ve
teorik
değerlerle
mukayese
edilerek
bulunan
150 � A < 190 deforme giriş bölgesi genel
sonuçların,
sistematiğine uyduğu tespit edilmiştir.
Anahtar Kelime/ergeç işleri, Sm.
In
Abstract-
this
Ku a drop o l
the
work,
moınentler,
B(E2)
B(E2,J�J+2)
and
B(E2,J+2�J) values of even-e,'en Sm isotopes in the
deformed region of 150 �A < 190 have been subjected
to a d etai Jed investigation according to the U nifed + + Nuclear Model. In c alculation of the B (E2, o �2 ) and + B(E2, 2 �O+) the Q0 in t ri os i c quadrupole moments take n from the li te r atur e '\\'ere used. Every
v alue
wcrc
theoretical coınputed general
co ınpared
results
data
with
of Raınan
is in a good
systematic
of the
c al cul a t ed
experimental fl]. It
is
agree me n t
150 <A < 190
see n
and that
with
the
deformed
interval.
Key Words Sm.
-
I.GİRİŞ
150 < A < 190 deforıne böl gesi
girişinde b ulunan Çift-Çift Saınaryuın izotoplarının
B(E2,J·�J+2)
Recep AI(KAYA
Quadrupole monıents, B(E2) transitions,
150 < A <
bulunan
1 90
defonne
giriş
deneysel incelenmesi,
kendilerine
açıklanmasında
başlangıcında
has
özelliklerinin
to prak izotoplarının teoiik ve defoıme bölge girişinde bulunan
çift-çift nadir
elementlerin
böl gesi
ön eınli bilgiler
Sm izotopla rı
sağlar.
150 < A < 1 90 deforn1e bölgesi başlangıcın da N=88-90 geçiş sınırında yer alırlar. çekirdekler d enge halinde
Sihirli
küresel bir yapıya
sahiptir. Kapalı kabuk dışında s adece birkaç parçacık ile
çekirde k l er
s a hipti r .
taban d u n.ı n1unda
bile
Çift-çift çekirdekler en
küresel bir yapıya
z+ seviyesinde
d üşük
nükleer yüzeyin kuadropol titreşimi ile ilişkili dir. Bu sevi y eler serbestlik derecelerüıi gösterir ve bu seviyelerde
çekirdekler özellik
kolaylıkla
uyanlnuş
hale
geçebilirler. Bu
k üres e l bir denge fom1unu, boş kabuk içind e k i
halleri veya sadece birkaç parçacık ile çekirdek-çekirdek
titreşintini tanım l ar . Boş kabuk i çindeki hol veya parçacık s a yısı arttığı zanun k üresel nükleer kabuk daha az ka rarlı bir hale
gelir.
Parçacıkların birbir�yle
ilişkili hareketi
sonucu küresel olma yan nükleer bir şek le doğıu gidilir.
Kararlı bir deforme n ükl eer biçimin boş kabukı.J parçac ık
sayısı fonksiyonu hızh bir ş eki l d e artar. Bunun yanı sıra
boş kabuk için d eki birçok protonlar ve nötronlar ile çek irdekler küresel olnıayan elipso.idal bir yapıya sa}ıj� olurlar. Bu t ip çift-çift çekirdekler genelde 2+ duruınunda ç ok küçük bir eneıjiye sahiptir. Nilldeonların birbiriyle ilişk i l i hareketi sa dec e statik bir nü kleer
deforn1asyon
özelliklerin nükleonlar
sayıs ına
bi rçok
değildi r
karşı
daha
faka t
diğer
önemlidir.
ortak
Defoıme
parçacığın bu düzenh h ar eke t ini n bir
sonucu o lar a k büyük kuadropol ınon1entlerine sahiptirler.
Boş kabuk içindekj parçacıkların sayısımn aıtması gibi
taban durumundaki çift-çift çekirdeklerio ilk olarak 2+
seviyesinden geçişi E2 geçiş olasılığının azalması ile
artar . Son nötron ve proton kaldığı zaman kabuk yaklaşık
F.Ertuğral, Ö. Yan ık, R.Akkaya;Sakarya Üniversitesi Fakültesi Fizik Bölümü, 54100, Adapazarı
Fen-Edebiynt
olarak y a r ı doludur. E2 geç i ş olasılığının azalması i le yüz
kereden daha fazla tek parçacık değerlerini aşar. Son
zan1anlarda
elementlerin
kararlılık
bölgesinden
uzakta yerleşen yeni deforn1e bölgeJerinin keşfi, nötronu
SAU
Çift Çift Sm İzotoplarının B(E2, J-)-J+2) Değerlerinin Genelleştirilmiş l'ıiikleer Modelle incelenmesi F.Er·tuğral, Ö.Yanık, R.Akkaya
Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 7 .Ci lt, 2.Say1 (Temmuz 2003)
cisim boyunca döıın1e y as ak lıdır Bunun yanısıra ck se ne l
zengin ve nötronu eksik olan çekici
çek irdeklcrc ilgiyi çek i r dekt e rin yapısının,
arttınınştır [2]. Bundan d ol ay ı bu yarı ömü rl erinin ve başka özelliklerinin alan
ortalama
nükleonlar sadece atn1alar boyunca dönıne olabilir. Onların simetri e ksen i d i k e ydir . R dönme açısa l ınomentumu aynı zamanda s iınetri eksenin e karş ı sinıetrik
ince lcruncsinde doğru
paraınetrelerin
potansiyelindeki
.
dikeydir.
belirlenmesi çok önemlidir. Çekir dekler in davranışlarını incelemede etki n olan dönnıe
titreşim spektrumlarının birçok özellikleri genel fi ziks el özelliklerden ve uygun sin1etri bağ ı n t ı l an ndan elde edilebilir. ve
l
----
\
ve tit re şiı n spektruınlarının b irç ok özelliği tamamen fıziksel tabınin ve uygun simetri i1işkileıinden t a nınabilir. Bu faktörl er genelleştir ilıniş n ü kleer model i çinde al ç ak sevjye l erd e tahrik olan nükleer durumun bir Dönn1e
\
\
M
o lgusal tanıını içinde kullanılabilir.
\
K
nükleer ınodel iki kabul e dayandınlır. B unl ar dan birincisi, dolu kabuklarda çok parçacığa s ahip ç e kirdekl eri n eksenel sinıetrik bir elipsoid şeklinde olması ve u z aycia el ips oidin yönü özel olarak t arunı1anan toplu değişkenleri e tas vir e di lıncs idir . Genelleştirilmiş
İkinci bağlı
kabul ise,
rot
olarak i fade
A dy ab atikl i k ş artı
<< {i)
vib
<<OJ
Uygun
şekilde,
titreşimsel
Yani
nükleer
çekirdekler
için
�
nükleer
açı sı dır . Bu taktirde
nükl
iç
dönme
dalga
rp rib
fonksiyonu, ve
dönrne
ep K (q),
fonksiyonu
Elektrik
z
'J
kuad ropol
lrr
=
2+
balden
olarak
nıodellerinden
Eksenel
öneınlidir.
yön)enm�yi b e l i rl eye n E u ler
toplamı dır.
kuadropol ge çiş ihtiınali
/32 defornıasyon
dolayı
... zr H aınil t on.ien yaklaşık
toplan1
x,
değerleri çek irdek
B(E2)'niL deneysel
bağımsız o]duklarından
parametresinin t e s pit i
siınetrik
defonne
ınoınenti ile bu çekirdeklerin
o1an
en
rı]ma
uya
için
çok
çekir de kle�
_
spini ve paritesi
döıune se vi yesinin temel ihtinıali B(E2) aras1nda çok sade bir düşük eneıjili
bağıntı vardır [ 4]. Dcforn1e
Burada
ç ek ırdck lcrd � birinci uyarılma seviyeleri k o ll ekti f uyardınaya uygundur. Bu n1odelde ç e kirdeği n hali kollektif ve bir n ükl eonl u serbestlik d ere celeri ile tayin olunur. I<ollektif serbestlik derecelerini kuvvetle (bu nükleonlar tam dolu etki le şen nükleoıılar topluluğu
H,.01
döıunesi oldukça basit biı şeki l de tanıınlanu-
üzerinde
I
GENELLE.ŞTİRiLMİŞ MODELDE ÇEKİRDEGİN EM GEÇİŞIJERİ TEORİSİ
rotasyonel enerji operatöıü, Hvib nükleer yüzey in titreşinı h arnilton iyeni ve H;ç nükleon ları n öz hareketi ile tanımlanır. Deforme nü k l e onl arın büyük bir çoğun lu ğu eksenel simetri biçinıine sahiptir ve kütlenin nükleer merkezinden geçerek ilerlerler. Böyle s istenlleri n ek seni
b1 leşkesi
ll.
H=Hiç+ Htor+ Hvitı şeklinde üç ifadenin
bunların
',
,
D(Qe) �n K ( q) (/Jvib
yazılır. Burada Oe
ve
·
için D(Qe) 'nin çarpırmdır. Yani,
'-J!
y.
(J,R)
koordina t sistemi (labaratuar z' k o ordi nat sistemi sisten1i) uzay içinde sa b ittir. x y ( cisim-sabit sistenı) ç ek ird eğe karşı birleşımdir. z ekseni nükleer simetr] eksenidir. Toplam a ç ı s a l n1omentum {;:=.J+R nükl eer sinıetri ekseni üzerinde K izdüşümü ve laharatuar si s te mi içi nd e ki z ekscnj !vf' n i n bir izdüşümüne s ahi pti r. J ise öz harek etin toplan1 açısal ınoıne ntumunu gösterir.
görünınektedir.
frekanslan titreşiın frekanslarından o l dukç a küçüktür; öte yandan iç hareketin frek ans1 da diğerlerinden oldukç a büyüktür. Bu tak tirde nükleer hareketler iç h areket, titreşimsel hareket ve bütün ç eki rdeğin dönmesi oln1ak üzere y akl a şık olarak üç bağın1sız moda bölünebilirler. edilir.
v e k tö rler
1 'de
Ş e k il
ınodelin, topl u hareketin adya ba tikliğine
olmasıdır [3](J)
Şekil I. Eksenel sir.ıetnk (küresel olmayan) çekirdek içinde açısal ınomen tum bi 1eşen leri.
açısal
monıentunnın
tabakalardaki
dciecesini
ise
nükleonlardır),
b ir
zayıf çift len i m l i
nükleonlu serbestlik
nük le onlar (bunl ar dış
tayin ederler. Bazı hal ler de bir nükleonlu uyanln1a, kollektif uyarılma ile birleşirse bu, geçiş ihtjmalin1n artnıasnıa sebep olur. Bu da nük leoııu n etkin yükünün artınası şek] inde kabul edile b i l ir. tabakalarda
SiınetTi J3=K
izdüşümü karş ıt bir niceliktir. Kuantuın mekaniğjnde b ir
50
buh.u1ur)
SAU
Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 7 Cilt, 2.Sayı (Temmuz 2003)
Çift Çift Suı Jzotopların1n B(E2, J�J+2) Değerlerinin Genelleştirilmiş Nükleer Modelle incelenmesi F.Ertuğr�l, Ö.Yand<., R.Akkaya •
uy anlma ile i lgi l i geçişl erin B(E2) olasılıklan incelenmiştir. Çok kutupl uluğu 21 olan bir ışıma ihtimalini ifade eden gene] foımül ler, a ş a ğı dak i Bu çalışmada,
kollektif
<Db=
gb i i yazılabilir [ 5 J:
k 2J +1
2
J l) e P(A. J)=8n-� ( + n J[(2J + 1)!!J2 Burada elektriksel
çok
olasılığı,
,...--=
=
<t>
(I" ' )
E A1 ,
+
4
kutuplu g eç iş i n
indirgennı.iş
z
B( E ı)
=
ile i fade
" L..ı 1 (b ı
eh
1
e(J +1) 2M c
-
olunur.
B ura da
çok kutuplu
geçişlerin
J
ı a) ı 2 (3 )
ttro t ( r L YJm )
jı
=
(g D.
-
--
genelleşrniş ile
gR ) Q n + gR j ,.
Q�ı •
1
+ 5)(2J + 1) 2 2 1 6n 2 (81r ) '"' ) + 2 ""' 2 J 12 0 2 .L..J ı (l)nı110 � D mr DrnaO) � 20
==
r
,..
ve
� Lı ! (2Jntnln ı ..1 + 2, 1n1;) ı
çekirdek
111,111"
2
-5 lJ + 1
2J =
eşitlikleri bulunarak,
(4)
(2100 ı ,l +
2 ' 0)
2
elde edilir. (8) ve (9)
=
2 )_ ( . 1 + 1) +_ __3. ( 1__ 2(21 + 1)(21 + 3)
forn1üllcri
2)(1 t 1) 2 B (Eı ) 327r( 2J + 1)(2J + 3) Qıo 15(J
+
=
(5)
(J---;1+2)
( 1 ı)
bulunur. J+2 �J için uyanlnuş elektriksel kuadropol geçiş ihtimali,
çekirdeklerde
J=0,2,4,6, .
(1 O)
yardınııyla,
'
yazılabilir. Eksenel simetriye sahip çift çift koll ektıf uyaTıln1amış açısal momentnın
(9)
açıklanan)
rnultipol moment i i]e ifade edersek,
B( E?
. .
-)
halle ı�� e uygun gelir. Dönen bütün haller i n eşlenimi aynıdır. Bu halde çek irdek taban dunımuna (E2)
olan dönme
(7)
(8)
Çekirdeğin ko llektif serbestlik derecelerine uygun elektriksel geçişlerin uy a nlnuş i ht imallerini hesaplamak için (2)'ye dahil olan çok kutuplu elektrik s el ınomcntini iç
'
(2)
"
ınodelinde (çek irde k manyetonlan nıanyetik mom e n t opera tödür.
{1
2 81f
(a f3 ,y)
(6)
eşitliği elde edilir. Burada,
2J + ı 1 2 Jm a) 1 Q 1 6Jr
Manyetik ındirgenmiş ihtin-ıah ise,
m, O
.,�
5(2./
a--1
şeklınde yazılabilir.
B(MJ)
�ı2J + 1 DJ
m,nıh
L ı (b ı
'
h
fonksiyonları il e verilen J---;]+2 geçişlerinin uyarıln1a olasılıkları hesaplanarak ve (5)' i, ( 6) il e bi r li kte (2) 'de yerine konulursa,
yardınuy la,
B(EJ)-=
a
-
8;r
2
DJ+2 (a fJ 11) mO
d alga
_:rr I ri Y;m (Ba' (/Ja) 2J 1
,..
QJm
B(AJ),A
2J + 5
tipinde elektriksel kuad rop ol geçişe sa hip y i l e geçer. Bu durunıda nıanyetik ışıma yasaktır. Buna göre,
_
15(J + 2)(J -1)
2
32.ır(2J+3)(21+5)Q20
şekli nd e verilir.
Ö ylek i
]---)>]+2
(J+2-;J) ve
(11 a)
J t-2--.)>J geçişlerinde son hallerin sayısı farklıdır. Bu hal d e onlara uygun (ll) ve {ll a) uyarıln1ış ihtinıalleri birbirine eşit değildir. A 's1 tek olan çekirdeklerın dönm e seviyeleri J=K, K ı I, K+2,. ... değerlerine salup ol abi l i rler ve pariteleıi de aynJdır.
sı
,
Çift Çift Sm
SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi
7 C ilt .
,
2.Sayı
(Temmuz 2003)
F.Ertuğral, Ö.Yanık,
döıune bandı ile yetinilerek, elektromanyctik ge çiş le r araştırılmıştır. Yani burada ç ekir değin iç durumunun değişınediği geçişlere bakılnuştır. Eksenel siınetriye sahip çekiı·deklerde iç hali anlatan kuantum sa yıl a rınd an biri K' dır ve toplam açısal
2) 3 1 + 2 D )+] K(a,f3,y),<t>a f
V
mh
87r
_
2J + 1
8Jr
..,
L.
fonksiyonlan na
dalga
n1on1enrumun
seviyc]erin
5(2J + 3)(21 + 1) 2) 2 l61e(8n
=
L! (D�) 2: D�yD,�nK )Q�y r
m,nıb
2
(21 + 3)
e lek trik sel
2 1
Çünl.rü K
gibi
ınoment u mlu ışımada K
3)
K yasak
iyi bir kuanhım sayısı d eğ ildir [5J.
incelen1eleri
için
büyük
öneme
sahip
olduğu
bilinmektedir. Son yıllarda yrast bantlarındaki (aynı spi n li farklı seviyel e r arasın da, yre1st seviyesi bunl arın en düşüğüdür) ele ktriksel k uad ra pol geçiş oranianna olan ilgi nükleer dönmeyle il gili çok sayıdaki çalışmalar ,
,
nedeniyle aıinı1şttr.
Yrast sevjyelerinin T l/2(Dcneyscl) y a rı öınür değerler i ölçülnıüştür [ 6]. Çift çift çeki r de k ler i n yrast seviyeleri (Ii=2,4,6, ... ) g en e l l ikle daha düşük bir lrli-2 yrast seviy es ine E2 geçişleri oln1ası suretiyle bozunur. Bu
l)(J + l)(J + 2)
,
kabul ettik. ElektTikscl kuadropol ışın1a il e o l uş an g eçişine uygun uyarıl nuş ihtimal,
durumda E2 geçişinin r ış ını ya rı öımü T
olarak,
deneysel yarı
katsa y ısınd a n
J+ 1 �J
geçiş olasılığ ı
ön1ür
( a10P) elde
(J+2 )J),
B(E2 )=
ve
toplam
e dilebili r
dönüşün1
l7J. i\; ığı doğru
B(E2) için,
56.57
E;[KeV]T1�2 rsec]
e2
b2
(15)
ilc verilir [8]. B(E2)'n in birinıi e2b2'dir. Yukarı doğıu
ile bulunur. Benzer ş ek ilde J+2�J geçişine uygun el ektriksel kuadropolışımanın uy a rılnuş geçiş olasılığı,
geçiş ol a sılığı
(J-)oJ+2) bu değere bağlı
olarak,
(16) şeklindedir. g ç.arpanı da,
Qi0 -
i1 2
(14 )
2 (J +1 +K) ı K + J ) K -_1 _ ( S I = ı) B(E J+l-�J (12a) Q 20 167!:1(./ t-1)(2J + 3)(J + 2)
(J + 1- K) (./ -r- 1 + K)(J + 2
kuralı
D eneyse l geçiş kuvvetkrinin sistemaliğinin nükleer yapı
dunımunu değiştiımediğini ve d o l ayı s ı yla kuadropol el ektrikse l ışuna ihtimalin e hiçbir k a tk ı sı olnıadığını
32n
seçün
kuantum
g e çiş l eri olarak ad1andırılırlar. Bu yasak mutlak d eği1 dir.
yazılabilir. Denklen1 (12) b u l un du ğunda dış nükleonun
=
bir
K
şartını s a ğlanıa l ı dır. Bu şaıta uy1nayan g eçi şler
_I5K2(J-K+1)(J+K-rl) ı BE2 +l (12) Q J�J ıo 1 -ı- 2)(2./ + ) l)(J J + 16Jd( ( )-
B(E2)
geçişlerde
(ı
ifadeleri kullanı I ar ak,
lS
ilave
üzerindeki izdüşümünü
kuantum sayısının de ğiş mesi
3K2 (J- K+ I)(J +K+ 1) J(2J +
ko runma s ı na
seviyeler i n geçişinde ol uşan J
(2Jmma l J + 1 , mb)(2JOK 1 J -'-1, K)öyo
(2JOKi.hl ,K)ı=
simetri
bakabiliriz. Genel halde, nıulıtel i f eneıj i bantlar ma sahip
eş it liği y azı1 abili r. Burada
87!"
eksenel
Elektromanyetik
eder.
sayısının
b
kuadropol geçişlerinin iht iınalleri besap lanı rsa,
B(Eı)
tayin
DJ+l ( fJ ,y ) mK a,
sahip
R.Akkaya
bir
·Yukarıda
=
..
Genelleştirilmiş Nükleer Modelle incelenmesi
B u dunın1da, cJ)b
İzotoplannan B(E2, J�J+2J Değerlerinin
K)(J + 2 + 1\.. )
g
(J + 1 )(J + 2)(2J + 3)(2J + 5)
(J+2�J)
-=
(
2lt+1 )/(2lr-1)
ile verilir r 8].
ile bulunabilir.
52
(17)
SAU Fen Bilinıleri Enstitüsü Dergisi
Çift Çift Sm
Genelleşlirilmiş Nüklee•· Modelle Incelenmesi
7.C1lt, 2.Sayı (Temmuz 2003)
B(E2,
lll.
o+
�2i) GEÇİŞ OLASILlGI
çift çekirdeklerde taban durum bandnıdan o� ' ilk ı. uyarılnu ş durum 2 ya geçiş ola sıl ığ ı B(E2, o· �2 ..) için son zama n larda birçok de ney sel ve teorik çalışn1alar yapılnuştır. S.Raman ve çahşma a rka da şları [9] bu -'
sisteınatik
üç
Bunlard an
al tında
toplanuşlardır.
1
de
sayısın a
kuadropol
paranıetresi
B(E2)
bö lg esi çekirdeklerinden
kütle
göre
değişnıesi
d e ne y
için
[J2
he s apl anan
olarak
hatası çe rçevesinde
.
iç i nde olduğunu göstermektedir.
Yukandaki
defonnasyon
Sm izotop1an
nun1aralarına karş1, hesaplanan değerlerinin grafiği Şekil 2 'de çizilnuştir. için,
n1 u k ayese
ol a r a k bu çalışnıalar genelleştirilmiş modelde kararh defoınıasyona sahip çekirdeklerio B(E2, J+2� J) geçiş olasılıklaruıJn deneysel ve te o rik değerlerle uyum
.
Çift-çift deforme
teorik
Sonuç
0.945,82lı- 2.56A-213 J+ 0,34/3{
zaınanda
n1omcntlerinin
sonuçlarla uyunı iç i ndedir
çekirdek yüzey kalınlık paran1etresi olup
aynı
Burada
,
ihtin1alinin deneysel veri l eri [I Ol ku ll anılarak çalı şma f 1 1] 'e uyg u n olarak he sapl anmı ştır '
gösterilıniştir.
A kütle s a yıs ı na bağlı olarak değişmesi Ş e kil 4' de gösterı lıni ştir. B urada mukay es e için kuad ro pol ınon1entlerinin uygun deneysel değ erleri [1 O] de gösteriln1iştir. Şe k ı ld en görüldüğü gibi ku a drop o l ınomcntleri için teorinin verdiği sonuç l an n A kütle
�eklinde yazabiliriz.
Tablo
geç i ş ihtimaliyetleri
değerlerinin
+0.34/3]
=
.
Kuaclropol
A.Bobr ve B .Mottclson tara fınd an veriintiştir [ 4 J.
ö2
d urumda
paraınetrcsinin ça lışma [ I O]' da verilmiş değerleri de f3R olarak gösterilnıiştir.
parça c 1k 1nodelde Shröding er dcnklerninin çözülmesinde kutlanJlan ortalama alan defonnasyon p a ra metr esi 82 ile j32 atasındaki ilişkiyi g öste re n ıfade
düzenlersek
Bu
yrast seviyeleri toplu dönme bir hareketini n sonucu ol ara k ortaya çık a r [7]. B(E2. J+2�J) de ğerl erinin Ö7 kuadropol momente (Qo) bağlı ifadesi (ll a) eş itliğinde verilmiş tir Bura dan J +2---1-J g eç işleri için B(E2) değerleri he sap lan arak karşılaştınlnuş ve deneysel verilerle sonuçlar Tabl o 2 'de verilmiştir.
değerl er i
Tek
formülü büaz daha
çekirdeklerdir.
l<uadropol nıonıentlerinin de neysel verilerinin uygunJaştırılınasıyln bulunan /32 ve 152 parametrelerinin
için pot a nsiyel
pot a nsiyel için 0.53 j;n'dir.
ol ın uş
defomıe
Tablo 3 'te
k-uyuların dibinden baslayarak 6 Me V ,e kadar (N= 2 + 7 kabukları) tüm diskret ve kuasidiskret ene rj i scviyelcrj göz önüne a lı nmıştı r .
kullandığımız
190 bölgesi giri ş inde bulunan Snı izotopları iyi
A <
he s ap lana rak Tablo 2 'de verilmiş ve B(E2)'nin spine bağlı grafiği Şekil 3 'de çi zil mi şt ir .
,
av
150 <
Sm izotop1arında ll(E2= l� 2�J)
1,
Bu ifadede
•
,
ilki, gama ışınının geçiş olasılığını, kütle nun1aralanna, birin<; i uyanlım ş dunını en erj isine ve gama ışınlarının ortaJan1a öımiine bağl ay an ifadeleri içine alan HGlobal Sistematik" dir. İkincisi (N,Z) çekirdekleri ve bunların ya k ını ndak i (N 1·2,Z), (N,Z+2) ve (N+2,Z �2) için B(E2) değerl eri arasındaki korelasyonlann vurgulandığı denklemleri iç eren "Lokal Sistematik" 'tir. (!çüncüsü, p rotonl arı n ve n ö tronl arın sihirli s ayı l ar ı il e bi r leşti ri lmiş b ö lg eleri içine alan Hbö1gese 1 sistematik'"tir ki. sihi r1i sayı la r Z,::\1-28, 50, 82, 126 ve 184 oln1ak üzere beş farklı bölge ol a rak tanımlanır. T'ablo de bu sisten1atikte 13(E2) değerl er i üç n1odclin y a k l a ş ınıl an ile yonırnlaruruştır [9].
Nötron ve protonl a r
B(E2, J�J+2) Değerlerinin
F.Ertuğral, Ö.Yanık, R.Akkaya
Çift
çalışn1aları
İzotoı)lannın
B(E2)
53
Çift Çift Sm İzotoplannın B(E2, J�J+2) Değerlerinin
SAU Fen
Bilimleri Enstitüsü Dergisi 7 .Ci lt, 2.Sayı (Temınuz 2003)
. Izotop 150S 62 m
152 , 62Sm ıs4 s 62 m
Genelleştirilmiş Niiklee•· Modelle incelenmesi
F.Ertuğral� ö. Ya m� R.Akkaya
Tablo 1
E[7] (Ke\')
Qo[l]
333.95
3.68 4
121 '78 81.99
(b)
B(E2) değerleri, kuadropol
Q Deney(barn)
Gth(barn)
[ı ı]
ı B(E2) Teorik B(E2) Deney [1] (e2b2) (eıbı)
[1 O]
----
----
5.881
5.89
5.88 ı
6.620
6. 6 1 5
6.620
n1omentleri
1.36±0.1 3.39±0.0 3 4.29+0.0 4
ı
[ 1]
B(E2)
1.35
1.343
3.44
3.423
4.36
4.338
B (EZ, o+ ) z�J
5
4 3 2 1 O
+----- --r---.,---,---.-
·t48
150
152
Şekil 2 B(E2) geçiş olasılığının
•154
156
lzotop
ıg; S1n
-
/ı ' 8 2
Ey[7 ]
244,6
0.2552
340.2
418.2
435.5
-
·-
1 gi
Snı
-
121.8
0.269
0.40
82.0 184.9 277.4
0.39
-
J,�J;
2
4
6 8 lO 2
'
o
4
1.18 1.29
6
8
o
6
4
359.1
8
6
492.9
12-
8 10
B(E2) Teorik [7] ,eıbı)
0.657 0.968 1.082 1. ı 30 1.162 0.832
0.67 1.02
2
10
B(E2) Deney[?] (c:ıb�)
2
4
430.2
54
A
A'ya bağlı değişimi
Tab1o 2 J-2--tJ geçiş�eri iÇin B(E2}, değerleri
1 � /3
Hesaplanan z) ıb e (
1.55
-
0.84 1.2
1.37
1.49
1.49 1.37 -
1.227 ı
ı
1.371
ı .433 1.472 1.498
Çift Çift Sm İzotoplarının 8(E2, J--7J+2) Değerlerinin
SAU Fen Bılımleri Enstitüsü Dergisi
Genclleştirilnıiş Nükleer Modelle Incelenmesi •
7.Cilt, 2.Sayı (Temnıuz 2003)
F.Ertuğral, Ö.\'anık, R.Akkaya
-:ı
..-..
ı
N + -:ı
N
2 1 ,5
•
•
1
•
Srn 1 52�
Stn 1S4
r-
� 0,5 cc
o
o
5 Şekil
Q(bam)
1
J B(E2) geçiş olasılığının spi ne bağlı deği şinı i
7
...
__,..--
5
�-------�--�--
152
150
Şekil 4 Çift- çift
değerlerin in A
n2
's"Sm
'156
iL.otoplarının kuadropol rnoıncntlcrınin teorik vr derıeysel
k ülle sayısı ik değişimı. Burada
aralığına
l8J
•
deneysel değerlere,
•
teorik
karşı geliyor.
Ts., Andrejtscheff W., "Atomic Data an d Nuclear Data Tables, 26, 93-136, 1981 [9J Raman, S., N e s to C.W., JR., Kahane S., Bh al.t K.H., "Atoınic Da ta and Nuclear Data Tables 42, 1-54, 1989 f lO.J S.Ran1an, C.H.\'lalarkey, W.T.Milner, J.R. a nd P.H.Stelsen, Transition C.W .Neston, Pro ba b ility B(E2), Fron1 the Ground to the First Ex c i ted 2- sta t e s of even-even Nuclides, Aton1ic Data and Nuc]ear Data Tables v.36 ( 1987) 1 [ ll] F.Erhığral, E Ciuliyev, A.Kuliev
KAYNAKI.�A·R
Raman. S., Ma1arkey, C.H., M ılne r W.'T., Nestor, C.W ., and Ste lson P .H., K "Atomic Data and N uclea r Data Tables 3 6, 1-96, 1987 [2] J.L.\Vood K.lleyde, \V.Nazarev,ricz, 11.1-Iuyse and P.Van Duppcn Coexistence in even mass nuclci ,
Venkova,
,
Phys.Rep.215 (1992)101
[3]
154
A
değerlere ve l ise deneysel hata
[lj
15
10
V.G.Soloviev Theory of Coınplex Nucleı,
,
Pergaman Press, New York, ı 976
f4] A.Boh r and B.Mottelson, Nuclear Structure, vol. I Benjamin, N e w York, Amsterdanı, 1969 [5] Da vi do v , A.C., "Atom Çekirdeğinin Teorisi (Rusçay', F .M.L., Moskova, ı 958 [6] Baglin, C.M., '�Nuclear Data Sheets for A 1 50", Nnclear Data Sheets, 18-3, 1976 [7] Heln1cr, R.Ci., "Nuclear Data Sheets (Jpdate for A=154, Nuclear Data Sheets, 69-3, 1993
166
Iifİzotp]anrun Kuadrupol Momentlerinin flesaplaıın1ası I. Ulusal Parçacık H ızlandıncıları ve 180
Uygulaınaları Kongresi Bildirileri, 25-26 Ekinı
2001, TAEK, Ankara
55
SAU Fen Bilimleri Enstitüsü 7.Cilt,
2.Sayı (Temmuz 2003)
(ok Se,·iyl·li
Dergisi
ÇOK SEVİYELİ
KASKA.D
Knskad
İn\'(�rterlerde SPWM Tekni�inin Kullanımı S.Tuncer, Y.Tatar
İNVERTERLERDE SPWM TEKNİGİNİN KULIJANIIVII
TUNCER., Yetkin TAT AR
Servet
Özet-Çok sev iye li kaskarl inverterl c r uygulamalar için olarak
ye n i
bir güç döniişüın
Çlkmıştır.
oı·taya
Bu
seçeneği
invcrterlct\
farklı
GİRİŞ
I.
gü�·lü
yüksek
seviyeli ın\ L r te rler (ÇSİ)
(,.�ok
son
yıllarda, özellikle
seviyelerdeki de giı·iş gerilimlerinden sinüzoidal bir
yükse k güç 1 ü uygulu nıal ar i�: i ıı o ldukça ılgi çckmektedir. Bu invcrter]cr: kesintjsiL güç kaynakları, statik VAR kon1panzdtöı le ı \c �ürücü sı�tt!tnler g ibi endü striy el u yg u la n1al a r da yaygın olarak kullanılırlar [1-12). Y üksek
azaltınadan çıkış dalga şekillerindeki harmoniklerio
güçlii
ç1kış ger il i min i sentezlen1ektedir. Çok seviyeli ka s k ad inverterlerin en ö n en1Ji avantajı, anahtarlaına frekansını a rtı .. ın21dan veya inv c r t e rin gü�� çıloşıııı
uygulaınalarda
klasik
invcrteıleı,
düşük verim,
azaltılmasıdir.
bii yük transfon na t ör le rin ku I la nı l ına sı nede nı ile yüksek
Bu ınakalede;
dı 'dt 'nin bir sonucu ol a ra k güç d e v rel e ri ak n n-gerilinı üzerinde biiyük dar b eleıı gibi dcr a vantaj 1 arn �a hiptirler. l )evı c topo l<Jjilen nedeniy1e tiy
çok seviyeli ){as k a tl iııvcrteı·lcı· için
Sinüzoidal Darbe Geniş lik M odü lasy onu (Sinusoidal Pul se Width
M od u la tio n
tekni ği
SPWM
tek
olar al{
te k
niğinin
ise yük�ek gü\·lii
donü�ün1
adlandırılır.
Çok
seviyeli
çıkı�
Çok Seviy eli SPW�vl T ekn i ği.
The
('S� ler
seviy eli
Anahtar Kelimeler-Çok Seviyeli Kaskad
m ulti lev e l
sıstcınidir.
gerilin11niu
geriliın
ç�sl
uy
gu lanıa lar ıçin yeni bir güç
�·si 'ler
kla�ik
inverterlere göre;
sprktrun1u,
lıarınonık
vcrin1,
akım
daha
iyi bir
güç faktüıi.i açıs ı nd an
\l�
darhckıı
pcrförnıans�' İlk
İn'\'erter,
ve
dv/dt
çol{
Bu
ni ğ i basit, etki li ve geniş nıodi.ilasyon indeksi ara lı ğ ı nda iyi sonuçlar ve rnıe kt ctl ir.
Abstract-
,
teknik,
kullanımı açıkJanmıştır. SPWM
SHEPW J\11)
=
at
[2].
sahıpt1r
devıe�i
yı l ın da
1981
Nab ac
tarafından
geli�tınlnıiştır [4}. (,'ST'Icı fa r k lı dt: gcrilin1 seviyelerini sentezteyerek sınü/nidaJ f(1rına yakın bir çıkış gerilimi
cascad e
i nvcrt ers
are
eın ergin g as a new brecd of po·wcr convcrter optiun
for high power applications. Thesc invcrtcrs are to
synth esize a si n u soidal output volt a g e f roın several 1evels of de i nput voltages . ()ne of the si gnifi ran t ad vanta ges of muıltilevel cascade invcrtcrs i s the harmon ics reduction in the output wavefornı \Vithout inercasing switchnng fr eq u ency or decreasiııg the inverter power output. This paper concerns using of sinusoidal pulse
Bu i n vcrterleri n en önen1li avantajı, auahtarlanıa rrckan�llll arlınnadan veya invcıterin güç çıkışını aza ltınadan çı k IŞ dal ga şeki llerindeki harınonikleriıı azall11 nıa�ıdır l 2, 'j.
oluşrururlar.
• • •
\\'İdth
n1odulation trchnique (SP"'l\'1) for m u l til e vel cascadc· inv er ter s This technique is callcd nıulti levcl SPW:\1 techn iq ue The ınultilevel SP W.l\1 technique is a sin 1pl e and effectivc, and gives good results in a '''ide .
.
range of n1odulation i n d ex .
K ey Words- M ul ti lev el (:ascade In v e r t e r , 1\llultilcvel SPWM Tec h n iq ue .
c,·si tıpleri r3l; l)iyot-kcııctlcınc1ı ('Sİ, Ka pası tc-kenctlt·ıneli ÇSL Kaskad (:;'Sİ.
En çok k u l l an ıla n
Kas k ad
ç·si 'lu
aras ında en
az
�;ı) ıda de"re
inv erter
tiplen
c l cn 1a n ı ge rekti rirler. Bu
�·ıkt� geıılınıinin seviyesi taın köpr'j eklennıesı veya çıkarıJn1ası ile kolaylıkla
invc:rtcılcrde hücrelerin
ar l a na b i lir . Bununla hırlikte, de k aynakların çoklu yapı�t ile de n ıa l ı y e t aıtar. Bu invcrterdc her bir seviye ny
aynı
yapıda olduğu
ıniinıkündiir. güç
içın
pahct devre
halin e
getinnek
11u konfigiirasyon son 7amanlarında AC
kaynaklan
ve
nygulanıalarıııda oldukça 1 ·de üç- faz h "-seviyeli
veı i lnıiştir. Şekıl S.Tuncer,Y !atar; F�rat Ün1versite;;i F.lektronik-Bilgi<;ayar Lğılinıi, 23119,Elazıg e-p os ta· stuncer@fııat.edu. tr, e-posta: ytatarvr�f1r:ıt.rdu tr
belirtilen
yukaııda
hız sürücü popüler olmaktadu (5]. Şekil ayarlanabilir
kaskad
inverterin
devresi
l \len görüleceği üzere, her bir tanl
köprü hücrenin \--.ıkış gcı iliınlcri seri olarak bağlanarak faz geriliınleı ı elde cdihr. Böylece, faz gerilimi iki toplamı inveı te ı köprüsünün çıkış gerilunlerinin olacaktır ( \1AN= V 1
-ı V1 ).
Çok Seviyeli Kas ka d invertel'lea·de SPWM Tekııiğinin Kullanımı
SAU Fen Bilirnleri Enstitüsü Dergisi 7 .Cilt, 2.Sayt
(Temınuz 2003)
S.Tuncer, Y.Tatar
A �.
kontrol teknikleri şunlardır
sı
•
•
s.l • •
sı E
s '..
vardır. ÇSİ topoloj ilerinde
tekniği
c
B
tekniği
s...
tün1
içeren
kaynaktan
beslenir
ve
bir
hücre
hücrelerin
bir
farklı
referans değe rid i r
.
,
V
..
AN
o larak beliitilen
ekn ik
basit
t
İnverterin
çtkış
f-·
ıyı
sonuçlar
nedeniyle
yapısı
tercih
Anahtarlama duıumları
-
Sı
1--
Sı ··--
1
o
o
o
ı ı
ı
o o o
ı o o
1 ı
1 ı
V1=0
o o
o
1
faz
sayıs1 ise, ın-2s+ 1 bağıntısı ile hesaplanır. Burada s; de kayn akların sayısıdır. Öıneğin ; S-seviyeli kaskad inverterlerde her fa zda 2 a det taın köprü hücre ve 2 adet i zo lasyonl u de kaynak gerilin1inin
Bu
V4=E
,
,
mevcuttur.
.
V5=2E
A fazının
Anahtarıann farklı koınbinasyonları
durumu
koşullannda
çalışma
VAN Faz gerilinı 1
ge rilimle ri
çıkış
-E ve O ilc her bir invert er köptüsünde s e viyesi +E o l m ak üzere 3 fa rklı çıkış gerilinıi oluşur. Kaskad inverterdc tam köprü hücrele r i n çıkış geıilimlerini se n tezie me k için tüın ana htarl anıa duıun1ları Tablo I'de vcrihniştir. Bu ra da ı durumu ilgili anal1tarın kap al ı olduğunu ve O dtuuınu anahtarın açık olduğunu belirtmektedir. Tablodan görüleceği üzere, V 1 ve V5 çıkış se viy e si için s adece bir anahtarlaına durumu alınasına karşın, orta seviyelerde birden daha fazla anahtarlama
(SPWM)
anahtarlama durumlaı·ı.
.
de
sentezlenerek şek il 2 'de gösterildiği gibi faz gerilimleri elde edilir. Bur a da
Mo dü l asyon
Tablo 1. 5-scviycli kaska<.l in verterin A-faz geri1 i min in seviyeleri ve
ı. Üç-faz 5-seviyeli kaskad inverterin gOç devTesi
her
GenişJik
edilir.
N
inv erte r ler de
[3];
SPWM tekniği aşırı ıno dülasyon bölgesini de ( 1 <Ma )
i
I<askad
çok kullanılan
Seçi len ham1onikleri yok eden SHEPWM tekıuği Uzay Vektör Darbe Genişlik M odülasyon (SVPWM) tekniği.
v er me k ted r
Şcldl
Darbe
Sinüzoidal
en
o o o ı o
V2=-E
se viye
V 1 = -2E -- -·-
bulunmaktadır.
Bu
mak a l e d e ;
s3
o
ı ı
o o o
o
ı
ı 1
o o
1
ı
o
o ı
ı ı ı o
ı ı
ı
çok seviye li
s4
s 1'
ı 1 1 ı
ı ı ı
o
ı 1
o o ı
o o o
ı
ı
o ı o o o
ı
o
ı
o o o
o
s2. o o o ı o ı o o
ı
o
ı ı ı
SJ' s4' o ı ı o ı o o ı o ı
o
1
o o
1 1 ı
ı
o
ı
o
o
ı
o
o o ı o o
o
ı ı 1
ı ı
SPWM 4ekııiği ile S-seviyeli
kaskad i n ve rte r i n çıkış geriliminin genlik ve frekansının �v"�o�
....
V
�
v,
kontrolü yapılnıaktadır. Bunun için;
4 2E
•
� VAN � ""'
�
V
_..
E
\'ı E
II.
Şc�il
2. 5�scviyeli
kaskad
inverterde
SPWM
V AN faz gerilinıı ve tam köprü
teknikte,
Güç
ÇOK SEVİYELİ SPWM TEKNİKLERİ tekniği
kare
taşıyıcı
karşılaştırılarak
perfomıansı çıkış gerilinunin haı.monik
bile şen l er i ilc ilişkilidir.
çok
elenline eden en es ki
hücrelerin çıkış gerihmleri.
Bir ınvcrterin
olaı (.lk en çok
seviyeli SPW M tekniklerine yer B ah s edi l e n her çok se viyeli SP WM te kniği veriln1iştir. için taşıyıc1 sinyallerin dağtlunları, elde edilen çık· gerili n1i ve ham1onik analizleri için sonuçlar veri l miştir. İkinci olarak, çok se viyeli SPWM te k ni ği kullanılarak, belirli bir modülasyon indeksi için inverter çıkışında üç fa z lı geriinnler elde edi hniş olup bir yıldız-bağlı R-L yük c;;istcn1İ bes J eıımiştir . kullanılan
"---
ilk
dalga içeris indeki harmonikleri
tekniklerden birisidir [2].
sinyal
ile
referans
inverter devresindeki
Bu
sinyaller
anahtarlar için
ge rekli tetikleme sinyalleri elde edilir. Taşıyıcı sinyal ola:ak çoğunlukla üçgen dal g a şek li kullanılır [1 6]
elektroniği araştı rmacıları
böyle dalga şekillerindeki harmanikieri azaltmak için bir
,
çsrler
çok konn·ol teknikleri üzerine çalışmaktadırlar. Bugüne
için
i n vc r te rle rdc
kadar inverter topolojilerine uygu la nan bir çok kontrol
57
k u llan ı l an
SPWM teknikleri,
kuJJanılan
SPW.M
iki
.
sevıyeli
tekniklerinin
SAU Fen Sılimieri Enstitüsü 7 .Ci lt,
2.Sayı (Temmuz 2003)
(,·uı, �t'' i� (.•1 i
Dergisi
sinyal le ri
aynı
sayıs1
inveıterin
sinyallerin
tekniğinde
ş a rtıy la
kaln1ak
seviyesine
1
taşıyıcı
bağlı
E
modülasyon
indeksi
[1].
s ırasıyla şu şekilde b e l irtilir
�1
a
=
Mf=
ve
frekans
olarak
c Q)
<.9
-1
-----� --OL-----� � � � 0 01 5 --� 05 �--- �071 0 0� . 0� 0 02
E
·-
·ı:: Cl> O) t-.J ro lL
Zaman(sn)
•
1
�
indeksi
•
,- ,-
o
1\.nı
(1 )
(nı-- l)Ac
> -
.
c:: (1}
Zaman(sn)
���
.......
o
1000
500
-
1500
-
�
�
2000
2500
SPWtv1
Frekans(Hz)
A- Tip ı ıçın dalga �cJ..liiCll
o -1
teknikleri
taşıyıcı
polarit e ve faz değişimine göre iki grup ta
11.1 Taşıyıcı S i ny alierin Polarite
3000
1
Taşıyıc ı siny a li n gcnliği,
seviyeli
02
•
� ------�-----� � �0 01 0 00 5 � 0
� 0 0 15
___ ___ ___
Çok
o
•
Şekil 3.
:Taşıyıcı sinya lin frekansı.
c
...1
os
o
f m : Re ferans sinyalin frekans ı, f
-
0.015
0.01
•
�
(2)
fnı
""
--.
-
•
o 005
o
Am :Referans sinyalin gerıli ği, :·
,.....
,.....
.X.
c
-
� ,....
Burada; Ac
"-
-
fo-
-1
•
•
-
1
----
f
O
-
artınlır. İnverterin sev iye sayısı m olarak alınırsa gcnliği ve frekans ı birbir in e e ş it m-1 tane t aş ıy ı c ı s iny a l gerekir. B öy l e ce bu taşıyıcı siny a ller her faz için referans olan siııüs dalg alar ile karşılaştınlır. ÇSİ,lerde
irn «.·rterlerde..._ PWM Tekniğinin Kulinnıma
S.Tuncer, Y.Tatar
genişletilmiş halidir [ 1]. Çok seviye li SP W M
referans
Ka�kad
sinyallerin
1
incelenir [ 5,8].
.
_
E
.....
Değişimi
Q) O>
_:.1"""
"
•
.... "-
-
·-
Zaman( sn)
� 0 02
__ ____
o 1-'-
ı....- r-
...
r- ,.... �
1
o 005
Bu teknik> taşıyıcı sinyallcrin muhteınel d ağılınıları için
-
1
...
-
•
-:- -
o 015
o 02
karşılaştırmalı bir değerlendim1eye dayanır. 5-seviyeb
bir inveıterde taşıyıcı s inyal lerin dağıl ımı için 3 farklı
> .._.. �
yol mevcuttur [5].
1.
c: Q)
0.5
<..')
A-Tipi: Tün1 taşıytcı s i nyall er aynı fazdadır.
5 00
2. B-Tipi: Tüm taşı yıcı sinyaller birb i rine zıttır
3. C-Tipi: Sıfır ref erans değerinin üstünde ki tüm taşıyı cı s in y a ll er aynı fazda ve bu referans değeri njn altındaki
Şekil4.
taşıyıcı sinyaller ters fazdadır. Ma
=
0.85, frn=50lız
ve
fe = lkhz seç i l erek
,
sonuçlan
şekil
verilmiştir.
Şekiliere
E
taşıyıc1
polarite d e ğ işimi için benzetimler yapı1mış ve '
1
bileşeni 50 hz'de ınevcuttur. E
Taşı y ıcı sinyali e rin farklı şekill erde dağılımlan ile her çıkış
farklılıklara sahiptir
gerilinnnin (şekil 3-5).
3000
2500
R-Tipi için dalga şckilJeıi
spektral Bu
yapısı
tekııikte;
o
o
-
dunnnda
Frekans( Hz)
2000
-1
dikkat
edilirse ; inverterin faz gerilimi S s e viyel i olup, temel
bi r
1500
1
sinyallerin
3-5 de
1000
·c Q) O>
�
da
LL
düşük
o 005
�
r1"""
o -1
0.01
r-=- ,....
..._
u
0.015
Zaman(sn)
-,-
"
'-
,.....
,....
u
r-
o
0.02
....
•
0.005
0.01
r
.-
.......
-:-
.-
0.015
.
0.02
a an n 1 r----,---,...-:::.:. Z ..;,;.. m� 1 �(.=.:s .:,.{,)_� 1 -' __, • ---" T --
harmoni k l er yok edilmekte fakat taşıyıcı sinyalin frekansında ve yan bant frekanslarda harmonikler oluşmaktadır. Taşıyıcı sinyalin fre kansı temel frekanstan o ldu kç a yüks ek seçildiğİnden bu harmonikler çıkı ş gerilinıinde büyüklük aç ı sın dan önem arz etmez le r. Ayrıca gerek l i göıüldüğü takdirde filtre devreleri ile de yüksek dereceden harmonikler yok dereceden
>
......
� = c
Q) (.9
o.5
0
�-�·�A�LAA�-����A�--�--���-�·-D-
o
soo
1000
Frekans( Hz)
.Şekil S. C-Tipi
edilebiln1ektedir [ 51.
58
1500
2000
için dalga şekllleri
2500
3000
Çok Seviyeli
SAU Fen Billroleri Enstitüsü Dergisi 7 .Cilt,
2.Sayı (Temınuz 2003)
Kaskad
İ.nvertcrlerde SPWM Tekniğinin Kullanunı S.Tuncer, Y.Tatar
II. 2 Taşıyıcı Sinyalierin Faz Değişimi
referans sinüzoidal dalga. modülasyonu).
Bu teknikte; taşıyıcı sinyaller birbirleri ile fazlan kaydınlmış durumdadırlar[ 1,2, I O, 13]. Örnek olarak; S-seviyeli bir in verterde şekil 6'da gösterildiği gibi 90° l ik faz farkı ile taşıyıcı sinyaller oluşturulmuştur. Taşıyıcı sinyallerin, seviye sayısına bağlı olarak ne kadar kaydınlacağı (3) denklemi yardımıyla hesaplanır. e�
m-ı
Burada; 8 faz kaydu·ma açısıdır. 6'da
Şekil
Ma
0.85,
=
f.n=SOhz ve
fc
==
lkhz
ıçın
taşıyıcı sinyallerin faz değişiinine göre benzetiın sonuçlan verilmiştir. Faz gerilinlinin harmonik spektrumundan görüleceği üzere teınel b ileşenin genliği bölüm II.l 'de verilen çok seviyeli SP WM teknikleri ile aynı değerde olmaktadır. Bununla birlikte, bu teknikte inverterin çıkış akınu ve gerilinrindeki toplaın harm onik bozulma (THD) daha düşüktür [1].
� E
·r: 4>
(9
faz geriliınİ ve faz-fa z geri liınJerinden görüleceği üzere; ÇSj topolojileri ile klasik iki/üç seviyeli inveıterlerden daha düzgün bir çıkış gerilimi çıkış elde ediln1ektedir. İnverterin seviyesi artın]ırsa dalga şekli sinüzoidal fonna daha yakın olacağından, doğal olarak "Toplam Harmonik Bozulma ( THD) Şekil 7- 8'deki
1
"
o -1
azalacaktır.
o
o 01
0.005
0.015
Zaman(sn)
Tablo
0.02
.
r-
·-
·c cı.ı O'J N
�
O
-
'-
'-- ·- ı-
�
r
-1 o
1
'-
•
_L
0.005
.,.. ._. ._ _ ,. ._
0.01
Zaman._{snj
.
II. Devre parametrele:-}
indeksi. Ma Referans sinya lin frekansıl jm Taşryıcı sinya/in frekansı, fe Modülasyon
ı- F'"'r- � ·E -
(üç-faz
Çok seviyeli SPWM teknikleri kullanılarak istenen elde genlik ve frekansta üç-fazlı gerilimler edilebilmektedir. B ö lüm li' de b ah sed ile n tek faz modülasyonu kontrol mantığına göre şekil 1 'de verilen S-seviyeli kaskad inverter çıkışında üç-fazlt gerilimler üretilerek bir yıldız bağlı R-L yük sistemi beslenmiştir. Taşıyıcı sinyallerin po larite değişinıi kısmında açıklanan A-tipi için benzetimler yaptln1ış olup, sonuçlan şekil 7veritıniştir. Tüın benzetim sonuçlan 8 'de MA TLAB/SIMlJLlNK kullanılarak elde edilnıiştir. Benzetirnlerde kullanılan devre parametreleri Tablo II' de görülmektedir.
(3)
--
ka rşılaştınlır
5-SEVİYELİ KASKADİN VERTER İLE BİR R-L YÜI( SİSTEMİNİN BESLENMESİ
III.
'
360°
ile
r
r r
r
ı-
ı- '-J ....
....
DC hat gerilinıi Yük direnci. R
•
0.02
0.015 .
r-
: 0.85 : 50hz : lkhz : JOOV : JO.Q : JOmH
Yük indüktansıJ L
-
�
� 0.5
.
c: Q)
<!>
500
1000
Şekil6. Taşıy1c1 sinyahn
� 1500 2000 Frekans( Hz)
2500
3000
200
·-
E
·ı:: <lJ O> -
�
faz değişimine ilişkin dalga şek111eri
SPWM tekı1 iğinin gerçek zamanlı uyg ulaınalarında yüksek hızlı mikroişlemeilere ihtiyaç vardır. Bu durunı basit yapılarına karşın bu telrniğin dezavantajını oluşturur. Bununla birlikte, mikroişlemcilerdeki son yıllardaki gelişmelere paralel olarak artık SPWM tekniğinin bu dezavantaj ı da ortadan kalkmaktadır.
o
-200
�
o
>
400�
E
200
..._...
-
·ı:: <lJ O>
� �
.... ı
LL
�--- ��--��
-�
0.02
0.04
--�
Zaman(sn)
--��--
--�
--
�
--
o
-200 -400
�----�----�
o
o 02
0.04
20 r-----�
0.08
0.06
Zaman( sn) ��
� -----
Üç-fazlı inverterlerde, her faz hacağındaki anahtarlaı- için gerekli tetikletne si.nyalini üretmek için iki farklı yönten1 kullanılır (9]. Biiinci yöntemde; bir taşıyıcı sinyal fazı kaydırılımş sinüzoidal referans kümesi 120° dalgalarla karşılaştırılnıaktadır (tek-faz n1odülasyonu). İkinci yöntemde ise 3 fark lı taşıyıcı sinyal kü me s i kendi aralarında 120° faz farkı ile yerleştirilir ve sadece bir
O. 1
0.08
0 . 06
-----
--
��--�
----
0.1
--�----�
--
o
-20 �----�----� o 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1
Zaman(sn)
Şekil
59
7. Faz ger1Iinıı, faz.faz
gerilimi
ve
faz akım1
dalga şekilleri
Çok s�viyeli Kaskad
SAU Fen Dilimleri Enstitüsü Dergisi
(Temnıuz 2003)
7.Ci lt, 2.Sayı
inverterlerde SPWM Tekniğinin Kullanarnı S.Tuncer, Y.Tatar
Annual Power Electronics Seminar, September 19-
� 40�----�-�----�---.
3
·-·
E
·-
·c QJ O> N ro
�
�
2 1, 1999,
La i J.S.,
Virg inia Tech., Blackburg, VA. Peng F.Z., Atfultilevel Con verters-A Nel1.1
Breed of Power Converters, I EEE Trans. Industry App., pp.509-5 17, May/June 1996.
-401� o
0.005
40(•
•
0.01
�
--
Zaman(sn) •
•
4
�� --�
--
--�
�-� ------
0.015
0. 02
--
Point-Clarnped PWA4 bı verter, Applications, Yol.
•
•
IEEE rfrans. Industry
6, Nov/Dec. 1983, pp.
19 No
1057-1069.
5
.!>ı:
'c 20C
•
Q)
(.!)
o LL��·--��-����--·��-�·----·-500
0
Şekil
Nabae A., Takahashi I.) A kagi H., A new Neutrai-
1000
1500
2000
3001
2500
Frekans(Hz)
8. Faz-faz
(f
=
geriliminin
50hı ) .
frekans
6
ıçın
analizi
dalga şekilleri
CaıTara G., Gardella S., �archesoni M., Salutarİ R., Sciutto G., A Ne)!1.' Multi/eve/ PWM Method: A Theoreıical Analysis. IEEE Trans. Po\vef Electronics, \'ol. 7, No.3 , J u l y 1992. P.N., Rendusara D.A., C e n g e l ci E., Enjeti Stefanovic V.R., Gray J .W., Anal y s ıs of Common Mod e Voltage- Neu tra l Slıifi" in Medium Voltage PWN! At!fustable Speed Drive (MV-ASD) Systems, IEEE Trans. Po wer Electronics. V ol. 15 No. 6 "
III. SO�lJÇ
Nowembwer 2000. Bu
rnakaledc;
7
S-seviyeli kaskad ÇSİ devresinin ana lizi ve daha sonra tün1 mod ülasy on indekslerinde iy1 sonuç ve ren çok seviyeli SPWM telaıikleri açı k la ndı . Daha son.ra bu inverter çıkışında el d e edilen üç-fazh ge ril iml er ilc bir R-L yük sistemi ni n besleniln1esine yönelik benzetin1ler yapıldı. Makaleden elde edilen sonuçlar aşa ğı da özetlenmiştir; •
Çok
ilk
s eviyeli
olarak y ap ıl dı
kaskarl
inverterler,
uygulanıal ar için çok clverişhdir.
ne deni y l e
yapılan
anahtarlama invert erl e r
,
fuel
inverterler
seviye1 i
taş ıyıcı
tekniklerinde,
dağılınıları ilc çıkış
da
cihazJar ar asında
8
iç in
sinyal1erin
fark l ı
9
g enlikler
birbiı-ine
faz
İnverteriıı taşıyıcı
geri1inı.indeki
fr ek ansının
sinyalin
o]uşnıaktadır. frekanstan
Taşıyıcı
büyük
yan
sinyalin
seçildiğinde,
11
yakın sadece
a
Efiybrid
Inverter, European Sept. 2
Power Electronics 1999, Lausanne Switzerland.
Sirisukprasct Harnıonic Modulatzon
S., Lai J.S.,
Liu
T.H.,
Badwitdth Consiclerations
IEEE Trans. Povler
Canverters,
1999.
lJeda F., Application of
J ia ng
Q.,
Co11necıed
Lipo T.A., Svvüching Angles and DC Link
Voltages
Optinu:zation for
lnverters,
Elcctric
Multilevel
Cascade
Machines and Power
1\1otor Drh'e.\, IEEE Ind
baş ka
Mecting, Ronıc,
Manjrekar M.D., Steimer P. and Lipo T.A.� Strn teg ies for
Semtember/October
Systems
Manjrek:.:
Nine-level H-Bridge lnverter for Large lnduction
temel
KAYNAKLAR
Control
Industry
M.D., A Power Electronic Tran5former (PET) [ed
açısından önen1 arz ctn1ezler.
Lund R.,
No.5,
Conf. 1999. 12 Ki e f em d or f R., V enkatar a manan G .,
bir d e y işl e frekans indeksi büyük seçildiği takdirde, bu yan bantlarda büyüklük oluşan gerilim h a rmo nik l eri
1
ı\tfultilevel
2000.
bant la rında
frekansı
Walker G., Led \vic h G.,
paral/el
yapısında
harınonikler
33
Trans.
1vitlı
NPC-PWM Jnverters lvith Multi/eve! Modulation .for A C' Motor Drive, IEEE 'fran. Power Electronics, Vol. 15, No.S, Semtember
ara
değerdedirler. •
Vol.
1 O Matsui K.. Kawata Y.,
SPW!\1
çok
Ap pl ications
TEEE
Ca n verters
Electronics, \f ol.14, No.l, Ja nu ary
Bu
farklılıklar oluşn1aktadır. Btmunla b ir l i kte, temel
frekanslardaki
Linearity,
,
Z., Yang C., Ooi B.T.,
Multi/eve/
Jnput/Output
for
şekillerde
faz geriliminin spe k tra l
\Volanski
1997.
değerlerinin
kullanılan
Mwiınyiwiwa B., J\1ultimodulator
sayısı,
ideal bir
Vol. 3. pp. 1520-152 7.
October 1999.
güçlü
artuı.labilir.
Multi/eve! Po,.,ver Ca nvers i o n Syste1n: A Competiti11e Conf. Rec. Phoenix, AZ.
ve güneş enerjisi gibi yenilenebilir
kaynakları ile ı\C yüz oluşturacaklardır. Çok
k ada r
M.D., Steimer P., Lipo T.A., Hybrid
Solution for J-ligh Power Applications. IEEE-IAS
ve modüler
s evi y e
akım-gerilim
sınırlara
enerji
•
Basit
inverterlerde
elemanının
e t t 1 ği
müsaade
bu
yüksek
M anjrekar
Seven-Level Conference,
Optinıunı
vvith a Wide Range of lndexes for MuZtilevet Converters.
Reductıon
60
.
App.
Italy, Octobcr
Socie�' Annual
8-12, 2000.
Çok Yaıuth Tagucht Deneysel Tasarım Metodu ve Aliiminyum Sanayinde Bir Uygulama
SA U Fen Bilimleri Ensti tOsü Dergisi
Cilt, 2.Sayt (Temmuz 2003)
7
M.Ferah
ÇOK YANlTLI TAGUCHI DENEYSEL TASARlM METODU VE ALÜMİNYUM SANAYİNDE
BİR UYGULAMA
MesutFERAH Özet -
"
Bu çahşoıada Çok Yanıtlı Taguchi Deneysel
Ortalaınaııın tahnıini
f.1
Tasanın Metodu kullanılarak alüminyum profillerin
Eski ölçün1lerin ortalaması
boyanınasında etkili olan faktörlerin optimi zasyonu sağlannıaya
çahşıldı.
ohnasından
dohnyı
Toz
boya
ma liyetinin
boyanan
profillerin
fazla
film
Yeni ölçürolerin orta laması
f-Ly
Eski ölçü1nlerden alınan nnınune sa yts ı
kalınlığının 60 - 80 J..l olması istenir ve profillerin
çoğunlukla
dış cephelerde kullanılnıasından
dolayı
darbe direncinin maksinıum olması hedeflendi. L18 ortegonal dizisi kullanılarak çok yanıtlı bir problcnti çözecek algoritma anJatıldı. Sonuç olarak belirlenen optiınun1 proses şartlarında sağlan1a deneyi yapılmış, hipotcz
testi
ile
iyileşnıelcr
göst�rilnıiş
ve
sarfiyatındaki azalma gözlenmiştir.
Analıttır Kelilneler
Taguchi
-
nıetodu,
boya
n
Yeni ölçümlerden alınan numune sayısı
y
N
Gözlemlerin toplan1 sayısı
ll-ı
i. yanıtın tekrar sayısı A faktöıii ue ait kareler toplarm I-Iat.a kareler to plaım
Kalite
(;cJiştirıne, Çok yanıtlı tasarını.
Ab,·tract- In
this study, the factors w hich have affect
on powder coatiııg of alunıiniun1 profHes \-Vere tried
to be optimized by using Multi- Response 1.,aguchi Expcrinıental Design
Method. Bccause of the high
cost of powder paint, the filnı thickness of the powder coa ted profiles is required to be
60
80fl and
-
because of using these profHes especially on outer side
of the buildings, the stroke strength w as aimed to be
n1axiınum. The algorithm which will b e used to solve H
�ı ulti - Response problen1 by using L 18 ortbogonal
a rray
\Vas
explaincd. are
experinıcntations proses
conditions,
i nıprovements
and
Inconclusion,
made
in
hypothesis powder
confirınation
certaiıı tests
paint
optiınurn
are
pointed
-
rfaguchi rnethod, Quality i mproveınent,
1\tJulti- response design.
C'!
SiMGELER Güven aralığ ı
s
:
Eskı
2
ö l ç ünıle r ı n vaıya n s ı
sy
Yeni ölçünıJcrin varyansı
T
Tüm gözlenılcrin topla mı A faktörünün serbestJik derecesi
vA v
I-Tata serbestlik derecesi
VT
l'oplaın serbestlik derecesi
e
i. noımalleş1irilen yanıtın
wi Yijk
ağırlığı
k. tekrar ve j. denen1ede i. yanıt için
gözlenen veli
I.GJRIŞ
consumption
decrl'asc was observed.
Key JYords
Toplaınkareler toplann
•
Taguchi ınetodu, kalite Taguchi
tarafından
gelişti ril nuşti r. B u
•
geliştinne konusunda G eniclıi
deneysel
tcknjğin
tasarın1a
temel
dayalı
olarak
felsefesi kalitenin
ta sa n ı n aşanıasında üıiin veya prosese kazandınlmasıdır
LİSTESİ
[ 1].
tek
Taguchi,
Lii
Kali te kayıp katsayılan
j. denemede i. yanıtın kalite kay bı
ın
Y anıt sayısı
Jl
Mikro n
çallşnıal arın artması ile beraber çok yan ı tlı problenıle r
k1
M.
Fcralı; SAU
B01ilnı0, Adapazan
Fen
yanıtlı
Enstitüsü, Endüstri
optimizasyonunu
sağlan1aya çalışınış, çok yanıtlı problcınJeı üzerinde pek fazla durmarruştır. Fakat ihtiyaçların ve bu alanda
üzerinde çalışılması
Bilimleri
problenılerin
Mühendisliği
gereği ortaya çıkmıştır[2].
Çok yanıt'lı bir deneyden elde edilen verilerin analizi, verilerin çok değişkenJi yapısının dikkatli bir şekilde aJınnıası ru
gerektirmektedir.
Yanıtlar
aras ın da
c
le
var
Çok Yamth Taguchı
SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi
Alüminyum Sanıtyinde Bir Uygulama
7 .Ci H, 2.Sayı (Temmuz 2003)
olabilecek ilişkiler
M.Ferab
Yukaiıda bahsedilen döıi durun1 iç in, geleneksel Taguchi
bu tip tek değişkenli incelemelerin
,
Yöntemi MRSN tabanlı
anlamsız olmasına neden olur. Bu durumda, birkaç yanıt
optimumdan
olan koşullar,
uzak,
olanaksız olabilir. yanıtların
eş
fiziksel
hatta
diğer ya nıtlar için
Keşifsel bir yaklaş1m
yükselti
eğrilerinin
Bu aş am a da her bir yanıt için k alite kaybı hesaplanır.
olarak, tüın
üste
üst.
,
koyularak,
Taguchi' ye göre aşağıdaki üç formül kullanılır:
koşullar ın tüm y a nıt la r için yaklaşık optimum olduğu bir sayıda girdi
En küçük- en iyi y anıtı içuı,
Bunuill a bıilikte, bu p ro se dü r çok
bölge belirlenebilir.
değişkeni
ve
içeren
yaıut
Aşama I.l(alite Kaybının Hesaplanması
•
u y gul anması
olarak
Lee I. TONG
[3]:
ayrı ayrı aptimmnl arın elde ed itıne s i anlan1Sızdır. Bir opti mal
uygulanabilir.
t ara fından önerile n eniyilerne prosedürü dört aşanıa içerir
fonksiyonu eşanlı olarak optimize edilmek isteniyorsa, yanıt için
Deneysel Tasarım Metodu ve
sisteınlerde
sın ırlıdır [3].
(1)
Çok yanıtlı mühendislik problenılerine bir yaklaşım da
tek tek yamtlaı·ı birleştirici hedefte kombine etmektir.
En büyük- en iyi yanıtı için,
Yarar teorisinde ço k l u hedef tekniklerini mukayese etmek
ve
tenkit
B unlar
etmek
riski
için
ba z ı
önlemek,
karakteristikler
marj ina 1
ik ame
kullanılır.
oranları
birleştirilmiş fonksiyondaki yanıtların ilişkileri dir[ 4].
II.
Ancak
çoğu,
çokl u
kalite
problenuere çok az
kalite
·
n1ühendisliğinde
tür
bu
L
şaşutıcıdır.
optimizasyonu ile ilgilidir. Shiau, kalite karakteristiğinin bir ağırhk atadı
p erfomıans
pro blemin
ve
y
==
için
ağırlıklandırıln11ş SN oranlarını t opl adı [3]. Myres ve
Carter, ikili yarnt yaklaşımını önermiş tir.
..
n;
" �
n,. k=l -
k3
1
(2)
-
Yuk 2
en iyi yanıtı için, s
..
1)
2
( 3)
Yu
Burada,
çok yanıtlı
h e sap lamak
ölçüsünü
-
kriterli ç.ıktı
dikkat edilıniş olrnas1
oramna
==k?
Nominal
Tagucm uygulaınalanna ait yayınların çoğu, t ekl i yanıtın her bir SN
.
q
LiTERATÜR Bİl�GİSİ
İn1alat proseslerinin üretirler.
L.
ve
1
n,
n;
k=ı
-LY,J"
Yu
V inning ve
1
(4)
Myres, Taguchi metodolojisi çerçevesi içerisinde ikili yarut yaklaşımını kullannıak suretj ile bir optiınizasyon metodolojisi önermiştir. Del Castil1o olmay an
doğrusal
programlama
Myres ve Mo ntg or nery; yeni
yöntemlere
vurgulan1aktadır
bulanık
kü.me
çözünıü
önermiştir.
K.huri ve Cornell, e ait nıetinler
çok kriterli ürünl e r i n hakinıiyetine ıçın
ve
gereksinim
olduğunu
Tong ve Su, sistematik bir p ro se d ürü teorisinin vurgu l aması sureti ile
yaıut1ı prosesleri en iyi şekilde
içerir [3):
ni n
doğnıdan
gelir.
En
denemedeki en
bölünür.
Dolayısıyla
,
1 'dir. Nonnalleştirilen
küçük kalite kaybı anlam,�
toplanı
sonunda, 1-1RSN oranı
kalite kaybı, O ile
.1
1
İkincisi, her denemede
kabte
kaybım
(11'iQL)
da
TNQL'
a dayanarak
hesaplanır. Bu üç adıın aşağı daki gibi özetlenir:
Adırn 1: I-ler bir yanıt için her denemenin kalite kaybını nonnatıeştir.
neden olduğu kay1p farklı olabilir.
Çoklu
.
hesaplamak için her bir yanıta uygun bir a ğırlı k verilir.
fark lıdır. Dolayısıyla, her bir yanıtın her biriınİ ni n
•
her yamtın
j.
büyük değer
Böylece> normalleştirilen
norrnalleştirilen
Çoklu durumlarda ölçü birinıleri, her bir y anıt için
Çoklu durunuarda ö nen1 her bir yarut için farklıdır.
en
d oğru d a n doğn.ıya toplanabilir.
ve
•
ola ra k ,
( MRSN)
arasuıda değişir. Bu yüzden her bir yarnt için kalite kaybı
toplanamaz. •
birincı
k aybı n a
daha küçük de ğ e r, daha
kullanmak için
karşllaştırılarnaz
kalite
normalleş tirilen
uyguların1ası a.şağıdaki düşünceleri
k a y ıp,
Oraıunın Belirlenmesi
büyük
bir yan ıt için daiuıa farklıdır. Bu nedenle, her bir için
Sinyal-Güıültü
Yanıtlı
için, her bir denen1edeki kalite k a ybı
ileri
Çoklu dururrılarda nitelik ve kayıp fon.1<:siyonlan, her yaıut
Çok
kalite kaybının ölçüsü no ın1alleştinnek ge rekir Her yamt
ÇOK YANlTLI YÖN1�EMİN PROSEDÜRLERİ
Taguchi Yönterni'
•
bir
II:
A şama
Değişikliğin azaltılınasında
,
ınatenmtik b ilgisi gerektiınıektedir [ 5 J.
Çok
•
bunlaı-Ia baş etnıek
geliştirmiştir. Ancak tüm bu yöntemler, k'llvvetli
III.
(5)
ve Montgomery,
'
(6)
,
durunuarda
ıi
n on nal
en
iyi
k alit e
karakter1stikleri ol duğu zaınan ayarlama faktörleri seçileb ilecektir.
Ad1n1 2: I-I er deneme için nom1alleştirilen toplanı kalite ka yb ın ı hesapla.
62
Çok Yanıth Taguclu
SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 7 Ci h,
Alüminyuın Sanayinde Bir Uy�ulama
2.Sayı (Teınmuz 2003)
M.Frrah
ortalaına yan1t üzerinde etkiye sahip olan ve diğer kalite karakteristikleri için ortalanta yanıt üzerinde bir etkiye sahip olamayan herhangj bir faktör 4. durun1 için avarlam a faktörü olarnk seçilebilir.
lll
TlVQL.I
=
L yı;lClj
(7)
i=]
Adım 3: Her deneme için MRSN oraıunı belirle.
J\1/RSN. 1
•
==
-1 O 1og10 (TNQL;) .
"'
•
(8)
Aşarrıa ın. En i yi Faktör/Seviye l<ombinasyonunun Belirlenmesi ..
en iyi ve en büyük- en iyi d urumlan i\·in beklenen kalite kaybının dolaysız en kiiçüklenmesini önennektedir. Noınina] en ıyi durumu içjn Taguchi, iki aşaınalı, yani sinyal-gürültü oranı111 ınaksinuze etmek ve sonra ortalanlayı hedef değere ayarlayan bir eniyilerne prosedürü öncrn1ekted ir. Bu kaYraınlara dayandırılan çok yanıtlı probleınlerde en iyi faktöriscviye kombinasyonunu kullanılan proscdiir aşağ1da belirleınck için açıkl::ımnaktadır: Adın1 1: Faktör etkilerini hesapla
2.
1.
IV.
l\1RSN değerleri üzerinden faktör etkilerini ç iz ve ana etkileri çize lgel e
kontrol
faktörlerini
ve
PI�OBLEMİN lJYGlJLAN1\1ASI
oluşturduğu görülıncktedir. Toz boya maliyeti alün1inyunıun satış fiyatından daha fazla olduğundan sarfiyatlannın azallıJn1as1 gereknıektedir. Ayrıca boyanan profillerin özellikle inşaat sektörlerinde yer aln1ası dolayısıyla dış dayan ınılara karşı maksimum direnci gösterecek yapıda oln-ıası gerekmektedir.
bunların
MRSN üzerinde aıılamlı etkisi olan kontrol faktörünü
Her bir kontrol faktörü için MRSN üzerinde en yüksek değere sahip olan en iyi seviyeyi belirle
Adım 3: En iyi ayarlama faktörlerini belirle: Eğer çok
lO .4 l
2. J.
En küçük en ıyı ve noıni1 ıa 1 karakteristiklerinin eniyilen1esi durumu.
en
en büyük en iyi ve nonıinal karakteristiklerinin eniyilemesi durunıu.
en
.
ö
..,_
-
yanıtlı problen1lerde nomina] en iyi karakteristiği varsa, uygun ayarlanm faktörleri tanınılanmahdır. Dört durunı vJrd ır: 1.
Yapıln1ası
Toz boya departn1anındaki n1aliyetler incelendiğinde tüın ınaliyetİn yaklaşık 0/o 70' ini toz boya maliyetinin
bul
2.
Doğlulama Deneyinin
IV .ı Problemi n 'I'anınılanması
Nominetl en iyi dunım için ortahıına yanıt değerleri üzerinden faktör etkileıini çi:t ve ana etkıleri çizelgele
Adın1 2: En iyi sev i yelerini beli de.
Aşanıa IV.
Burada önerilen eniyilen1e prosedüründe doğıulama deneyi için MRSN değeri olan temel sınırlaına, denklem kullanılarak hesaplanamaz. Doğnılaına deneyi, deneyle elde edilen en iyi dun.ın1uı1 gerçekten bir iyileştiıme sağladığını kanıtlaınak için yapılır. Eğer her bir yanıt için gözlenen ve tabınin edilen SN oranlan bir birlerine yakınsa, üzerinde deney yapılan toplamalı ınodeliıı iyi bir tahnun olduğuna karar verebiliı-iz. Sonuç olarak, önerilen optiınunı duıuın, proses için benimsenebilir. Eğer yanıtlardan biri için öngöıiilen ve gözlenen SN oranları birbirlerine yakın değilse, toplaınalı ınodcl yetersizdir ve belki de etkileşünler önemlidir diye kuşkulanınz. Bu dururnda, istenen arnacı başan11ak için başka bir deney yapn1ak gcrekebilir
Taguchi, en küçük
1.
Dcneysd Tasanın Metodu ve
rL '
l
. ·-�
. ı
7 . 2
L . 6
"5
l
f--
l·.: •
-�
1-
___
1
c-�tJ-'>
.
ıyı
l
.
k-
--�
-
j''.:<?->...
-
'-,
•
ı f ı
ıyı
•
ı
En kiiçük- en iyi, en büyük- en iyi ve non1iııal- eıı iyı karakteristiklerinın eniyilemesi duruınu.
·� ..
ı:. :S
l--
•
( 1
-ı.
Hepsinin nominal - en eniyılenıesi duıuınu.
ı 1 ı ı
iyi karakt�ristik]criuin
1
1
1\şağıdaki ıki gereksinimi karşılayan bir faktör, 1, 2 ve 3. dunnnlar için bir ayarlama faktör olarak seçilebilir. nirincisi, nonıinal - en iyi karakteristikler için, MRSN' de anlaınlı etkiye sahip olmayan. fakat onun yerine ortalanıa yanıt üzerinde an1anı1ı etkiye sahip olan herhangi bir faktör, ayarlaına faktöıü için aday olarak seçilebilir. [kincisi, a y arlanıa faktörü, ortalaınayı hedef değere getitmek ıçın kullanıldığı zaınan., kalite karakteristiklerinin iyileştiıildiğj yön, en küçük - en iyi Ye en büyük -- eıı iyi dunıınlarının an1acını cş�anıanlı o1arak karşılamalıdır. MRSN' de anlanılı ctkjye sahip olnıayan, onun (aday faktörün) kalite karakteristiği iç.in
ı
-
t--.
.
L
1
•
1
r-r� !->' r-...� ..._ 8 .
1. OJ 1.) i\umcralı Profilın
IV .2 H edef'in Bclirlcnnıcsi 63
.�.
ı
------
Şekil
'&; ""'<f
t.:::.,..l -�
g
�-
-
------
l
.
1
-
Teknık Resnıı
Çok Yanıtli Taguchı
SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi
7.Cilt, 2.Say1 (Temmuz
2.003)
Alüminyum Sanayinde Bir Uygulama
�I.Ferah
fakt örler oı1a mın sıcaklığ ı nem durumu, ön işlem banyo lan ndaki konsantrasyon değerleri ve hava basıncının başka bir k a yn ak la ortaklaşa kullanılması şeklindedir. F a kat bu faktörlerin
Birliği) g öre film kalın h ğının 60
-
80 �l rnertebesine
çekilmes i ve darbe dilencinin ise maksimuın noktaya ç ı ka nlması için uygulanan adımlan içerir.
Toz bo ya
kontro llerinin
maliyetini azaltacak şek ilde hedef değerler film kal ınlı ğı
duruma yakın
zor,
veya
pahalı
zaman
alıcı
hata)
olarak kabul edilıniştir. V e bu faktörlerle bir
faktörl eri
faktörleri ile yapılacak olan deneyde her deneme beş kez tekrar ed Hmiş böy lec e oluşturmaktansa, kontrol
dizi
,
IV�3 Faktör ve seviyelerin belirlenınesi yararlanılarak
çok
,
old u ğundan bu faktörler kontrol edile meyen (noise,
içjn 70 Jl ve darbe direnci için 100 cm b c lirle nmişt i i. Denemeler uygulan1ada kolaylık sağlamak için Şekil 1 ) de g ö sterilen tek pro fil üzerinde yapthmştır.
kontrol edi l em eyen faktörlerin n1eyd ana getirebilecekleri
fakt ör
Elektrostatik toz boya bölünıünde
e d ilemeyen
Kontrol
Bu uygulama, Qualicoaf a (Avrupa Toz Boya Kalite
tecrübelerden
Deneysel Tasanın .:\1etodu ''e
değişim
ve sev iy e leri
faktörler ve seviyeleri Tablo 1
Mevcut
çıkanlnuştır.
Uygulama için
[ 6 J.
gözlenıniştir
'
belirlenen
de gösterilıniştir.
olan değerler göz önüne alınarak en iyi
sonucu verebileceği düşünülen faktörler seçilmişlerdir.
Tablo 1 .. Performans Karakteristığıni Etkıleyeceğl Düşünülen Faktör ve Seviyeleri FAKTÖlZLER
Temiz
-
n
Hava basınc.1
5 bar
6 bar
7 bar
c
Kroınal bekleme süresi
O- 1 saat
2-8 saat
Tarak- profil aras1 mesaf�
22 c1n
25 cm
28 cm
Yok
1 ölçek
2 ölçek
ı
Açık
Açık-- kapalı
Kapa l ı
1
Akzo Nobel
lba
Jotun
Şarj
H
ı 1
tozu
1
ı
Boya tipi
G
! .
Boya ınarkası
ı
2,3
Korıveyor hız1
-
l\'.4 Deneyin Yapıintası
Deneyin
Bo ya
Çünkü
uygulannuştır.
değiştirilip başka bir
ge çi lmesi en
az
2
markası
1dak.
2.5 m 1 dak.
ilctişi n1
temizlenmesi
bağlantılarının
boya olduğu için önce Akzo Nobel ile başlanmıştır. Deneylerin uygulanış s1rası Tablo 2' de kull an ıla n
yöntenli
( Faktör
m
saat
gerelancktedir. Uygulamanın yapıldığı zaman imalatta
uygulanıasında
r as sa llaştı ıma
taman1en
2,4
1 dak. -
kablo
iki seviyel i ve 7 adet üç seviyeli faktör olduğu için Lu� o rtogon al dizisidiJ. Fak t örlerin serbestlik dereceleri yapnıaktadır.
nı
9- 16
temizlikte boya kabinleri, b oya tabanca]aıı, tarakla rı ,
1 adet
Problemin çözümü için ele alınan ortogonal dizi
içinde
Seviye
K irli
F
b lokl ar
lll.
Bara1ann duru1nu
E
15
Il. Seviye
A
D
t oplamı
!. Seviye
gösterilıniştir..
G)
seviyedeki markanın boyasına
saat sürmek tedir .
Herh a ngi bir
Tablo 2. RassallaştlrılmlŞ L18 Dizisine Göre Belirlenen Deııey Şartlan
R a s s a]
Standart
Den. No 1
-
B
ı
Kirli
s
2
14
3
12
4
16
5
s --
7 .
8
-
9
-
A
-
6
-
Den. No
--
-
FAKTüRLER ••
Tem1z
.
Temiz
6 2
6 5
Kirli
1-·
--
12
17
Terniz
13
11
Temiz
14
18
Temiz
4
Kirh
6
Ki ri i
7
8 .) "'
17 18
--
1
ı
l3
28
Yok
Açık-Ka-palı
2,5
9- 1 G
25
ı
A. Nobel
Açık-Kapalı
Temiz
Kirli
Ten1iz
-
6 -
)
7
-
)
7
s
6
16
0-l 2
8 · -
-
--
22
9-16
0-1 2
28
ı· i
? ..
A. Nobel
2,3
Açık-Kapalı
A. Nobel
Yok
Açık
İba
2,4
Kapall
Tha
2,5
Açık-Kapalı
İba
2,4
25
Yok
25
J
ı
22 28
-
--
-
-
Kapalı
Iba
2,3
? -
Açık-Kapalı
İba
İba
2,3
.
-
22
2
Açık
2-8
22
Yok
Kapalı
25
Yok
Açtk-Kapa1ı
Jotun
1
Açık-Kapalı
Jotun
1
Açık
lotun
--
16 -
0-1
2-8
9 - 16 o
64
.
ı
22 *
28
2,4
•
8
9
2,5
Kapalı
·-
ı
A. Nobel
2,4
2 ...
Kapal ı
1ı
A. Nobel
25
-·-
.
ı
28
16
-
9
5
Temiz
16
2-8
9
lO
ıs
2,3
7
10 11
15
A. Nobel
Kirli
7
H
Aç1k
2-8
Kir1i
G
Yok
6
6
F
22
-
0-1
-
E
ı
-
Kirli
Kirli .
o
7
Tenıiz
-
9 7
ı
D-
c
-
28
2
Kapalı
25
-
?
Açık
Jotun
Jotun
Jotun
2,5
ı
2,4 2,3 2,5
2,3 2,5
2,4
Çok Yanıti& Taguchı
SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi
Alüminyurn Sanayinde Bir l.lygulanıa
7.Cilt, 2.Sayı (Teınmuz 2003)
M.Ferah
l\1.Sc Eniyilerne Prosed ürü
==
Aşanıa I.
Tablo 3' de bu lun a n değerleri her iki
yanıt1n ilk deneyi
Film kalınlığı iç i n denklem (3)' den
ve Darbe direnci
için gösterirsek; önce Lij değerlerinin bulnrunası gerekir.
c21
için denklen1 (2)' d en veriler yeriııe yazıldığında;
L ll
88
2•2 65 84
=
L21
=
? �
�
0,089
=00114
0,000185
'
=o 5 7 olarak bulunur. o 000351 ' 2 '
Film k aln1lığının ağırlığına darbe direncine karşı 2 kat daha fazla olduğunu belirtip ağ1rlı ğ ı 2:1 oranında
= 0,001
belirlersek;
'
Denklem
(0,000924) = 0,000185 olarak bulunur.
TNQIJ..1
Buradan
k sabiti nonnallcştirn1e işleminde sadeleşeceği hesaplaınaya gerek yoktur.
için
(7)' ==
TNQL değeri;
den
2(0,014)
denklem (8)
MRSN.i
=
-1 O
'
+
0,527
==
0,554 bulunur.
den;
log10 (0,554)
==
2,566 olarak
bulunur.
Dcnkleın (6)' dan her bir Lu değeri nornıalleştirilerek deg'erleri bulunur.
Tablo J. Deney Veri
Özetıcı i DA: DARBE ALETI
FK: FILM KALINLIGI
FAKTÖRLER A B C D E F G H 1
==
o,ooı
,
Aşaına IT.
CIJ..
Deneysel Tasar·mı Mt-todu -ve
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
ORT P..LAMALAR FK
L1j
DA
L2j
C1j
C2j
TNQLj MRSNj
1
1
1
68,3
65,9
65,5
65,3
64,2
80
70
70
65,84
74
0,001
0,000185
0,014
0,527
2,566
1 1 2 2 2 2
2
2
80,1
79,8
76,9
77,4
81,2
80
90 BO 80 80
0,554
79,08
82
0,002
0,000150
0,021
0,426
0,468
3,297
3
3
3
82,9
87,6
81,2
85,9
91,6
60
60
50
85,84
58
0,037
0,000302
0,421
0,861
1,703
-2,313
2 2
3
60 60
3
94,2
94,5
93,2
91,5
95,6
80
90
80 90
80
93,80
0,001
0,000143
0,007
0,408
0.422
3,745
1
1
1
89,4
91,2
91:2
91,5
88,6
70
70
so 60
84
60
90,38
62
0,000
0,000273
0,004
0,777
0,785
1,054
2
2
72,8
74
75,1
72,9
74,6
80
90 80 80 80
73,88
82
0,000
0,000150
0,002
0.426
0,431
3,657
1
1 1 1
1
1
3
1
2
1
1
2
2 2 3
3 3 .,
·ı 2 3 3 1
3
70 80
1
3
1
1
3
2
3
81,8
75,1
78,9
79,6
78,4
90 90 90 90
78,76
90
0,006
0,000123
0,063
0,352
0,477
3,217
1
3
2 3 2
90
1
3
1
97,4
95,2
95,2
94,2
91,2
70
60 70 80
94,64
70
0,003
0,000209
0,032
0,596
0,660
1,801
1
2
76,8
76,7
81,2
79,4
77, 3
70
80
60 70 70
78,28
70
0,002
0,000209
0,027
0,596
2
2
1
91,7
92,6
88,2
93,5
90,8
60
5 0 60
91,36
54
0,651
1,867
1 3 3
2
70
0,002
0,000351
0,023
1 000
1,046
-0,195
2 1 1
3
3
2
97,8
96,6
91,8
96,2
93,6
70
70 60 60
60
95,20
64
0,004
0,000248
0,044
0,707
0,994
? -
1 3 2 2
0,795
1
1
3
84,8
85,4
85,3
87,6
86,7
70
60
70 80
70
85,96
70
0,000
0,000209
0,003
0,596
0,601
2,208
2 1 2 3
1
3
2
65,3
65,3
80
90
80 90
70
66,52
82
0,000
0,000153
0,005
0,435
3,526
2
2
82,2
81,4
75, 9
76,8
79,4
80
90
80 90 80
79,14
84
0,009
0,000143
O, 104
0,408
0,617
2,100
2
2
3
0,444
2
1
66,9
67,8
2 3 1
67,3
2
3
2
1
102
104
109
116
106
80
80 80 70
70
107,38
76
0,089
0,00017 5
1,000
0,500
-3,979
2
3 1 3 2
3
1
2
101
101
100
105
101
70
70 70 60 80
101,58
70
2,500
0,001
0,000209
0,010
0, 596
0,616
2,101
2
3 2
1
3
1
2
3
70,6
69,4
65,7
68,9
71,7
90 100
90 80 9 0
69,26
90
0,000125
0,062
0,357
0,481
3,179
2
3
2 1
2
3
1
0,006
96,4
91,4
95,6
97,6
95,2
70
60 70 60
95,24
66
0,003
0,000234
0,037
0,665
0,7?r
1,315
1
3
2
1
2 2
1 ı
3
3
3
2 1
1
3
70
gösteri1nıjştir.
Aşanıa III. Dığer değerlerde benzer şekilde
50 50
kullanılnııştır.
formüllerde yer leri ne
konulaıak bulunulabilir. MRSN değerlerinden hareketle fak."törlerin her bir seviyesinin ana etkileri Tablo 4, de
65
Durada
sütun
ı
faı-Jdan
n1etodu
SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 7.C11t, 2.Sayı (Temmuz 2003) Tablo 4.
Çok Yanılll
Taguchı D e n eysel Tasanm Metodu ve Alüminyuın Sanayinde Bir Uygulama
M.Ferab
MRSN' de Ana Etkiler Faktör
Seviye ı
Seviye 2
A
2,099
1 !249
B
1 ,092
1 ,683
c
2,493
D
Max�Min
Faktör
0,85
F
2 ,246
1 ' 1 54
2,07
0,459
1 ,395
2,436
E
2,308
F G H
Seviye 1
Seviye 2
Seviye 3
Max-Min
......., ....
.'). 872
2,02 1
0 1 1 79
2,643
,H
0,426
2,573
2,022
2 , 1 47
2,034
c
2,4.93
2,07
0,459
2,034
l ,19]
1 ,041
B
1 ,092
1 ,683
2 ,246
ı ' 1 54
1 ,529
1 ' 1 86
ı ' 1 22
E
2,308
ı ,529
1 ' 1 86
1 ı 1 22
2,822
2,02 1
O, 1 7 9
2,643
D
1 ,395
2,436
ı ' ı 91
l ,04 1
1 ,982
1 ,5 2 9
ı ,S l l
0,47 ı
A
2,099
1 ,249
0,4>6
2,573
2,022
2, 1 47
G
1 ,982
1 ,529
Seviye 3
---'- ------
-· ·-
I\1RSN' deki kontrol
----
göre F, I-I, C, B, E, D , A ve G' dir. Daha büyük MRSN oranı daha
,5 1 1
0,47 1 --
duruın
optinıal l"ontrol
kal i teyi ifade etn1ektedir. Dolayısıyla
iyi
l
A 1 B3C 1D2E ıF ı G ı H ı şeklinde belirlenebilir. Deneyde F , I-I, C ve B faktörlerini optın1al
faktörler önem sırasına
edılebilen
0,85
faktörü ol ara k seçebiliriz.
Tablo 5. FK� n m Ortal� ınası Üzcrındeki A n a Etkiler
Faktör
Seviye 1
5,682
F
76,0 1 7
86 , 1
86,293
2,413
E
84, 6 1 7
87,764
4,787
84,960
82,657
87 ,741
E
8 1 , 34 4
93,740
F
76,01 7
G
Seviye ·t
Seviye 2
A
82 ,278
87 , 960
B
83,880
85, 1 84
C
82,977
D
Faktör
H
_
Seviye 2
Seviye 3
Max-Min
50
9 3 , 1 90
1 7 , 1 73
81 , 344
9 3 , 7 40
80.273
1 3,467
H
90,807
82,424
82 , 1 27
8,68
5 , 084
A
82, 27 8
87,960
80,273
1 3 ,467
G
83,530
83,287
8 8 , 540
5,253
86, 1 50
9 3, 1 90
1 7, 1 73
D
84,960
82, 6 57
8 7 , 74 1
5,084
83,530
83,287
88,540
5,253
C
82,977
84 , 6 1 7
8 7 , 764
4,787
9 0 , 8 ._ _ 07
_;_ , _ _ _
82 4 24
,_ 12 2-=_ _ t _8
8;__ , 6_8
B
8_ 3:__ ,8_ 80
85, 1 84
8 6 , 293
2,4 1 3
_
_
_ _
Max-Min
Seviye 3
_
_ _
E faktöıü, M R SN
ve
·------·-
_
_ _ _
_ _ _ __ _ _ _ _ _ _ _
çok
etkisinden
için ayarlama faktörü olarak seçilebilir.
dolayı
'{ine G
5, 682
ise öne n1Siz bir faktör olarak lG:�rşumza çıkmaktadır. Tablo 5 ve 6' da yanıtların üzerlerindeki ana etkiler
DA üzerinde az etkiye sahip
olduğu fakat FK üzerindeki
-
FK
gösterilnriştir.
faktc>ıii
DA için ayarlama faktörü olarak seçilebilir. A faktöıü Tablo 6. DA'
n ın
Ortalaması Ü7crindeki Ana Etkiler
Faktör
Seviye 1
2
A
7 4,667
72,889
-
B
67,000
78,333
c
751667
D
Max�Min
Faktör
Seviye 1
1 ,778
H
67,000
7 6 , 000
'1 1 ,333
B
75,333
70,333
5,334
76,333
75,333
69,667
E
76,667
75,333
F
78,000
G H
Se viye
2
Seviye 3
Max-Min
75,000
79, 3 3 3
1 2,333
67,000
78,333
7 6 , 000
1 1 ,333
G
·r·1 ,667
79,000
7 0 , 677
8,333
6,666
F
78,000
73,3 33
7 0 , 000
8
69, 3 3 3
7 , 334
E
76,667
75,33 3
6 9 1 333
7,334
73,333
7 0 , 00 0
8
D
76,333
75,333
6 9 .667
6,666
7 1 ,667
79, 0 00
7 0 ,667
8,333
c
75.667
75,333
70,333
5,334
6 7 , 000
75,000
79,333
1 2 33 3
A
74 , 66 7
72,889
Seviye
Seviye 3
,
66
------
1 , 7 78
SAU Fen Bilımleri Enstitüsü Dergisi 7 Cilt7 2.Sayı (Temmuz 2003)
Çok Yanıtlı Tagudn Deneysel Tasarım Metodu
Alüıninyuın S a na yindt'. Bir llygu lama
M.•'erah
Asama IV.
Söz
1
ayrı ayrı ele alırup değerlendirilmesi gerekmektedir.
deney leri için
optinıal
J.1 BJ c1 F1 H ,
deneyden 5 adet ölçüm alınıruştır. Doğnılama de n eyl er i yap ıh rke n her deney için 5 ad e t alünrinyum pl ak a
J.ls3c1F1H2
şartları sağ l ayan
doğrulaına
1O
faktörler kul l a n ı l arak
konusu
ortalaınas1;
Doğrulaına deneylerinin yapılmasinda her iki yanıtın Film ka lınl ı ğ ın ı n
ve
•
adet deney yapılmı � ve her bir
B 3 + c, + F,
==
H2
+
86,293 + 8 2 9 7 7 + ,
==
--
yığının beklenen
3T
76,0 1 7 + 82,424 - 3(85,1 1 9)
== 7 2 ,3 5 4
darbe direnci testlerinin yapılabiln1esi için boyanrru ştır. Doğrulama deney sonuçlan Tablo 7' de gösterilmiştir.
olarak bulunmuştur.
Burada önce güven aralığının belirlenebi l me s i i ç i n Ye
I3u bir
no
kta değeri olduğundan, sağlan1a deneyinden
ve Ve değerlerinin bu1unnıası gereknıektedir.
elde
Aşağıdaki fo n1ıü l den hareketle;
düzeyindeki
sonuç lann
edilecek
ara l ık l arı oluşturulnıalıdır . . Ortalarnamn, güven aralığı
güven
yayılabilecekleri
(CI)
seç
i l en güven
Denklem ( 1 2) ' dan
yerine konu rsa;
(9)
ss 7.
=
32'1 4 2 1 5 940 1 3 287 3 -:: 2459,205 18
bulunur . Daha
sonra d iğer k.ı
ssA -
L
1
i.,.. 1
'
'•
T2
1
ss· s
'
'
1 0�,49
.
,SS E
=
==
ı 7 ,5 ı
olarak bulunur.
ss'"
6 72,3 1 ;
S'._') H = 29 1,4
,
SS c
•
'
ve
= 18
-
l
==
ss
7 1,02
894,26 c
J
'
= 1 84,1 4
e
=
!:...
_
V
=-
fJhlo 7 .
..-
9
==
= l O ( Sağlama deneyinde 1 O denenıe yapılnuştır.)
�5 , 1 2x20,46x[(g)+ {){0]
64, 4 2 7 Benzer
deneyi
sonuçlarının
� -
şekilde
ortalanıa s ı n ın,
Deney Sonuçları
76, 5 79 � :
-
<
=
7,927
ortalamasının,
--
-
---
----....--
<
direnci
darbe
doğnılama
i ç ine cilişınesi
için
aynı
deneyi
·- ---:: :--:-
:---:-;;-:-
-
beklenen güven ara h ğ ı
-
-
Deney
1
" -
- ·--.
-
film Kalınlığı Ölçumleri (p.L_· ----l----· --�arbe Aleıi Ölçünıle ri -=( c_ m � ) _ 3 ') ı 3 4 5 Oıt ...
-
---ı
70
80
80
70
70
74
69 , 1
5 5, ı
Gl
60
80
80
90
90
80
80.2
7213
72,4
75,82
60
90
76
15.1
73.4
60
80
B l ,7
90
7 9.9
76,12
70
90
70
90
80
80
82,2
66,3
57,6
62,J
69,94
90
80
80
70
70
78
9(),6
89,6
8 1 ,3
71 . 1
(> ı ,8
75.4
90
90
70.4
73,2
80
80
90
80
R2
65,4
H t1, 7
90
90
()9 ,6
<)0
90
82,9
77,7
62.3
64,9
70,4
R1 )
80
90
88
76,3
75,7
70,7
CJO
78,6
95 6
77,3
90
74,2
57.5
1)0
80
so
�·1
2
59, ı
52.3
69.4
3
6Y.3
84,9
70,5
10
Ort
69,46
65.:3
8
5
74 .9
62,3
7
...__
7 3 ,2
J
6
.,__
71,6
,
72,6
,(
75,6
·- ----
..
....
76.56
�o
68 92
90
90
7 ! ,5
70
RO
90
90
90
80
79,32
67
---
adımlar
sonuçlarının
J.. l B, C'ı Fı H2 � 90 ,0 93 o l arak bulunur.
----
.
,
-
5
ıçıne
80 28 1 o l arak bulunur.
aşağ ıda gösteri Imiştir.
bulunur.
--
-
JL IJ3 C, Fı H:.
<
tcla·a rl andı ğ ında
20 '46
Doğru larııa
-
1 +8
== 2
düşmesi bekl enen güven ara l ı ğ ı aşağıda g österi lmi ştir
1 84 ' 1 4
t
==
Doğru l a nıa
olarak bulunur. Verilr-r aşağıda yerine konulursa; V
2 0 46
18
CT =
=17-2 - 2 - 2 - 2 = 9
,)'S
'
==
'
(11) Vl'
V
ı/) + {Vr
Bıına göre;
'
l7
==
= 5 , 1 2 (%95 güven d üzeyi nde )
ncff
Op ti nıal çözümü sağlayan r) I-I, C ve B faktörlerinin her birinin serbestlik derecesi 2 olduğuna göre� v7'
Fo.os;ı;9
r ==
( 1 2)
Fa ;ı;v, Ve
e
( l O)
N
n. A
ss/) = 77,76 =
faktörlerin kareleri toplanu bulunur.;
A?
ss,ı = 1 45,2 7
SSG
o lara k
..
1/ Jneff
Cl =
84
J
SAU Fen
Bi ıiınleri Enstitüsü
7 .Ciıt, 2.Sayı (Temmuz 2003)
Dergisi
Çok Yanıtlı Taguchı Deneysel Tasarım l\1etodu ve Alüminyum Sanayinde Bir Uygulama
M.Ferah
deneyleri yapılmadan önce işletme raporlarından bas it tesadüfi örnekleme ile 50 adet ölçüm sonucu alınmıştır. Bu s onuç l ar ile doğru lama deney sonuçları arasında o r tala mal arın farkının sınanması gerçekleştirilmiştir. Aynı şeki lde darbe direnc i için de hipotez testi uygul anarak optimun1 prose s şartları sonunda pros esın ne ölçüde geliştiri ldiği gözleım1eye çalışılmıştır. Ölçüm s on uç l arı Ocak 2003 tarihinden önceki verilerden a l ı nımşhr. İşletme raporlarından alınan ölçüm sonuçlan Tablo 8' de gösterilnıiştir.
Film kal ınlığ ı deney sonuçlarının oıta lama sı 72,634 �L ve darbe aleti test sonuçlarının o rt a l anı a sı 8 1 , 6 cın gelmiştir. Bu değerler, her biri için behrJenen güven arahğ 1n1n içinde o lduğuna göre, fılnı kalınlığı ölçüs üne ve darbe aleti yüksek.lığine etki edeceği belirlenen faktör ve seviyelerinin doğıu seç i ldiğine i n a nılır. \r.
HİP01'EZ TES1'İNİN UYGULANM ASI
Doğıularna deney sonuçlannın tesise bir yararımn olup
oln1adığının anlaşıJ abılınesi için hipotez testlerine bakı lma sı n d a yarar vardır. Filnı kal t n l ığı i ç in doğrulama �
Tablo 8.
İnıalat
Raporlarından Elde P d i lcn Cski Ölç:.im Sonuçları
.. Filın Kal ı n l ığı Olçüınleri ÜL)
Deney
1
2
ı
'
·-·-
-
Darbe Ale ti O lçümleri (cm) ••
4
.)
Ort
ı
2
3
4
5
Ort
�
]
66,6
87,3
87,J
85.2
l l ı,1
87,5
70
60
90
70
90
76
2
8 8 .4
78,]
RR, 1
72, 1
8 9,4
83,26
60
60
80
60
90
70
3
66 ' ı
84,6
9 1 ,4
95j ı
1 1 4,6
90,36
<.)Q
70
70
50
80
72
4
9 ı ,2
l ı 2,2
1 07,2
8 2 ,2
ı 02,5
99.06
60
60
90
70
70
70
5
94,5
7C),4
90.3
ı ı 2,8
55,3
86,46
90
70
90
80
60
78
8R,()
95,3
C)1,4
0 3 ,7
84,3
9 1 ,06
60
90
80
60
60
70
7
9 1 ,3
)·c) , 1
74, ı
74,6
85 3
76,88
ôO
60
90
50
70
66
8
67,6
96,3
75 ,2
5 5 '9
65,3
7 2 ,06
70
90
90
70
60
76
9
89,]
1 06, ı
64,]
93 ' ı
53,8
8 1 ,28
50
80
60
50
80
64
10
81 6
l OR,9
77,J
94, 7
95)
9 1 ,64
80
70
60
70
90
74
6
ı
-
,
Bu verileı· elde edildikten sonra fi l m k alınlığı ve darbe
direnci ıçın başlanabilir.
ortalamalarının
farkının
ll
sınanmasına
t!
:::::
50
f.le J1 )
Fihn kalı n l ıklarının ortalaınaları arasında fark yoktur diyen
'
=
==
8 5,956
s:
72 ,634
s;
72,634 - 85 ,956
.J(2 34,95 6 1 50) + (84,2 1 2 1 50)
hipotezinin doğal bir sınan1ası, uygulan1adan öneekı film kalınhklarının ortalarnas ı daha yüksek diyen
sıfır
--;== ====== === === === === ====- <
\jr;-::2 �ı). 1 n ) ·+ (s Y
ise H0
.ı.
�
H1
2
e
1 nc
)
z
a
-5 ' 27 3 olarak
z0
,
05
değerinin 1 , 645 olduğu
arasındaki olursa ortalamalar iyileştim1enin çok büyük olduğu söyl eneb ilir . Bulunan bu değer o/o 0,0 1 anlan1 düzeyinde bir sınama için a ==
-
==
düşünülecek
karşı hipotezi ile yapılır. Karar kuralı,
Xe ) - (f.ly - Jle )
84,2 1 2
bu lunur.
(Yo 5 anl aın düzeyi i ç i n
-
=
2 3 4,956
Değerler yeı l erin e denkJen1 ( 1 3 ) ' te konduğunda;
�
(xJ
==
( 13)
0,000 1 ' dir.
Öyleyse
Za
=
Zo.oooı
=
3,75
olur.
- 5 , 2 73, - 3 , 75 ' ten küçük o l d u ğund an bu denli düşük bir anlanıblık düzeyinde bile, sıfır hipotezi reddedilir. Bu verilerde> eski sonuçl arın ortalan1alarının yeni sonuçlara göre daha yüksek olduğu konusunda karşı konamayacak güçte kanıt buhınmaktadır. ,
lehine reddedin biçimindedir [7). Filın
kalınlığı ıçin ortalaınaların farkının sınann1asında eski
ölçüm s on u çl arını n ortalamalarının doğrulaına deneyi
direnci için orta lan1alannın eski
D arbe
doğrulan-ıa
deney sonuçlarının
öl çü ml e rden daha iyi olduğu düşünülerek hipotez kural ları oluşturulmuş ve sonuç
sonuçlarının ortalamalanndan daha yüksek olduğu düşünülerek hipotez k··u r alları oluşhnı.ı lmuştur.
Burada;
68
Çok Yamtlı Taguch1
SAU Fen BiJiJn leri Enst itüsü Dergisi 7 Cilt,
2.Say ı (Temmuz 2003)
M.Ferah
Sonuç
,
=
==
o lur. 4,464, 3 ,7 5 , ten büyük olduğundan dolay ı sıfrr hipotezi reddedilir. Yani yeni darbe direnci ölçülennin ortalamalarımn eski ölçürnlere nazaran çok daha iyi olduğu sonucu çılanaktadır.
lVI ALiYET DEGERJ,ENDİRIVIE
KAYN AKLAR
i)aha önceden söylendiği gibi toz boya da önemli olan sartiyatların dolayısıyla maliyetierin azaltılması idi.Boya hesaplan-ıalarmda öneınli ol an 1 kg toz boya ile ne kadar mın2 alan boyanacağının bilinnıesidir. Bunun belir1eııebilmesi ıçın toz boyanıa işletmelerinin kullandığı fonnül aşağıda verilıniştir;
111
.. !e n:.: .. k ut
=-
x
o% ·�
o
Aydın M. E.,
2
lJııiversitesi ( 1 994) Baynal K . ,Çok Yan ıtlz
C!Jl
1 1n1n
-ı :
=
1 000 )1
olduğuna
..
4
Taguchi Deneysel Tasanm Meto du
ve Seg1nan SalZayiinde Bir
U_ygulama,
Problenılerin Taguchi Yöntenli ile En�}'T'Iemesi ve Bir Uygulama, Doktora Tezi, İ.Ü. Sosya l Bilinıler Enstitüsü, İstanbul, Mart
(200 3 ) Tong L.
I . , Su C. T.,
Wang C. H.,
( ' The Optızatıon
Q( lvfultı- Response Problenıs In The Taguchı
Int.J. of Quality &Reliability
Managen1ent, Vol. 1 4, No.4, 367-380 ( 1 997) Kros J . F. , Mastrangelo C.M . ((Comparing ,
lt1ethods for the lvfulti-Re \fJOnse Design Problen1 ", ..
nıi/...ron (Jl) --:: 0,00 1 n·ZJn
5
yerlerine konulursa;
Sakarya
.
Method ",
nıikron
gore
çalı�nıa
1
3
1 OOOgr = --�-- Burada; bzkütle
o larak,
bu
ile iki temel konu vurgulannıak istenn1ektedir. B irincisi çok yanıtlı prob l emieri n çözüınü ıçin b ir eniyi lerne prosedürü tamtılarak, prosedüıün uygulanabilirliğinin gösterilmesi, ikin c i s i ise toz boya maliyetlerinin azaltılması ve ınüşterilerin istediği kal i tede ve dayanımda profıllerin boyanabilmesi için proses i n geliştirilmesidir.
Bulunan bu değer o/o 0 0 1 anlam düze yinde bir sınama 3,75 a = Ü,ÜÜÜ İ ' dir. Öy)eysc Za Zo.ooo ı 1Ç1TI
2
ve
A H i mi n y u m Sanayinde Bir Uygularna
bulunmuştur. Buradan darbe direnci için hipotcz testi sonucu 4,464 olarak bulunur.
VI.
Deneysel Tasarım Metodu
Qual . R e l iab.Eugng.lnt., 1 7 : 3 23-3 3 1
Reddy P . B . S . , Nishina K . , Bab u
(200 1 )
A.S., " Taguchi 's
methodology for multi-re�ponse optinıization: A
Case Stu dy in the Inciian fJlastics lndust1y IntJ o ur n a l of Quality & Re1iability Ma n a gement , Vol. 1 5 , No.6, 64 6-668 ( 1 998) Ros s P. J . , Trrguchi Tachn iques for Quality Engineering, McGıaw H i ll, l --278, Newyork u,
Jn
., =
---1.6 gr/ cm 3
olarak bulunur.
1 OOOgr x
-
_
72,634xü,OO lm1n
8' 6.04nı 2
6
( 1 98 8 )
l3ulunan bu değer aptünal şartlar altında boyanan a l ü nıinyuın pr ofi l in 1 kg boya ile boyanacak alanının mü:.rcrindcn değeridir. 2002 yılı verilerine göre 1 kg boya ile 8,34 1 nı.:. alünunyun1 profil boyaıunaktad1r. Doğnılaına deneyleri sonucu oluşan ortalarrıa filın kalınlığı değerinin vasıtasıyla bulunan değer ise 8 ,604 nr� idi. Yani 1 kg boya ile 8,604 - 8,34 1 0,263 nl'
7
,
i stanbul,
...,
=
lik artış sağlanırııştu. Bu
ıse
0 , 263 x 8,341
1 00
==
%3 ı 5 ., lık '
biı verirn artışı sağlaımştır. 2002 yılında aylık luıllanılnn b oya nuktarı 6230 kg' dır. ı k g boya ıle O 263 n ı2 ' lik artış, ayda ortalaıTıa olarak 74770
-- x 0,2 63 12
-=
1 63 8,7 nı'"' , yı" boyayacaktır. ,
VII.
SONlJÇLAR
Fi lrn ka l ı n lı ğı
ve darbe direnci sonuçlarının behrlenen güven aralıklannın içerisinde gelnıesi seçi len taktör ve
olması anlanuna gelmektedir. Y apılan bu çalışma sonucunda doğrulan1a deneylerı ile i ş l e tıncnin 2002 yılı iınala t sonuçlarının bir kar�ılaştırılınası yapıl mlştır. Ayrıca eski ölçüın sonuçlan ile d ağıu l ama deney sonu ç l arı arasında ortalamalanntn farkının sınann1ası, ne ölçüde iyilcştirıne sağlandığının göstergesi o l muş tıı r . l1eliştirilen optinıunı şartlarda 1 kg toz boya i le 0,263 n ı ' lık artış sağlanmıştır. scvjyelcrinin
N ewbold P . , işlettn{3 ve basımdan çeviri Şenese n
uygun
69
393
Iktisat İçin istatistik, 4 . Ü., Literatür Yayıncılık,
- 402 (2000)
Kuvveti Altandaki Binalarda Perde Enkesit Değişiminin Kesınc Kuvveti Dağ1hmına �tkisi H.Kasap, T.Ozgür
Deprem
SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi
7.Ciltt 2.Sayı (Temmuz 2003)
KlJVVı�Tİ ALl,INDAKİ BİN�ı\LARD�I\ l.,El-ıDE ENKESİT D-EGİŞİlVIİNİN KESME I(UVVETİ DAGILIMINA ETKİSİ
DEPRElVl
Hüse)'İn
Özet
-
B u ç a l ış nıada
,
KASAP
dep re m yükleri al t ındaki 4,
6, 8 ve 10 katlı perdeli-çerçeveli 3 ayrı tip binanın perde enkesi t değişinlinin sisteınin kesıne kuvYeti
dağ ılı ını na etkisi incelenntiştir.
duvar a ğır lı ğı
ağırlığ ı
kolon
olarak
boyutlarına
boyutu
bağlı
edilnıiştir.Hesaplanan kesme
ve
ta yin
olarak kat
kuv,�eti ve eşdeğer
kat
kiriş a ğ ı r l ı ğı,
bunlara b ağlı
e dil ıni şti r.Kolon
ağıı4hkları
a ğ ır lı kl a rı
ile
t ayin ta b an
kat ke sme kuvveti
bulunınuştur. Eşdeğer kat kesıne kuvvetleri 3 ayrı tip binaya
her katta döşerne hizasında kat kütle m erl<ezine
uygulanıruş
ve
SAP 2000 N on
lineer yazılım
-
progr aını ile çözühnüştür.Sonuçlar yorumlanınış. Anahtar Kelinıeler: Perdeli - çcrçeveli sistemler analizi, ta b a n kesme
dinanlİk
,
kuvveti, eşdeğer
kat kesme k uvv eti , yapı dav r an ışı
.
\Vith this stud)'·; v a ryin g of cross researched on 3 effects haYe been section differe n t strut·ture type !hat e a c h of it havi ng 4, 6, 8, 1 O storeys.
Abstract -
Floor thi( kncss, tloor \Veigbt, shear- waJJ, beaın ..
w eiglı t
and
sizcs,
coluınn
v a l ues, storeys' w ci g lı ts
that
have
bound to this
becn
found.With
storey \veight calculated from previous seetion base force and equal storey has been found. Key Words: analysis,
systems
Sitear walled
base sh ear force, Equal
.,
dynaınic
s t o rey forcc,
b e h a vi our of building.
ı.
Deprern
kuşağında
olan
T.Ö�gür; SA.O
Müh Fak.
ülke nı i zd e
İn�
Bir binada y atay d cpren1 yüklerini karşılayan ve en
sınırlayan
deplasmanları
yat ay
önemli
yapı
biri pe rde elernanlardır.Bu çalışmada boy ut ları ve kiriş bo yu tl an sabit olan 4, 6, 8
elen-ıanlarından
ve
katlı binalarda 20
ıO
kal ınl ığ ı nda ve 500
cm
30 cın, 40 cm b o yun d a olan perde leri n 3 cm,
ayrı bina tipine, deprem kuvveti uygulandıktan sonra perde kesme kuvveti dağılınurnn ve perde-çerçeve etkdeşüni incclennuştir. 1.2.
İ lgili Çalışmalar
Akyiincü V.,Perde eıik e s it değişinlinin ve perde yeri değişiıninin sistenıe olan etkilerini
incelenliş 6.
8 ve 1 O katlı bi n al ar üzerinde 8 ayTJ p lanı kapsayan biı· araştu·nıaua az s ay ı d a bü yük enkesitl1 perde kullaıunak yerine, aynı t op lan1a alanı verecek fazla sayıda ki1çük enkesitc sahip perde h.'lı1lanmanın daha fazla kesıne kuvveti a ldı ğı nı vurgulanuştır.Ayrıca boşluklu perden in b ul unduğ u yön de daha fazla kat kesme kuvveti etkidiği göıülmüştür.(5]
Özyurt
M., Perdeli ç e rçevel i yapılarda perde enkesitinin "L" veya 'vf'' tipi tipı c l ma s ı durumunda sisteme etkiler ini araştırnuştır.Sonuç o larak 1. yatay ) lklerin bulunan bölges i nd e d ep r e1 n etkisindeki konut ve işyeri t ip i perdelerden daha fazla
kesme
kuvveti
aldığı
göıiilmüştür.Ayrıca
köşeye yakın planlaması biraz daha fazla kesme kuvveti aldığ ı görülınüştür[7]. Varol
bina
üzerinde
perdenin d eğiş imi n i n p e rd el er il e çerçevel er
C.,değişik
tip
plandaki yer arasındakı kesn1e kuvveti
dayagramına nas ıl etki
e tti ği incelenrrliştir. 4 farldı bi n a tipinde 4, 5, 6 ve 8 kat1ı ohnak üzere toplam 16 tip bina binann1 diş
aksiarına yakın o l an perde lerde kesn1e kuvveti, binanın iç aksiarına
,binaların
olmadığı her zaman deprenıe karşı güvenli olup tart ışı l an ve gündenıde olan önenıli bir konudur.
li.Ka�ap,
OZGUR
incelerniştir. Sonuç olarak
GİRİŞ
I. ı. Probleınin Tanım
Taııju
kolon
Döşeme kalı nlı ğ ı, döşeme ağırlığı,
perde
,
••
••
.i\1üh. I3öl
yakJ n perdelerde karşılanan kesn1e kı.ıvvetinden daha Ülzladır.Dolayısıyla perdeleri olabildiğince binanın
köş elerine ve kenar1ara y a kı n yerlere yerleştirmek gerektiğini vurgula rr ıış t ı r . Ay ıca p erden in karşıladığı eğilıne momentinin de zeminde negatif ba s ın \' oluştnrnıası ne den iyl e ten1el boyutlandınlma pı ob tenıleri ortaya çıkardığını be1irlenliştir. [7] r
SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dcrgi$ı 7.Cilt, 2.Sayı (Tetnmuz 2003)
1.3.
Değişiminin
Kesme
Çalışmanın Anıaç ve Kapsanu çalı şmada
aınaç� sisınik yilideri soğunnaya ya rayan perde elemanlarındaki en kesi t de ğ i şimi ni n perde kesıne k-uvveti diyag.ramı, perde-çerçeve tipi sisteınle olunılu veya olumsuz etkilerini araştırmaktu·. 3 ayn tipi olan 4,6,8, 1O katlı b inalarda, kullanılan ma lzen1e beton C20, denur DÇ III 'tiir Bu
Binalarda Perde Enkcsit Kuvveti Dağılımına Etkisi H.Kasa1>, T.Özgür·
Deprem Kuvveti Altındaki
,
aks
.Binalann
açıldıları
doğrultusunda aynıdır L:Lx
her --
iki
asal
1
deprern
uygun, SAP2000
na
programı ile yapılnuştır.
-
:ı
a-1 -
ı
§
ı '
NonLineer yazılını p
J.Df.L_
--
--r l 1'1 �.(!$ (H ı
@
'"'
@9
ı
·�
...: . :
ı.
...
...
..
x
Şekil
IJ1
� ··., �
_ _
· -
ı
@ 1
...
'1
� -
!ı! i';
ı ı
ı
®
ı
:ı
®J
1
ı
ı
@
'
1
--0
..--!..!!
ı
ı
.
� [9
1
® •
'
··':o
'
....
-----
1
ı ® ı 1 'ı
i
fJ :.i'<DI
o
İ
b
�
(
�
· -
�
1
ı ı
SJ D
i<: .-, (
...,,,..lflıı_
u
·�- --- --ı'
Bina Tipi
1
\'
. �.JK!i'"::Z�
.
-iG.:.:r: -
ı ı
l
Şekil 3.
l.Bina ripi ı
1
-"' �
�
wl
®
.
��
- .'W\
5.0.Q
\f
".
ı
; f-(il
1 @ 1&
_ ...,.,..,
1
ı
,
® -
;:.
®
�
@
--:��.:.;r ı
®
=-=-=---�
.JJJJ)
--
?
-·
@
ıı
.\1
. ,
®
..
...
�-
1
•1
�
c
.
. �
- "'! - 1\ fl"
@ �7
'
--::a==-= � ----
§
- -
®
Si n
ı �
�:rı ._.t11l <i,_iı � ®
®
o-
-
.\�
::ıo=..c.· w
_
xtJ
'ı
•
:-
•
--
·'.
:
S ı.
lJ.Q()
--L.5�.c -�
j.f11L
_
___!!
-ı ,. @ � •
.
1
@
ı�
•
�
-=
k
L
1'>
o
Şekil 2. 8jna Tıpı 2
ı
\
_.!�_fq,L· �-=== = · =:=il,s fıl: . == :: Vj-:..:f ·
�:::.= .
__ .,."
'
\ t
j
L
;r.- 1
ı-·
®
V ..
i
�-
@
f
ı. ı 1!
tl.
@
s,
e-
� 1"1
@
�i�sa� ® B "-� l ����·:�
25.00 n1, L:Ly- 25.00
"Betonauııe Yapıların Tasarın1 ve Yapım "
@
'
rıa H-stiO
; ,s�====��� = ===��i, "'�c�===�:E:l "trt= - -c=��t-;:���
_
taşıytcı yapı e lema nl annın boyutları her katta aynı kabul edilmiştir, örneğin kiriş boyutları her katta aymdır genişlik 25 cn1 yü kseklik 60 cm 'dir. Fakat kolonlarda, kendi katı ve bir üst katı taşırnak için gerekli mnumum kesit hesap)anarak boyutlan "laşıına Gücü Yöntcrnincı• göre tayin ech1miştir. Sistenlin analizi "Afet Dölgelerinde )l apılacak Yapılar I-lakkında Yöııe nne li k ''e (ABYYI-IY) \e
Kurallan
ı
ı� ı
m. Her katta paraınetre sayısını sınırlamak için, bazı
TS-500
1'17 ı..t'.f()(l
3
1.4. Malzeme
İle ilgili Karakteı·istikler
su
yüksek
İncelenen yapı 1. derece deprenı bölgesinde yer altı seviyesi
olduğu
ve
kalın
alüvyon
tabakasından oluşan zemin tipinin üzerindedir.
TabloJ.
Beton un
- ----
Beton
Yuğunluğu YBA tk�/m1)
Sını tı
us 20
71
-
25
_Mekanik Özellıkleı i Karakterıst
Basınç
Dayur.ımı fet
(N/mm2) -=�
20
-
Hesap
Karakteris
Dayanıtru
Dayanımı
Basınç fed
(N/mm2) 13
Çekme feık
(l\/mm2) 1.6
Ela�tıstc
Modülü Ec
(N!ınnı:ı) --
28500
Deprem Kuvveti Altındaki Binalarda Perde Enkesit
SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 7.C11t, 2.Sayı
H.Kasap, T.Ö:ıgür
eksikliği gideımek için k ol onlar kullaıuhr.Perdelerin taşıma k apasitesi momentleri eğilme büyük ten1ellerde büyük dönn1e olduğu ndan dolayı kuvvetleri ortaya ç ıkar. Yapının diğer kolonlannın tenıelleıi ile birleştirilmeleri depren1 esnasında temelierindeki dönme etkisiniı1 kolonlardan gelen düşey yüklerle azaltılmasını sağ la:r. A yrı ca yapıya etkiyen yatay yüklere karş1 y ön etıneliklerde belirtilen sınırlar içerisinde ki yatay yer değiştirme miktarlarının ve yapı güvenliğinin sadece basit çerçeve li sisteınler ile sağlarunası, ö ze lli ld e de yapınn1 en çok zorlanan alt katlarmdaki taş ıyıc ı aşırı sistem boyutlarının mimari bakınıdan mümkün n edenjy]e çıkması boyutlarda gözükmektedir.
Donat1mn l\1ekanik Özellikleri
Tablo2.
.
Karakteris
Çelik
Değişiminin Kesme Kuvveti Dağılımına Etkisi
{Tem1nuz 2003)
Yoğunluğu
Akma
Ys
Dayanımı
sınıfı
BÇUI
420
78.5
Dayanınıı 2 (N/mm )
(N/mm2)
2 (N/n1m )
365
500
200000
f)d
fyk (N/mm2)
(kN/m3)
Elastiste Modülü Es
Çekme Daya11ımt
Hesap
fytk
-
�
ll.
BETONARME
TAŞlYICI
SİSTEMLER
Dış yükler altındaki bir taşıyıcı sistemden beklenen k uvvetler iç küçük olabildiğince davranış oluşturarak yükle ri zemine aktarmaktır. Ülkeınizde s i steml er olarak ku H anılan t aşıyıcı en yaygın perdeli-çerçeveli taşıyıcı perd eli, çerçeveli, sistemlerdir.
�� .Y' \--ol
ll .1. Çerçeveli 1 aştyıcı Sistemler
N -!
...
F
Kolon ve kiriş
döşeıne sisteminin yapıya süneklilik sağlayacak ş ekilde bir dökümlü ( mo nolit i k ) yapırın ile çerçeve a dı verilen taşıyıcı si stem elde edilnıiş olur. Çerç eve yatay yilideri kiriş, döşeme-kolon sünekliliğ i sayesinde ta şı nmas ını sağlar Yapılan kabullerde kirişleri bağlayan kolonların kütlesiz o ldukları yapının kat kütlelerinin döşen1e ve seviyelerinde to pl u olarak etkidiği varsayılır.
1/ n�.
Önceden
de
gibi
1 i
.. -
:-.
=
.ı:
1/ 7777.
w .. �
,g
,..
l'crde
III . YÜK ANALİZİ VE BOYUTLARlN BELİRI.�ENMESİ
bölün1de
Bu
amaçlanan,sisteındeki
yap ı
elemanıarına gelen yükleri belirlemek ve kolon
yapı
elemanları için yönetmelik ve standartıara bağlı kalarak nıiniı11urn boyuttarım belirlenıektir. 111.1
dünya
Döşcıne
Kalınlık Belirlenmesi
Döşe me kalınlığı hr aşağıdaki b ağn : tyla TS-SOO' den
he s apla narak bulunmuştur. Lsn 1 (15 +20 /ın)*
hr
( 1)
bağınt ıs ına uygun
Kolonların
Çerçevcli Taşıyıcı Sistemler belirtildiği
1
Şekil 4. Perde ve çerçevenin etkileşimi
Perdeler tek başına düşünüldüğü zaman yatay yülcleı altında bir konsol olarak d avrandıkla n halde taşıyıcı sistem iç erisi nde bağ kirişler veya bu işle vi yapan döşeme elemanı et kileşimi ile moınent diyagramlan konsolunkinden farklı olur ve böylece p erde n i n yana! burkulına tehlikesi azaltılmış olur.Perdeler yatay yüklere karşı rijitliklerinin fazla olması nedeniyle önenlii eğilme momentlerini taşıdı kl an halde düşey yüklerden ge l en norn1al kuvvetleri büyük değildir. -
i 1
-
11.2. Perdeli Taşıyıcı Sistemler
11.3. Perd el i
-
boyutları
(1- a/4)
olarak hr
=
(1)
1 2 cm seçilmiştir.
belirlenirken
üst
katl ardan
gelen kolon, perde, duvar, döşeme ve kiriş kolon alınarak dikk at e hepsi ağır lıklarının karak teristik yükü belirlenir.
nüfusunun
güne artnı.ası b una ka rşı lık yaşanabilir alanların yararlanabilir alanların sınırlı olrnasından dolayı yüksek yapıların yapılması zorunl u l uğu günden1e gelmiştir Kolonlardan meydana gelen sistemlerde kolonlar, kolonlar üzerine gelen nom1al kuvveti baş arı lı bir şekilde taşıdıkları halde, yiiksek yapılarda depreın gibi yatay etkileri temeller aracılıy1 a zemine aktararak sönümlemeleri ve k abul edilebilir yer değiştİnnelerin sağlann1a smda yeterli olmayabilirler. İşte bu n oktada devreye perdeler ile kullanılmaları gündeıne gelir perdeler ise rijitlikleri nedeni ile büyük eğilme mome nti t aş r�alanna karşın, eksenel yük taşınıa kapasiteleri azdır. Bu günden
Karakteristik yük belirleme işi hem kolonun sabit yükleri için de yükler hareketli de hem beJirlenir.Kolonun dizayn yükü ise Nd aşağıdaki bağıntı ile belirlenü.
.
(2) Gk
:
karakteıistik sabi t yükleri toplamı. Qk :TCo I onun karakteristik hareketli yükler toplann. Kolonun
nunıınunı kolon kesit alanı deprem yönetıneliği gereği Acger 7 50 cm2 olmaktadrr.
Gerekli
72
Deprem Kuvveti Altındaki Binalarda Perde Enkesit
SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 7 Cilt, 2.Sayı (Temmuz 2003)
Buna göre ko lon
Değişiminin Kcsrne
boyutları hesaplanarak tabloda
verilmiştir. Tabloda köşe kolonlar S 1, kenar kolonlar
Tablo 5 Bina Ağırltkları (kN)
S2, orta ko l on l ar ise S3 olarak isinılendirilnuştir.
Perde
Kat
Kat
Kolon
Karakterıstik
Yeri
Adı
Kolon Yükü
(40cm)
(30cm)
4
3
2
4
Yükü
Nd( kN)
Gerekli Kesit
Kolon
AJanı
Boyutu
cm2
Cm
ok
Qk
sı
82. ı ı
0.00
ll5.00
750.00
30/30
S2
1 34.86
0.00
188.80
750.00
30/30
S3
210.16
0.00
306.80
750.00
30/30
sı
163 60
12.50
2 49.00
750.00
30/30
S2
268.47
25.00
415.80
750.00
30/30
S3
435.82
50.00
690 .12
750.00
30/30
Sl
250.84
25.00
391.10
750.00
40/40
S2
407.8 1
50.00
651.00
750.00
40/40
S3
658.21
1 00.0
ı 08l.5
1081.50
40/40
sı
338.06
37.50
533.20
750.00
40/40
S2
54 7. ı 5
75.00
886.01
886.01
40/40
S3
880.60
150.0
1472.8
1472.80
40/40
4
26390.50
25786.54
25183.14
6
41 1 05 .38
40744.36
39463.94
8
56306.04
55098.36
53711.32
10
7172 8.20
70593.60
68529.80
-
IV.
SİSMİK YÜI(LER ALTINDA
Sisınik
yiliderin
IV.l
kat
aşağı d aki
ağırlığı
Gi
=
Wi
=
Gi
+
. :Istenen i' nci kattaki
(duvar,
(5)
nQi
JV. 2
tüm sabit yük lerin toplamı
: i stenen i 'nci kattaki tiinı hareketli yüklerin
n
: Deprem Yönetmeliğinde
Perde
değişn1ektedir.4,
bjrinci
belirlenen hareketli
bağlı
6, 8
olarak
kat
S(T)
ağırlıklan
ve 1 O k atl ı binalar için perde
göre kat ağırlıkları (5) bağıntısı hesaplanarak a şa ğ ıd a verilmiştir(Tablo 5). kalınlığına
hesaplanan
S(T)
kalınlı ğına
değeri
Cı
(6)
doğal
göre ve spektruın periyatlarına göre Spektruın Katsayıs1 (7) bağıntJsı verilıniştir.
topl amı( duvar, kiriş, döşeme sabit yükü).
katılın1 katsayısı.
kullanılacak
Spektrum Katsayısı
Daha önce periyodu na
ki riş, döşeınc sabi t yükü,)
Qi
bağıntıda alınır.
Bu
T ı= T lA--- Ct * I IN(3'4>
bulunabilir. Kat Ağırlığı
bazı
doğa1 titreşim periyodu aşağıdaki bağıntı ile
TS- S 00 'den
herhangi bir bağıntı( 5) ile
gerekli geçerlidir.
Birinci Doğal Titreşiın Periyodu T1
Birinci
Kolon boyutları belirlendikten soma
DAVRANlŞ
bu lunnıa s ın da
paranıetreler tüm bina tipleri için
hesaplanır. sis teınin
(20cm)
.
Tasarım
(k N)
Kalınlığı
Kalınlığı
tabloda verilmiştir. 4 Kat h bina 1çin kolon kesitleri
Perde
Perde
Kalınlığı
Sayısı
örnek olarak 4 katl ı bir binanın sonuçları aş ağı d aki
Tablo 4.
Kuvveti Dağdirnma Etkisi H.Kasap, T.Özgür
(T >Ts)
ilc
IV 3 .
.
Spektral
S(T) •
Ivnıe
=
=
=
1+
titreşim
karak eristik ..
için aşağıdaki
1.5T/TA
2.5
(7)
2.5 (T8/T)o.s
Katsayısı
ivme katsayısı daha önceden tespü edilen yer ivrne k atsa)'l s ı A0, spektrum katsayısı S(T) ve bi na önen1 katsayısı I ile hesaplanır. A şa ğı da bağı ntı Spektral
(8) ile bulunur.
A(T)
73
=
A0 * I * S(T)
{8)
Değişiminin Kesme
7.Cilt, 2.Sayı (Temmuz 2003)
H.Kasap, T.Özgür
IV.4 Taban Kesme Kuvveti
Perde kalınlığı 20 cm için. Tablo 8. 1 0 katlı binaya eşde�er kat kuvvetleri (kN)
Yukarıda bulunan değe rleı ile deprenlin her binaya tabanından etki etti ği varsayı lan bir taban kesıne
kuvveti
bulunur
.
Tab an
bulunur. Vt =W
*
kesme
Kat Yeri
d epreın
kuvveti
A(T) 1 Ra(T)
10
(9)
Kat Kuvvetleri
ka t kesme kuvvetleri, yuka rıda elde edilen taban kesme kuvveti kat iara kat hizasında ve lcatn1 kütle merkezine uygulanır.Kat kuvvetleri dep ren1 yönetmeliğindeki aşağı d aki bağıntı( 1 O) ile bulunur. Eşdeğer
·
=
Vt
* w·
1
Aşağıda
* f-1 ı
/(. L 'v·J
*
·
1O
N
j=l
kat lı
*
h·J
binaya
) ait
(10) önıek
kat
kesıne
40 cnı için.
0__kath bi ı-u:��a ait e�değer kat kuvvet�eri (k N)
Tablo 6. 1
142 8 8 8 . 80
5164.40
L\V;*hi
Fi
1 42888.80
ı 1 34520.32
650 40
Wi*hi
Kat Yeri -
Yt
10
5 164 . 40
Fi
1 1 34520.32
6 5 0 . 40
-- ·
9
5164.40
193152.60
1 1 34520.32
879.00
8
5 1 64 40
173684.88
1134520.32
790.50
7
5 1 6 4. 40
151974.27
1 1 34520.32
69 1 .80
6
5164.40
1 33960.32
1 1 34520.32
610.00
5
5164.40
1 1 1633.60
1 1 34520.32
508.20
4
5164.40
90183.36
1134520.32
4 1 0.50
3
5 16 4 . 40
6 7639 . 77
ı 134520.32
308.00
2
5 ı 64.40
46266.48
1134520.32
211 .00
ı
5164.40
23133.24
1 1 34520.32
ı 05.30
.
kuvvetleri verilıniştir.
Perde kahnhğı
LWi*hi
Wi*hi
-
IV.4 Eşdeğer
Fı
vl
-
aşağıda belirt ilen bağıntı(9 ) ile
yönetmeliğindeki
Binalarda Perde Enkesit Kuvveti Dağılımına Etkisi
Deprem Kuvveti Altındaki
SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi
-
--
V. DEPREJ\11 YÜKLERİ ALTINDA ÇÖZÜM Bölüm 4 ,te hesaplanan ta ban kesn1e kuvveti ve buna
.
9
5 164 . 40
193152.60
1 ı 34520.32
87 9.00
8
5] 64.40
173684.88
1 ı 34520.32
790.50
5 1 64.40
ı 5 1974.27
1 134520.32
69 1 .80
6
5 J 64.40
ı 33960.32
1134520.32
6 10.00
bulunan eşdeğer k a t kesn1e kuvvet le ri
her binada döşeme bizasında yatay olarak kütle merkezjoe uygulanınıştır.l O Katlı binada ise birinc i doğal titreşin1 periyodu h esap l a n uken kat k ütl e ınerkezleri yerinin J: 0/o5 'i a lı narak eşdeğer kat kuvve ti kesme uygulannııştır. Yükler deprem
-
7
o larak
bağlı
Yönetnıeliğiı1de belirtjldiği gibi
1 .OG+ l.OQ+0.9E,
5
5164.40
1 1 1 63 3.60
ı 134520.32
SOR 20
4
5 1 64.40
90183.36
1 1 34520.32
410.50
elde
5 ı 64.40
67639 . 77
1 1 34520.32
308.00
ed i 1 miştir.Sistenıin analizi S.i\.P 2000 - NonLineer
3 2
5 1 64.40
46 2 66 . 48
ı ı 34520.32
211 .00
ı
5 ı 64.40
23 ı 33.24
ı ı 34520.32
105.3 0
c ın
0.9G+ l.OE
Tab1 o 7 1 O
Kat Yeri 10
k atl ı
statik
5 1 64.40
ı 42888.80
l:Wi*hi ı 1 34520.32
8
5 1 64.40
5164.40
ı 93 1 52.60 173684.88
ı ı 34520.32
.
Ka1 Sayısı
Fi
650.40 8 79.00
790.50
7
5lô4.40
151974.27
1 1 34520.32
691.80
6
5164.40
1 33 9 60.32
1 1 34520.32
610.00
Kat Yc'"i
)
5 1 64.40
1 1 1 633. 60
ı 134520.32
508.20
4
5164.40
90183.36
] 1 34520.32
410.50
5 1 64.40
2
5 1 64.40
ı
5 1 64.40
1 134520.32
30 8.00
46266.48
1 1 34520.32
2 1 1 .00
231 33.24
1134520.32
ı 05.30
67639.77
olduğu
kabul
kullamlarak
r--
74
Kesme Kuvveti
Kesme Kuvveti
3
2275.57
ı 080.00
2
1 5 34. 63
ı 540.00
5
.
Toplam Perde
ı 720.00
767.3 6
6
6
Toplam Kat
2020.07
ı
2720.00
2 1 42.00
1 880.00
2 684.92
1 560.00
2] 70 59
960.00
.
4
·· -
3
perdenin
4
-
�
kuvvet
progrann
hesaplama
4 1 1 34520.32
n1aksimum
kuvvetin
. Tabl o 8 . Perd e Kesme K uvvct1en T'ıp 1
e
9
maksinıuın
çözümünGen elde edilen sonuçlar aşağıdaki ta b lolardan verilmiştir.
binaya ait eşdeğer kat kuvvetleri (k N)
Wi*hi
süper-pozisyonundan
hesap]anmıştır. Sistemin
için.
V,
edilen
taşıyabileceği
-
Perde kahnlığı 40
yükleınelerinin
-
3
1 6 2 7. 5 9
2080.00
2
1130. 1 4
3272.00
ı
551 .57
6340.00
.
ı
Değişiminin
7.Ci1t, 2.Sayı (Temmuz 2003)
Tablo8.
.
Perde Kesme Kuvvetlen
Kat Sayısı
Kat Veri
Enkesit Kuvveti Dağ1lıınma Etkisi
Deprem Kuvveti Altındal<.i Binalarda Perde
SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi
evam) T.ıp ı (D
Ta bl o9. perde Kesn1e Kuvvetleri
Toplam Kat
Toplan1 Perde
Kesme Kuvveti
Kesme Ku vveti
Kat
Sayısı
Kat Yeri
Kesme
..
H.Kasap, T.Ozgür
Tip 2 (Devan1)
Toplam l(at Kesme
Toplam Perde
Kuvveti
Kesme Kuvveti
1
8
22 ı 2.50
5500.00
10
678 . 4 0
640.00
1
7
2907.24
5600.00
9
857.40
798.00
6
2521.24
5200.00
8
7 71.20
750.00
5
2101.03
4300.00
7
674.80
589.00
6
595.40
573.00
5
496.00
419 .00
8
--
4
3320.00
3
1926.35
32 30.00
2
873.00
12840.00
4
401 .00
356.00
ı
436.00
23080.00
J
300.60
254.00
· --
-·-
-
lO
lO
1 728 . 57
lO
650 . 40
520.00
2
205.70
ı 72.00
9
8 7 9.00
68 0.00
ı
ı 03.00
84.00
8
790.50
700.00
7
691 .80
54 8.00
6
610.00
540.00
5
508.20
480.00
4
4 1 0 . 50
4 10 .00
3
308 .00
289.00
2
211.00
1
ı 05.30
TablolO
Perd e
Kat Sayısı
Kat Yeri
Kesme Kuvveti
4
1897.55
1100.00
3
2 1 87.87
720.00
ı 89.00
2
1474.92
800.00
95.00
1
737.46
ı 560.00
6
2015 . 90
ı 360.00
5
2580.40
4
2089.30
3
1567 00
2
1075.58
2600.00
1
537.80
5120.00
8
2072.04
3380 . 00
7
2784.30
3160.00
6
2415.8 ı
3020.00
5
2013.1 8
1660.00
4
1658.23
1880."0
3
1243.66
3680.00
2
827. ı 4
7120.00
ı
413.66
ı 3500.00
lO
590.00
540 . 00
9
840.00
745 . 00
8
897 . 00
760.00
7
660.00
614.00
6
586.00
560.00
5
484.00
412.00
4
389 . 80
345.00
J
29 2 . 30
280.60
2
202.70
197.00
1
ı o1.30
98.00
4
6
Tablo8. Perde Kcsrnc Kuvvetleri Tip 2 Kat
Sayısı
Kat Yeri
4 4
3 2
•
1 6 5
6
4 3 2 1 8 7 6
8
5 4 3 2 ı
Toplam
Kesme Kuvveti
1020.00 1240.00
1504.77 752.39
1720.00
2234.00
1587.34 1088.91 544.45 2144.50 2849.11 2471.09 2059 .2 4 1695.14
1400.00
ı
800.00
i
1950.00 3100.00 5940.00 4 840 .00 4200.00 4540.00 10
3440.00
1
2600.00
1271.35
4800.00
856. ı 2
ı o 160.00
428.05
8
1800.00
2614.90
ı 1
ı
ı ı
1240.00 1048.00 1070.00
-
ı 560.00
2230.7 t
2116.50
Perde
Kesme Kuvveti
ı 958.77
Toplam Perde
Kesme Kuvveti
-
Toplan1 Kat
.
Kesn1e K uvvetl· erı T'ıp 3 Toplam Kat
19080.00 -
75
Deprem Kuvveti A.ltındaki Binalarda Perde En kesit Değişiminin Kesn1e Kuvveti Dağılarnma Etkisi
SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 7.Cilt, 2.Sa)'1 (Tenımuz 2003)
H.Kasap, T.Özgür
VI. SONUÇ VE ÖNERİLER
[ 10]
AKA
İ . , KESKİNEL F .
4, 6,
8
1O
kat l ı
binaların depreın yüklemesinden som·a tablolardan da görüldüğü gibi perde enkesitinin küçük olduğu bina t iplerinde karşılanan büyük
ve
deprem yükü,
olduğu
perde
,
enkesitiııin daha
karşılaştırıldığında
bina tipleri ile
daha azdır. Perd e ni n taşıyab i lec eğ i kesme kuvveti perdenin atalet momenti ile doğrudan ilgilidir. Verilen taşıyıcı sistemdeki perdelerin her biri dikdörtgen şeki l l i olduğu için atalet mon1entleri (Ix= bw*h3 1 1 2 ; Iy h*bw3 1 1 2 ) formülü ile hesaplanabilir.Atalet momenti, bw (perde geni şl iğ i ) ve h(p erde uzunluğu) 'ın küpü aile doğru or antıl ı dır. =
Dola)'lsıyla h'ta yapılacak arttırma perdenin daha büyük deprem kuvveti karşılanıasını sağlar. Ayrıca
binanın dış köşelerinde buluna n perdeler binanın içine yerleştirilen perd e ler i n daha fazla depreın yükü alırlar.
olarak, eğer p erd eni n daha fazla deprem yükü
Sonuç alması
isteniyorsa
düzeyde
tutup
çalışıimalı
ve
perde
en
kesitinin
n1ümkünse p erde n i n perdeler
binanın
boyu
dış
ar
optimum
tt ın l maya ken arl arm a
yerleştirilıne l i .
KAYNAKJ,AR
Bölgelerinde Yapılacak Yapılar H akk ınd a Yö netme J ik İ nşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi Yayını No : 25 . [2]TS49 8"Yapı E l e nıan l ar ı n ın Boyutlandırılmasında Alınacak Yüklerin Hesap Değerleri , Türk Standartları Enstitüsü Yayı n ı Arıkara , Kasım 1 987 . (3] TS 500 " Bctonaıme Yapıların H e s ap ve Yapın1 Kuralları , Türk Standartları E ns t i tüs ü Yayını [1]
Afet
,
"
"
Ankara , Ş ubat 2000
[4]
Yapıların Projelendirilıne
"
Olan
() lma yan
Ve
Esaslan - Taşıyıcı
Elemanlar
Malzemeler - Y oğun luk
Depolanmış
"TS ISO 9194/Kasım
1 997
Türk Standart ları Enstitüsü Yayını Ankara. [ 5]
Pe rd e Boyut Oran Değişiminin Peı-deler ve
''
Çerçeveler A ra s ı d a k i kesme Kuvv e ti n e Etkisi ",V. Akyüncü,
H.
KASAP,
Sakarya
Üniversites i
Fen
Bilimleri Ens ti t üs ü D ergi s i Ci lt 6, Sayı 1 , Mart 2002.
[6]
Planda Yerinin Değişmes i.nin P erdeler Ve Çerçeveler Arasındaki Kesn1e Kuvvet1 Dağılımına Etkisi, H . KASAP, Pe rde
Enkesit Şeklinin v e
"
M.ÖZYUl{1�,
Sakarya
Üniversitesi
Fen
Bilimleri
Ensti tüsü Dergisi Cilt 6, S ayı 3 , Eylül 2002
[7]
P e rdel i Çerçeve l i S istemlerde P l anda Perde
"
Yerinin
Değiştnesinin
Perdel e r
Arasındaki Kesme K.uvvetine Etkisi
Ve ".
ARDA T . S . , "
Betonarıneye Gir i ş Birsen Kitapevi İstanbu1 1 9 8 1 [l l] ERSOY U . , " Betonanne Temel İlkeleri ve T a ş ıma Gücü Hesabı " , OD'TÜ İ n ş aat M ühendisliği B ö l ümü Y ayın ı Evrin1 Y a y ı n e v i . "
Verilen
)
Çerçeveler
H .I<asap ,C.
Sakarya Üni versi tes i Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, Cilt 7 , S ayı 1 , Mart 2003 . [8] CELEP Z., KUMB A SAR N. , Betonanne Yapılar ", Sema Jvlatbaacılık İ s tanbul 2000. [9] CELEP Z., KUMBASAR N. t'Örnek.lerle Betonarme Seına Matbaacılık İstanbul 2 000 . . Varol,
"
u. ,
76
,
SAU Fen Bilin1leri Enstitüsü Dergisi 7.Cilt, 2.Sayt (Tenımuz 2003)
Design Optimization Of Mechanical Systems Using Genetic Algorithnıs H.Saruhan,
İ. Uygur
DESIGN OPTIMIZATION OF MECHANICAL SYSTEMS USING GENETIC ALGORITHMS
Harnit
SARUHAN,
Abstract-This papeı- prcsents an algorithnı foı· the design of minimum weight of speed reducer., gear
train, subject to a specificd set of constraints. The study is p rimari1y aimed to expose the potential of genetic
algorithms,
capabilities,
and
to discuss their
to
application
show the conce p t
algorithms as optiınization techniques
of
these
an d
their
scope of application by implementing them to the speed reducer. Results obtained for the minimum \Veight of speed reducer are prescnted to provide insight into the capabilities of these
tecbniques.
Genetic algorithms are efficient search techniqucs
İlyas
UYGUR
op timiz ation methods. One of these methods is the g enetic a lgo ri thrns. The genetic algorithnıs are search p rocedu r e s based on the idea of natuı�aı sel ection and genetic s [ 1]. Genetic alg oritluns can be appl i c d to conceptual and p rel i m i nary engineering desi gn studies. Genetic a1gorithms have been increasingly re co g n i ze d and app lied in many app1ications. Interested reader c an refer studies by [2], [3]. This paper shows how genetic algorithıns search tlu·oug h a desi g n space to fırıd the minimun1 valu e of the objective fun ct ion for engineering de si gn problems. robust and effıcient
II.GENETIC ALGORITHMS
which are inspircd fronı natural genetics selection process to cxplore a given search space.
Keywords- Genetic algorit h ms , design, optimization ••
Ozet-Bu makalede sınır şartları verilen bir hız rcdüktörünün nıininıum a ğı rlı ğın ı hesaplayan bir
algoritn1a tanıtılmaktadır. Bu çalışmanın asıl amacı genetik algoritmaların p otansiyellerini ve u ygu lanıa
kabiliyetlerini, tasarımında edilen
bir
göstermektir.
sonuçlar
göstermektedir.
bu
(seçim)
tanınılanmtş
sınırlar
fikrine
hız
r e düktörü
Bu tasanın
tekniklerin
Genetik
seleksiyon genetik
optinnun
da)'ah
algoritmalar tarama uygun
elde
uygunluğunu
teknikleri içinde
için
tabii
fundamental intuition of g en eti c al go ri thms and how they process are gi ve n . Genetic algorithms nıaintain a popul ation of en cod e d solutions, and guide the populat ion towards the op ti mum solution [4]. Thus, they se a rch the space of possible individual s and seek t o fınd the best fitness string . Rather than s tart i n g from a s ing le point solution within the search space as in traditional o ptim iza tion n1ethods, genetic al gori thıns are ini ti alized with a population of solutions. Viewing the genetic a l go rithms as op timiz ation tcchniques, t hey b l ong to the class of zero- orde r optinıizati on met hods [ 5], [6]. o
kullanarak yapan
ve
araştırma
teknikleridir.
A�ıalıtar k elim eler- Genetik aJgoritnıala r, tasarım, optinıizasyon
simpl e genetic alg oritlım is ou t l ined in Figure 1. An initial p opu l at ion is chosen randamly at the be giıu1ing . Then an iterative proce�· starts until the termination criteri a have b een satisfıed. After the evaluation of each individual fitn e s s in the p opu lation the g eneti c operators, selection, crossover, and mutation, are ap pl ie d to p roduce a new generation. Other genetic operators are app l ied as needed. The newly crea ted indıvidua]s replace th e existing generation, and reevaluation is started for the fitness of new individuals. T h e loop is repeated unttl an acc ept abl e solution is found. Genetic a lgoritluns differ froın t radit ion al search tec hn ique s in the following ways [4]: -Genetic algorithnıs work with a codin g of design variablcs and not the d e sign variables thernselve s. -Genetic a lg ori t h rns use obj ec t i ve function or fitness The
description of a
,
I. INTRODUC1lON
optimiza tion a lgo ıithms have been develope d and used for de s i gn op tinnzat i on of e ngin eering probl e m s . Most of thcse optiınization algoritluns so]ve eng ine e ring problems for fı ndin g optinıiın design. S ol ving engineeıing p ro bl ems can be con1plex and a time consuming p roc ess when there are large numbers of des ign variables and constraints. Thus, there is a need for nıo r e efficient and reliable a lgor ithms that solve such problen1S. The development of faster conıputers has a.l l o \ve d developn1ent of morc Many nurne r i ca l
İ. Uygur; Abant İzzet Baysal Üniversitesi, Teknik Egitim l"akültcsiMakine Eği li ın i Bölüınü, 14550, DOzce,TURKEY 1 l.Saruharı,
In t h i s seetion of th e paper, the
fuııction information. No derivatives are necessaıy as
in
more tra d i t iona l optimization methods.
Bilimleri Enstitüsü Dergisi 7.Cllt, 2.Sayı (Temmuz 2003)
Design Optiınization Of l\1cchanical Systems
SAU Fen
l1sing Genetic Algoritbms H.Saruhan,
DI. PROBLEM STATEMENT
-Genetic algorithms search from a pop ul a ti on of points not a single point.
-Genetic algorithms gather information fron1 current
İ.Uygur
2 shows the config uration of a compound gear
Figu re
lt is
search points and direct them to the subsequent search.
train which was takeı1 from Rao [7].
-Genetic algorithms can be used with discretc, integer,
obtajn the lowest weight of the gear t1'ain subject to
continuous, or a mix of these three d esign variables. r- -- ı ı 1 ıÖ ı.Z ıQ 'W ;ı.ı.ı ı en 1
-·
-
---
, __ _
-
--
-
-
--
:-
------ - - �-- -- -
\
--
--
Genu.ıtl..."'ln.: 1 .- ... _ ....
· - -- - - - - -
- - -�.
.
-- - -
--
-
ı
ı ı
ı' o
ı o 'O
:�
'
ı
ı ı ı ı
- -
\1ininlize F
ı ' ı
ı.ı.ı ·� •
- .. - -·- . ....
' Z :o •ı ' <( !;:ı ... ·-.
1
; .... -
-- ........ ___ ---_ -- ··-----·------·
-- . --
--
-
-
-
-..
---
- - - - - ·-·--·-··-·--·
-
__ _
.. _
_ _ _ _ __
---- -
- -
- ,
ı 1
1 1
ı ı •
ı
'
\� . --. - - -
-- ---
ı 1 ı
ı ı
\f
X;=
•
ı ı
·
·
NIC
X
<
-
.
l
X
�tpper
1
- - ... - - - - - . - -
- -- -
-
-
Fa�;ective
ı
'
'
ı 1
-- . ı
1 \
.
•
.
.
.
.
,X,}
i= 1, . .
.
.
P(X) 0.7854Xı X i (3.3333XJ + 14. 9334X 3 -43 .0934) -1.508X1 (X;+ Xi)+7.477(Xı +Xi)+ 0.7854(X4X ; + X 5 X f )
=
ı
Write fı.na1 rıısıı.lts
{X1,X2,
.
.
n
1 1
1
-
· · ·
1
oııerator
1
YES
·
eı- of inequality constraints)
•
ı
T�mtiııatiorı cntuia sah.siied
-
1,
where
ı
1
--- --· -
<
=
•
ı
.
design
'
Perfonu ıııı.ıtation
- - .. - -- .. ...
X �ower
ı ı
ı
EY'.ılı.ı.a.tıon
·--
.
......._ P�rfonn other gerı.etr.
�
;p.. ıııl
- - --
umb
Ir
,--
Updating txi5ling generat ion
.....
:�
l.
.--
(n
Perfonll cros�ovcr
1
-
j
Subject to
U:rd.il teınpar.n:y popı.ıla t:io h i; full
:ı:t:
of the
(X)
-
1
ıı:ı...
statement
ı
Perfonn sel.echorı Pa.rent I Pai9nt ll
ız 'O ı ..... ı
The
Objective function
---·---�
- - -
of constraints.
a
optimization of the problem is forn1ulated as:
)
--
Inpu.t: De� v.u-W.>lro co&JG I ui.ti.al :ropclation Objecti,re :fiuıctio:n
.....
ı ı
STAR'T
(
set
desired to
END
)
=
(1)
NO �neratiı::mc�:t\eratioıı+ 1
1 Figure 1 Flo\'V chart for a simple genetic algorithms.
Figurc 2 Seltematic Diagram of Speed Reducer.
111.1. Design Variables
The design variables used
ı
� IX ı
ı
ı ı ı ı ı
� --- ---- -- -
Shaft 1 """
/ Pinion
/'
--- --------
ı ı ı
ı ı
1
B
� ,., Gear 2 /'
t
-
,.._
____________ ----------
..
<-'"
e
ı ı ı ı ı
••
1 ı ı 1 ı ı
ı
ı
/
r--1-ı J
"-,� ı ı ı -
�
!<.--'
1
1
N
ı
ı
_.r...,
t- ı ı
-
- ------ ----------------
ı ı ı .............. '-.... 1
ı
ı:--
IX ! �
aring
for fınding the minimum
...... ... ...
Shaft 2
ı
1
t-"
� ) ı
'
w
eigh t of the gea r train include:
78
--
Design Optiınization Of Mectıanical Systems
SAL Fen Bilinıleri Enstitüsü Dergisi
/.Cilt,
.�
..
1
2.Sayı (Temmuz 2003)
Using Genetic Algorithrns H.Saruhan, İ.Uygur
prob le m has be e n transforn1ed into an unconstrained
2.6 <X1
(2)
� 3.6
..f., is modu le of teeth. <
0.7 <X 2
(3)
0.8
X3 is nunıber of teeth on pinion.
17 <X 3
(4)
28
<
p en aliz ing the obj ective function v alue with the qu adr a tic pen alty function. In pr obl em
optimization
is the face width.
X 4 is length of shaft 1 between be arings .
(5)
7.3<X4 <8.3
..r 5 is leng th of shaft 2 betwcen be arings.
(6)
7.3<X5<8.3
X6 is d aime ter of sh aft 1.
(7)
2.9<X5 �3.9
.A... is dai mete r of shaft 2.
c ase of any violation of a constraint boundaıy, the fitness of co rrespon di n g solutj on is pena lized, an d thus
kept within feasible regions of the design space by
incr e asing the value of the o bj ec ti ve function when
constraint
(8)
violations
coefficients,
are
ri, for the
enc ountered
.
The penalty
j -th constra int have to be
judiciously selecte d. The fitness function provides a
measure of the performance of an i nd ividu al which is ,
used t o bais the se leetion process in favor of the most
fıt members of the cuıTeni p op u l a tion.
Fitness0�jcctive NCON
1
5 .0< X 5 < 5.5
by
P
=
L
ri
(
=
F- (F(x) + P)
(18)
f O, g i ] ) 2
(19)
nıax
.i=l
III.2. Constraints
where F is an arbi t rary large enough that is greater
F(X) + P
Constraints are co nditio ns that must be met in the
t han
optiınum design and i nc lude restrictions on the d es ign
values and P is the pen a l ty function.
These constraints defin e the boundaries of the fe asible
ITI.3 C onstruction of Design variab Ies and Genetic
variabfes value and optimum design of the func tion.
and infcasible desig n space domain. The constraints c onsidered for the optin1un1 design of ge ar train include the following: - 2 . 7 /\V ı-1 '1v-2.x gl 2 3
}
..
< - 1
(9)
Algoritlını Parameters
In optinıiz at ion probleın, a design of variables, x(i)
( J ı)
,
represents a solution that n1i ni rnizes or maximizes an
objecti v e function. The first s tep algor itluns to a ssign ed
genetic
( 1 O)
to cxclude negative fitness function
for
applying the
design problem is
enco d in g of the de sign variables.
Genetic algo ri thms require the design variables of the
o pt i m.i z at ion p ro b lem to be coded. B in a ry co ding, as a
fınite l ength strings, is general ly used although other
( 12)
g,
J
. l
o� t;T
=
=
+
.r\'
X2
3
· �· ./\ 6
+
ı.
<ı
( 13)
(157.5)106
9)x
-
ı
'The continuous de s ig n v a ri abl e s an d discrctized to a precision of
v a r i abl es.
o.ıx?
<ı
( 14) (15)
4
x(i)ıower :5;x(i)<x(i)upper· e
can
be representeu
. Genetic algoıithms
have abihty to deal with integer and discrete desig�
< 40
x 2X1 "Y
o.ıx� 0.5
+
)[ıX 3
(ı
(16.9 )106
2
74SX5
go=
g7
745.X' 4
represented as chron1osonıes. Each desig n variable has a specified range so that
0.5
2
co di ng schemes h ave bcen used. Thes e sırings are
<ı
(16)
-
( 17)
string s
[8].
2
1 >
where
upper
,
l
The nun1ber of ,
the
digit s in the binary
is cstiın ate d from the following relationship
x z'
( ) upper
-x
(ı' ) lower
&
x(i)1 ower
bo und
and
x(i)
+1
upper
(20) are the lower and
for design vari ables respectively. The
design var i ab I es are coded into the binary eligit
C icnctic algorithms
procedure.
are
'Therefore,
unconstrained
t he
constrained
optin1İzation optimization
79
{O, 1 } .
The physical value of the d esi g n variables. x(i), can be computcd fi·onl the follovving relations hip [9]:
Bilimleri Enstitüsü Derg ısi 7.Cilt, 2.Sayı (Ten1muz 2003)
Dc.sign Optimization Of :vıechanical Systems
SAU Fen
x(i)
x(i) =
x(i)
lo1ver
+
l Ts ing Genetic Algorithms •
H.Saruhan, I.Uygur
x(i) 1OltVer upper -
1
2 -1
Design variabtes are represented in different level of pr e cisi on . Ta ble1giv es descriptions of these mapping .
.
d(ı)
(21)
represents the decin1al value of string for design va riables which is obtained using base-2 forn1. where d(i)
Tablc 1 Design variables mapping.
Design Variables
Lo"�er Limit
Upper Limit
Precision
2.6
3.6
0.01
0.7
0.8
O. 1
17
28
ı
7.3
8.3
0.01
7.3
8.3
0.01
2.9
3.9
0.0 ı
4 7 7 7
0.01
6
face width rv1odule of teeth Number of teetlı on p ini an Le ngth of shaft 1 between bearings Length of shaft 2 between bearings Daimeter of shaft 1 Dainıeter or shaft 2
1 The
To start the algoritlun, an injtial
5.5
5.0
p op u lati o
n
set is
u
7
2
an
in Table 2 gives exa mpl e of a chroınosome that rep resents design ari ab l es accordıngly. This design string is co mposed of 40 ones and zeros. xi,
n o mly assigned. This set of initialized pop lation is a po tent ia l solution to the problen1. For exaınple, the binary string representation for the design variables ra d
String Leııgth
v
,
Table 2 The binary string repre.sentation of the vat·iablcs.
Design Variables
x(l)
x(2)
x(3)
x(4)
x(5)
x(6)
x(7)
00
0000
0 00011 o
0001100
100000 0
100100
-,
1
' 11
000 1010
-
'
Concatenated
--
Vaıiables Head-to-Tail
.
-
0 0 01010 0 0 0 0000 0 0 0110000110010000 001 0 0 100
string of 40-bit string length represents one of 240 a l te nati e individual s olutions existing in i ng genetic algorithms, an the design space. For i nitial population is need to be a ssigne d randomly at the begim1ing. Population size influences the nun1ber of search p oi nts in each generatio . A guideline for an a pp ropriate population size is suggested by Goldberg [ 1 O]. The guideJine for optimal population size dep ends on the indi i dual chromosome le ngth \Vhich is valid up In Table 2, the
ı
v
ıunn
n
v
,
to 60 cxpressed as follows:
population size=1.65
*
2°·21*1
(23)
For a string lcngth of 40 bits, an optinıal population size of 558 nıay be used [ 10]. Considering computation 1üne� a randomly selected set, 1 O strings, of potential c
study sine t here was seen to not h:ıvc a significan1 iuıprovement in results . See Table 3. The genetic algoritlun then proceeds by generati g new solutioııs with bit operations u tili i g genetic algorithm so] u tion is uscd in this
z n
n
operaters such as selection, crossover, and mutation.
80
Design Optimization Of Mechanical Systen1s
SA U Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 7 Ci lt, 2.Sayı (Temmuz 2003)
Using Genetic Algoa·ithıns
İ.Uygur
H.Sarulıan,
Ta Ille 3 Aset of starting population.
Individual n umbe r
Randomized binaı-y string
ı
1001010000100010001010011001000000101010
3 4 5
1100010010010001011000011000101000111101
2
ooo1oıoıoooooooooııoıooıoooıooooooıooooo
oooıııoooooooo1oooııoooıııo11ooıooı1ııoo 010001 0000010000111010001001010010100101 .
6
1001011001100100011000011100010010100101
7
oooıoıooıooo1ooooıoooıooo1ııoo1ooooıoooo
8
0001001001000000011000111011101000100100
9
101001010000100001 1000011001000010100101
lO
0001010000000010001000011001001000000000
111.4. Genetic Algorithnı Opcrators a sin1ple
g enetic alg orithnı, there a r e three basic operators for creating the next generation. Each of these operators is exp l a ined and demonstrated in the following: t he selection operator shown in this work is a touman1ent sele cti on. Toumament selectio n approach vvorks as follows: a pair of individuals from mating pool is randonuy picked and the best-fıt hvo i ndi vid u als from this pair will be chosen as a parent. Each pair of the pa ren t creates t\vo Child as deseribed in the meth o d of un i fo nn crossover shown i n Table 4. A unifomı crossover opc ra tor is used in this study. A uniform crossovcr ope rator probability of O. S is recommended in ınany works such as [ 11] and [ l 2]. Crossover is very important in the succ e ss of g enetic algorithıns. This ope rater is the primary source of the new candidate s ol uti ons and provides the search nıechan1sm that effıc ie n tly g uides the evolution through the solution space towa rds the optimum. In unifoım cros sov e r, every bit of e ach parent stTing has a cbance of being exchanged wi t h the corres pond i n g bit of the other parent stri ng In
to ob tain any coınb i nation of two parent string s (chronı.osomes) from the mating poo l at random and generate new Child strings from these parcnt strings by perfoıming bit-by-bit crossover chosen according to a randomly gene rated crossover mask [1 3]. Where there is a 1 in the crossover mas k, the C hi l d bit is cop icd froın the first parent string, and \vhere there is a O in the mask, the Child bit is cop i ed from the s ec ond parent string. The second Child string uses the opposite nıle to the p re v i ous one as shown in Tab le 4 . For each pair ofparent strings a n ew crossover nıask is ran d o rnJy gencrated. Prev entin g the genetic algoıithm from the premature convergence to a non optimal solution, which may lose diversity by repe ated appl i cation of se lection and cros so ver operator s a mutation operator is used. Mutat ion operator is basically a p rocess of r a n damly alteı ing a paı1 of an individua] to prod uc e a new individual by S\Vitching the bit p osi t ion from a O to a 1 or vice versa as seen in The pr oc edure is
,
·
Table
5.
.
Table 4 Oniform crossover.
Crossover mask
Parent I Parent II Chil d I Chil d
II
..
.
. '·
· ! _
-c.to:o:r:o_�(lO o o o
oooo.oo ıı,o�o o·o�ııto·oJ.o·o·q·o·o·o:ı·o'·öli·o·cf.:�;:
.
.
1101010001000100001000001001000100110000 oıoıooooooıcıooooı ıoıooı1ooooo1oooıooıoı 010101000010100000101000100�001000100001 1101000001000100011000011000000100110100
Ta bl e.5 M ı u ta t"ıon opera t or.
Be fare
1001010000100000011000001001000100100100
i\fter
1001010000100010011000001001000100100100
81
,
-' •
��
\ ·,
·i
1. 1'
1
ı.
'
..
-
•
·
• •,,
:"
•.
. ....
. 'f '
.
·�
•
c ,
'·
t 1
De_,ign Optinıization Of Mechanical Systems
SAU Fen Bi1imleri Enstitüsü Dergisi 7 .Cilt,
'Ine
lJsing Genetic AJgorithm!
2.Say1 (Temnıuz 2003)
H.Saruhan, i.Uygur
mutatio n rate suggested by Back ( 14) is:
1/
/population size
<" Pmutatro. n ...
stop after a presct number of gencration which is used in this study or a time lin-ıit. Anather is to stop after the g en e tic algorithın has converged. Convergence is the progression towards uniformity. A string is said to have converged vvhen 9 5 % of the population share the same value [16]. Thus, n1ost or all strings in the population are identical or simi 1ar when population is converged .
< 1/
/ ch ronıoso1ne length
(22)
A specialized mechanisnı, elitis1n, is added to the g en etic algorithın. Elitism forces the genetic algorithm to retain the best individual in a gi ven g enc ration and
TV. RESULTS
proceed unchang ed into the following generatian [15]. The parameters of genetic algorithm for t his study have chosen as in Table 6.
Figure 3 sho,vs the plots of the n or malized minimum, average, and best fitness function values in each g enera t i a n as optiınization proceeds. As can be seen from Figure 3, the normalized fitness function of individuals in a population iınproves over generations. The overa ll results sho\v that the best d esign rapidly co nvergc over the first several generations and refıne the design over remaining generations. Thus, the selectcd paramelers set has converged to a stable solutions �rith similar values. The results and their comparison witlı nurnerical nıethod used by Rao [7] are shown in Table 7. As can be seen from these results, the genetic algorithn1S produced much better results than that the ntın leri cal meth od.
Table 6 Genetic search algorithm parameters.
Genetic
algorithm pa rameters
40
Chromoson1e length P op ula t io n si ze Number ofgeneratian Crossover probabibty Mutation pr obability
lO
200 0.5
0.01
There are many different ways to deterınine when to stop ıunning the gen e t ic algorithm. One ınethod is to Table 7 The problem design vaı-iable� and
objective
function results.
Optinı.ization
Speed Reducer
Nurnerical
Design variables
r--
3.5
0.7
-
Numbe r ofteeth on pinion
Length of shaft 1 between bearings Length of shaft 2 between bearings Diameter of shaft 1 Dian1eter of shaft 2
ı
'
train
82
-
2.6
0.7
17 .O
ı 7.0
7. 3
7. 3
7.3
7. 3
3.35 5.29
5.28
2985.22 .
2654.19
Design Objective 1\'linimum weight of gear
Genetic Algorithm
o tiıniza tion
The face width :vfodule of teeth
Method
3.40
Systen1s
1
, •
:orithn1s
i. Uygur
1.0
. . . : . . . q: . O<Doo . .
0.9
.
·O
0.7
c o
.
.
·
.
.
.
·
.
·
.
.
.
.
.
.
•
•
•
·
•
•
·
"
·
·
·
·
-+-'
0.6
.
0.5
en C/) <D c
•
·-
LL
.
.
•
O
•
•
•
•
·
·
·
.
•
..
·
·
·
·
•
•
•
•
•
• •
•
•
•
•
•
•
tt
•
•
·
.
•
•
0.3
•
0.2
•
0.1
•
•
•
•
•
•
•
0.0
•
•
.
t
. .
.
.
•
•
' . o. . ..
,
•
..
.
...
20
o
•
•
•
•
•
•
•
•
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
•
•
··
·
.
.
.
.
.
.. •
'
.
•
...
•
•
•
·
·
·
·
1
•
•
.
. .
.
•
•
.
o
•
·
'
·
·
·
·
•
•
•
•
·
·
·
·
·
·
..
. •
•
•
·
.
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
• •
•
..
•
·
·
·
..
·
·
· ·
•
•
•
•
.
•
. . .
. .. •
•
.
•
•
•
•
• •
•
•
•
•
•
1
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
• ·
. .
• ·
·
·
·
·
·
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
.
.
.
.
•
•
•
•
•
•
•
•
1
•
•
•
•
•
•
•
•
•
. ... •
60
•
•
•
.
•
•
·
·
·
·
•
•
'
•
•
•
•
•
BO
100
•
•
• •
•
•
•
co
•
. . . .. . . . •
*
•
•
·
• ·
•
•
•
•
..
•
•
•
•
•
•
•
. 00
•
. .
•
•
•
·
.
•
·
.
•
1 20
·
·
·
•
•
•
·
·
· •
•
•
.
.
•
•
• ·
·
·
.
.
. •
•
. . tD :o
•
•
•
•
•
•
o o •
•
..
·
•
· •
•
.
·
•
•
•
•
•
•
•
G)D •
• ·
•
"
•
.
·
•
•
. .. . . . . . .
·
•
•
•
·
•
•
•
·
•
([)
•
.
·
•
•
•
• ·
·
•
•
·
·
•
•
·
.
·
•
·
.
•
•
·
.
•
•
•
•
•
•
•
.
.
(()
•
'
.
•
•
•
. .
·
. . . . . . . . . . . ..... •
•
•
. ..
.
•
..
•
.
•
•
• •
, •
•
• •
·
•
. .. ..
·
•
•
•
·
..
1
.
·
•
[) arn
40
·
·
•
. . . . . . .. ..
.
·
•
•
•
•
,
•
.
·
aoo
•
•
•
•
•
• •
·
•
..
•
.
•
•
..
.
·
•
•
•
•
..
.
. (()
•
• ·
. . .
..
�
•
•
·
·
.
•
•
•
·
·
·
•
•
•
·
·
·
o
•
•
•
•
·
.
·
•
..
•
•
·
·
.
• •
((D
•
•
•
. . .
•
•
•
.
•
•
•
.
•
•
• ·
·
•
•
.
•
•
•
• •
.
•
·
·
•
.
.. •
. . ... . ..... . .
.
•
0.4
-+-'
.
•
•
u c :::.> u..
· ·
.
•
•
·-
..
•
.
OO
·
•
•
.
·
·
·
0.8
. . . . . . <?.. . . . . .: . �K��. . � . <?'? . : . . . <Ç) . : Ç)_
. . . . . <t;:>. w. . . .�. . .
•
•
•
•
•
•
.
•
•
•
•
•
.
• •
•
Minirnum Fitness Average Fitness Best Fitness
140
180
160
•
200
Generatian Figure 3 Co n' crgence process of genetic algoritlı ms for normalized minimum.. average, and best fitness function.
3.
V. CONCLUSIONS
Saruhan, H., Rouch, K.E., and Roso, C.A., Design
Optinuzation a
Using
nıinin1uın
International
of the gear train. The design variables
were sclected as those that influence the optimuın design.
The
results
sho\v
that
genetic
genetic
a l gori thm
deınonstrated
by
problen1.
can
lt
techniques
optinrization
e mploying
be
an engineering
conc]uded
that
the
4.
5.
genetic
algorithıns c an be successfully used for conceptual and pre 1 in1inary des ign optimization o f the engineering
Goldberg, D.
Wesley, Readiııg,
Honolulu,
Ro ta t ing Hawaii,
Genet ic Algorithms in Search,
Al go ri t hms
1989.
D.C.,
Dracopoulos,
6.
Louis,
for
S.J.,
Evolutionary
Leaming
Adaptive
�eural
Algorithmsl
Vl. REFERENCES
Zhoo,
and
Dctection
Contro'
F.,
and
Zeng,
Configuration Evolutionary
X., Flaw with G enet ic
Algorithms
Goldberg,
D.E.,
The
D e sign
of
Innova tion:
Lessons from Genetic Algorithms. Lessons for the
l
Univer sity of ll ino is
Champaign, IlliGAL Report:
98004,
at U rbana
Urbana, IL
ı 998.
7.
8.
Sanıhan, H., R ouch, K.E., and Roso, C.A., Design
,
Systen1
U sing
a
Genetic
Algorithın
1 st International S ymposium on Control of Rotating Stability Machinery, ISCORMA-1, I.,ake Tahoe, Neva da, 2001.
Approach, The
83
Ra o, S. S., Engineeıing Optiınization 11ıeory and
Practice,
New Age international (P) Limited,
Pub., New Delhi,
1999.
Lin, C.Y. and Hajela, P., Genetic Algorithms in
Optinıization Problcms with Discrete and
Integer
Design Variables, Engineering Optiınization, 19,
Optirnization of Fixed Pad Journal Bearing for Rotor
in
Engineering Applications, Sp ringer V erlag 1997. -
Real World,
2.
of
Spring er-Verlag, London, 1997.
problenıs.
1.
E.,
Transport
Optiınization, and Machine Leaming, Addison
is
de sign
Dynaınics
ISROMAC-9,
2002.
on
Symposium
and
Machinery,
provides go o d solutions when compared to a nurnerical
optinıization method. In this regard, the e ffı ca c y of
,
Phcnomena
algoritlun
Bearing
Journal
Geneti c Algorith m Approa ch The 9th of
A genetic alg or i thın techııique was used to g en erate the weiglı t
of Tilting-Pad
9.
309-327� 1 992. Wu, S.J. and Chow, P.l'., Genetic AJgorithms for
Nonlinear Mixcd Discrete-Integer Optinıization Problems
via
Meta-Genetic
Parameter
SAU Fen Bilimleri Enstitüsü 7 .Cilt, 2.Sayı
(Temmuz 2003)
Optimization,
Dergisı
Engineeıing
Design Optimization Of Mechanical Systems Using Genetic Algorithms H.Saruhan, i.Uygur
Optimization, 24,
1 3 7-
1 3.
1 59, 1 99 5 .
1 O.
Goldberg, D .E., Optinıal Initial Popul ation Size for B i nary Coded Genetic Algorithms, The Clearinghouse for Genetic Algorithms, University of Alabama, TCGA Rept. 8500 1 , Tuscaloosa, Syswerda, G., Uniform Crossover in Genetic Algorithms, Proceedings of the 3 rd International Conference on Genetic Algorithnıs, M organ Kaufman, 2-9, 1 989.
1 2.
Spears, W.M., and De Jong, K.A., On the Virtues ofParameterized Unıform Crossover, Proceedings of the 4 th International Conference on Genetic A lgo ıithms M organ Kaufinan, 2 3 0-236, 1 99 1 .
D.R. , and Martin, R.R., An Overview of Genetic A lgorithms: Part2, Research ,
D., Bull,
Topics University ,
Computing, 1 5
1 4.
1 70- 1 8 1 ,
15.
16.
Back, T., Optimal Mutation Rates in Genetic Search, Proceedings o f the 5th International Conference on Genetic Algorithms, Morgan Kaufmann, Los Angeles, 2-8, 1 993 .
Mitchell, M., An Introduction to Genetic Algorithms, The MIT' P re s s, Massachusetts, 1 997. DeJong K., The Analysis and Behavior of Class of Genetic Adaptivc Sys tems Ph.D. Thesis, University of M i c higa n, 1 9 7 5 . ,
,
•
84
(4 ) ,
1 993.
1 985 . 1l.
B e as ly
Dii�cydc
SAU Fen Bilin1Ieri Enstitüsü Oergis·ı 7.Cilt, 2.Say1 (Tenımu7 2003)
Düzensi7 Binalarda Temel 'ahhm
DÜŞEVDE DÜZENSiZ BiNALARDA TEMEL UYGUI.JA MA SI Şebnenı Özet _
Bu
çalışınada
bir
dcprenı
etkisi
altnıda
�
&•lantıSl
.Demlrttn
Y ALITIM
•
DE1\1IRCAN
k a lan
ülkelerde, dcpreın yönetıncliklerinde düzensiz }�pıla r ıçın
yapının temeli el aston cr cs ash . malzemeler i le yahtılarak yapının yalıtnudan oneekı_ ve
özel şartlar gct irilıniştır.
yahtını
öncnıliJcıinden olan dcpren1, yerkabuğunun bir titreşirril
düşeyde düzensiz sonucu
temelinin
incclc��ni ştir. Ya� � �� n . _ _ ve duşuk ) ü ksek ı·ıJıthkh
d avranışı
yalıtılmasıııda
ii
'
r j t l ik li olınak üzere iki tip l{.urşuıı çcldrdekli kauçuk sistemler
kullarulınış
bu
ve
siste ınlcrin
düşeyde
düzensiz bir yapı üzerindeki etkisi araştırılmıştır.
Anahta,. Keli1nele,.
-
Titreşim kontrol sistemleri, tcnıe l
sönüınleyiciler, pasif kontrol si st enıleri, yapısal kon trol, clastomcr, sisnıik İzolasyon, d üzensiz Yitpılar
by
vertically effec t is
mcans of clastonıeric
ınaterials and
n
the
behaviours of the b ui ld i g before and arter isolation
are observed. In the base isolation of the buildiııg t''lo
different type of rubb er/lcad sys t e m s s uch as high-rigid
c
and low-rigid are usell aud the e ffe t of thcsc systcıns on a verti c a l ly irregnlar b u ildi ııg is s ea rched.
Keywords systenıs,
-
Vibration control s ysteı n s , basc isolation
high
d anı pin g
rub b c r
n
c
b ea r i gs , d a ın p r s,
passive control systcnıs, structur a l control, elastomer,
e i
s is m c isolation., irrcgular b uildi n g •
.
•
I.GIRIŞ Deprenı önce den bir uyarı oln1adan n1cydana geln1csi yönünden doğal afetlcrin en önemlilerinden biridir. Depretn etkisi sonucu ıneydana gel en can ve ınal kaybı nı azaltı nanın en etkin yolu yapılan deprenıe karşı dayanıkl ı
inşa etınek ve yapıyı deprenı etk ilerine karşı yalıtn1aktır. Depremlerden sonra yapılan incelenıelcıde taşıyıcı sisteın
düzensizlikleıinden dolayı da pek çok hasarın nıeydana geldjği gö1üln1üştiir. Bu a nıaçla deprenı risk i olan
Ş.Demircan; S.A.Ü
etkiler i nden konııınıa anıaçlannıışttr. Doğal
a etierin en
olduğu için yapıların ınesnctlerindc zaınana bağlı bir} dcğiştinnc hareketı doğw-arak dinamik bir etki oluşturur.
Rüzgar ve dcpreın gibi sürekli değişen dinanıik yüklere
kontrol kuvvetler i adı
\-erilen bir takım kuvvetler etki
cttiriln1esinc yapı kontrolü adı verilmektedir. Bu kuvvetler
�
yapıya ilave olarak konulan elenıanların kendi iç bünyel
ı le sağlanusa bu t ı p kontrole taban İzolasyonu ve pasif
otan binaların, köprülerin ve endüstriyel tesislerin deprem sonucu hasarlaıını az..al tn1ak ıçın bir altematiftir. teınclıne
Fen Uilım1cri Enstitüsü, Inşaat Miihcndislı�ı Yap1
sağlan1
ınalzeınelcr
ve
şcki1
yerlcşt iıilme�i
değiştirme taban
özelliğine
İzol as y o n
apının
sahip
sisteminin
tcn1elini oluştunır. ·raban i7olasyon sistemi nin amacı, yapı
pcrıyotlarını uzatarak, deprenilerde yapı l a r a gelen yata}
yüklen azaltmak ve buna b a ğ lı olarak deprem hasarlannı azaltınaktır.
Taban İ/olasyon sistcnunın esnekliği ve enerji yunna
özelliği ıle, deprem sonucu ıncydana gelen enerjinin ,_I
kısını yapıya iletiln1eden önce yalıtım sistemince yutulur. [�öylece yapıya i leti l e n kuvvet, önemli ölçüde azalmakta
Gün�� taban ızolasyonunda yatay deplasn1anlan ve giriş ener.Jısı� ve deprenıin etkisi nden bına korunuıaktadır.
azallnıak için cla5 tik n1esnctler ve kayıcı pla.kalar
gibı
enerji yutucu cihazlar kullanılınaktadır. El a st ik mesnetler ara l arında çelik plakal a r bulunan elastomerik kauçuklardan
tahakalı olarak yapılnlJŞ mesnetlerdir. Bu mesnetler düşey doğrultuda sert, yat a y
doğrultuda
esnektir. Kayıcı plakalar
ise., genelde tck başına kullanıhnayıp, elastik mesentlerle
birlikte kullan1lrnaktadırlar. Bu şekiJde kullanılan kayıcılar sısternc ek bir korun1a sağlamaktadır. Yapı tenıel ine yatay yi.iklerc karşı yalıtını
Anabılim Oalı, Sakarya
dcpremin zararlı
kontrol sistenıleri adı veri lmcktedir. Taban izolasyonu var
Abstract - In this study. the b a sc of a i eg u l ar bui ldiııg whiclı is under earthquake isolated
şekilde
n1anız kalan yapıların titrcşiınini azaltmak amacı ile yapıya
yalıtım sistemleri, yüksek sönüınlü kauçuk yataklar,
rr
Bu
siste.n1leri
yerlcş tirilerek,
rijitliği çok az olan yapı
. penyodunun
u:�atıln1ası, yapıyı ke s i n anlan1da deprem titreşimlerinden
(Terr.nıuz 2003)
7 .Ci lt, 2.Sayı
Düşcydt' ()iizPnsiz Binalar·da T�md Yalıttm Uygulaınasr Ş.Uemircan
Oergis1
SALi Fen Bilimleri Enslitüsü
"yalıhnaz", ancak yapı dinamik özellikleri nedeni ile daha
az
zorlanacağ1
bir
konuma gelir.
Bir
aşağıdakj özelliklere s ahip olmalıdır; •
temel
yalıtınu
Yap1n1n yüklerini azaltan, titreşim p eriyodunu uzatan
elastik bir davranış gösternıelidir •
Yapı
için
açığa çıkarıcı olmalıdır.
veya enerji •
denetlernek
deplasnıanlarını
sönün1leyici
Yap1 rüzgar ve hafif deprem yüklerin e karşı yeterli
dayanın1 gösten1ıelidir.
bozarak devnlnıesine sebep olabiln1esi, ayrıca büyük
dep1asnıanlardan
kalıcı
dolayı
depremlerden
defonnasyonlar
defonnasyonların kullanılnıaz
soru·a
o luşabiln1esi
ve
birikerek
.�ıan1anla
hale
getirebilnıesi
sistcıni
durunı.ları
temel
yalJtıınının oluınsuz yönlcridir.Teınel yabtıın sistemi uygulanacak yeni binalarda, binanın toplam ınaliyetüıi yalıtını
sistenıi,
projeye
bağlı
arttıracaktlT.
olarak
Fakat bina fonksiyonunını öneınini (hastaneler, polis istasyonları, okullar. \'b.) ve içeıiğinin değerini (bilgi
ışleın
ınerkeL.lcr i. ha c;tanelcr, laboratuarlar, yarı iletken
Ü1brikalan, vb.) düşünürsck bu oran depren1 som·ası
hasarl a r
fonksiyon
ve
kaybı
yalıtım
kalacaktır.'Tcn1el
yanında
çok
küçük
ile
ilgıli
sistemleri
çalışrnaların bir kısnu şöyle ö7etlenebilir : Kclly
ve
Naeün
[
1
]:
k-ullaıulan
. Ornek .
çalı�ma
prensiplerini
yalıttn1
ve
nıalzcn1elerinin h.arakteristik özellikleı-ini �istcnılerinin
yahhnı
incelemişlerdir.
bi r proje üzerınde ten1eli yalıtıln11ş yapıların
tasarınıında
dilekat
açıkJanu�J ardır.
edilınesi
gereken
hususları
Ayrıca, temeli yalıtılnuş sistemlerin
çözünıleri için kullanılan bilgisayar paket prograınları ve
bu
progran1ların
kullanılabilirlik
a raştınnışlardır . M azotti, Cecolli ve
yüksek
sönüınJü
yapıların
davranışlannı
clinanıik
kauçuk
sönünılü
özell]klcrini
Sa voj a
[
yatak ku llanılarak
kauçuk
betonarn1e
yalıtılnuş
2
]
,
tenıeli
doğrusal
alnıayan
incelenıişlerdir.
Yüksek
ya1aklarda
büyük
oluşan
şekil
değiştinııe d avranışını açıklamak için yeni bır histerik ınodcl
geli�tirnıişler ve betonanne
('histerik Rapson,,
park
nıodeli''
eleınanlar
kullanmışlardır.
i tera tif yöntenli ku11anı1arak
aralığında
dinamik
Birka\' örnek
bağ ıntılan
içüı
"Newton
zanıan tanını
çözünılenuşlerdir.
üzerinde betonan1ıe yapılarda
elastik
olmayan şekil değiştirnıenin� yüksek sönünılü kauçuk
ya takhır
T�mel
ku 1laıı1larak
yalıtın1
yüksek f]·ekanslı
azaltılınasını
sistenlinin
bu
araştırmışlardır.
çalışma
sonucunda
ve kısa süreli depreınlerde oldukça
etkih olduğunu bulrnuşlardır. Temel yalıtım sisteminin
<i üşük frek a n slı ve uzun süreli deprenılerde belirli bir oranda etkin olınadığın ı açıklan1ışlardır. Kelly [ :.
te1ne li yüksek sönümlü kauçuk yatak
],
kullanılarak
yalıtıln11ş yapıların
zernin
seviyesınde
ynptıklan büyük yer değişbrınelerin konışu bınalarda ıneydana sonucunda,
getirdiğj yalıtın1
engellendiğini
ifade
değiştİnnelerin
azaltılabilmesi
hasarları
incelemiştir.
Bunun
sistemlerinin yaygnılaşmasının etnıiştir.
Tasarını
aşanıasında
<)J
ilave
ıçın
sönü mleyi c iler in kullanılması gerektiğini açıklamıştır.
Bunun s onucund a ise, nıaxinıuın ivn1e değerlerinin ve
hei
kat
seviyesindeki
yatay
arttığını tespit etn1iştir. ve Villaverde
Mosqueda
yer
4
[
],
değiştİnnelerin
yapımş oldukları
çalışn1alarında çatı yalıtıın sistenıini, yapıların sisnuk davranışını
azaltnıak
amacıyla
incelcmişlerdir.
çalışma için titreşim ınasası deneyi
Yüksek binalarda temel yalıtumnın yapının dengesini yatay
hesaplanan taban kesıne kuvvetlerinin ve büyük yer
Bu
ile 5 katlı çelik
çerçeve sistemini test etntişlerdir. Yalıtın1 nıalzemesi olarak en üst kat ile çatı arasına katinanlı kauçuk yatak Bunun
yerleştirmişlerdir.
s1ra,
yanı
viskoz
sönümleyicileri, çatıya yeterli sönümü sağlayabilınek için yerleştinnişlerdir. Yapılan deneysel çalışnıalar
ve
hesaplan1alar sonucunda depren1 etkisini bu sistemin azalttığtnı gözlemlenlişlerdir. Ancak sistenlin komşu binalar tarnfından k1sıtlanrnadığ1 dunın1da ve 15 katlı
yapılara
kadnr
sistenlin
açıklanuşlardır. Bakıoğlu
etkili
ve
olabildiğini
Aldenıir [
davranışını sisnıik kuvvetler altında azaltan
5 ], yapı
büyük
bir
kuvveti optinıal kontrol yöntemlerini gelişiirn1ek için tarumlamışlardır. yapıların
Deprem
etkisine
nıaıuz
kalan
koıttroliindc uygulanan doğrusal rcgu1atör
problernin
sayısal
önceden
çözün1ünü;
tanınilanan
yapısal kontrolün tünı optin1al kontrollerini, sıradan optin1alite şartianna bağlı
olmasına rağnıen gerekli
optin1alite şartlarını kullanarak elde etmişlerdir. Lizuka l 6 ], katınantı kauçuk yatakların büyük yer değiştiıme- yapan davranışını
incelen1ek için büyük
ölçekli bir n1odel geli�tirnriştir. doğıusnl alınayan
sahiptir.
uygu laya rak
ve sonlu yer değiştirme özelhğine
ınodele
I�u
yay
Bu geliştirdiği nıodel,
farklı
eksenel
kuvvetler
km aktcristiklerindeki, değişinıleri
gözlcnılemjşbr. Bu deneyler sonucunda, büyük şekil
değıştirnıe özelliği olan katn1anlı kauçuk yataklann burulma
ve
sertleşn1e davranışlarını belirleınişür.
Nagarajaıah ve Sun koınuta
ve
[ 7
], tabaıı izolasyr·ı!u yangın
kontrol binas1nın
s] snıik per fonnansının
darbe etkisini, 1994 Los .Angeles N o rthgridge deprcnıi sırasında a raştırnu�lardır. Darbe etkisine maruz kalııı ? "
bu
taban
analitik
izolasyonlu binayı
ınodellenJe
incelemek için farklı
şekilleri
gcliştiniik1cr1
bu
incelenıiş1erdir.
Binanın
geliştinnişlerdir
tekniğin
ve
doğruluğnı:u
darbeli
ve
darbesiz
davranı �ını tannnlaıruşlardır. Darbe etkilerinin yap1nın
davranışı
üzerindeki
etkilerini
değerlendirınişlerdir. Binanın arıkastre tabanlı oln1ası
durumundaki davranışı ile binanın taban izo la s yonlu
davranışını
bak 1n1ından
yapn1ışl a rdıi.
sisn1ik
perfoınıans
karşılaştırarak
değerlcndirn1eleri
tanıınJamasuıı
DÜŞ('} de l>ü"Lc.·n�iz Binalarda Temel \
>l'rgisi SAU Fen :�ilinılen :-:nı.;ti:usııl 0�) 7.C'ilt, 2.Sayı ('lcııııntıJ 20
Ç e kird e kli Kau\�uk
Kurşun
Yeni
Sıstcnılcr
kc; 1975 yılında
R o b in 'lon
Bill
Dr.
Zelanda'da
ilk
}guluması
.Demir
Cierilnıc Kaıakterist1ği ( Q) hı<;tc rik
('ckirdekli J(auçuk Sistcnılcr:
I.l.Kur�un
hh m
tarafından
esıni geliştir·jlnıiştir.Kauçuk Si s l e n ı l cı in yutına �apnsıt ıhınasynnn arttı rn1 a k aııuıcı ık �·cşıtlı ınal/.L rncler ilc kon on ar3ştırılnıı�rır. İlk olardk çelik çuhuklaı ik konıbınasy ra denennıış fakat i yı sonuçlar alına nıa nı ıstır. 1 )aha �on etkih sönütn 'e ekonoıniklik s i l ın cl 1 r ik kurşun çubuklar
cğnde ıaırşnnun kma ge rilıne5i ve kurşun çubuk alan ı j}e hesaplanır. ) etkıli r (p tliği ise, yer dcğiştirıııe a zal ı rken nıaksımum yükler içın taıuınlanır. F1kili rijitlik (Kto,r) şağıdaki gıbi t anı n11 n.n ı r.
..
ile sağlaıunışt1r. Km.ıç·uk i�tcn1lcrin ın cı kezine bır kurşun k �n1çuk � ısteınl t� r kurşunlu yer] eş tır i k rek cubuk oluşturulur. '{atnğın e n�ı ı i vutnıc.ı kapa-.;ıtec:.;ini bu kurştın
D�D
e
{ l)y) aknıa
Bu ifade d�
de r Doğa lııek:-ı n� .
( '") ise
yer değiştirnıesıni
ifade
J
dçyi�;de kurşun çubuk
hiı
Diğ<T
�rttırnıaktadır.
çubuk
histerik cnet]ı yutucu ��ön·\ i yapartık �i�tl'rnc e� dnııürn sağlanıakta d ır
olarak ifad
1 8 1.
edilir. l3uracla:
uf
,.·
.
,..
,
>-
--
.. (_
-
-·
.
1� o?
.... ./
.
--·-
--
,··
-
,_;, - .
,. .
,
"" "" "�.... ..... ..d
ı·rV"': ·�j; 1
/'
·--
. - . _.::. .
"
olur. 1.. tkıli peııyot (
ohtr""l
.
..ı
,
•
'
:
'
..
ı
L---
,1 .. .....-...... .... ..
1
""
1
"
-
.ııı,
. ,
'
•
'.
_,._
. ı 'cır=
" ..
\\
L
•
o 1 a ru
..
.... 1
1 •• 1 1 1 ı '
ı
.
yerle�tirilnıiş
<
sı-.,tenılcrin
k,·u�·uk
.
'
: .ı..,l
e
clılir .
Et ki 1 i sönüın ( Bcrr )
l
� D olmak
i\laııı Ili<:ill'rık Eğri ......
yapı :-;istenHndt.:
2n l<crr 1)2
lunnnu �e kil l'dt> gü stl' ril nıi�tir. Id . t ,•
l< ıl�1dr
uzere
�ckıl l- Kuı�tın �t:kll<ll'klı kauc..·uk "ı:--tcın
J(ur�unlu
--
..
--··�
ı ' '
T.cr1 )ı�c;
27t
./
ı .
(
Q/\V
if�Hic c dj lir.
.Jt '1
F..,.
Hı<;tcıjk Eğri ./\l anı
Q ı
=
: 4Q (D-D.,) K., .1\ olnıak üzere, 4Q ( 1)-l)\')
D\ -=FyiK1 ve
(!j ll w '\1 k \1
'
ır 1
.
/"(. ıun .. 1ı•
-y("k;J'!"'r=·.•� ::-::-:1 :: 1 ı .I. ...,
H
1 ..ı. .
•
...w �•
r ____ �ekı 1 yc.:ı Je� � ı rilrn:si
, :J '] •___
.1
ı
i La
ı:.ı� 1
ı..
.
. --=---
-
.-.-
.,
2n ( K ı D-i Q
ı ı j\ ı ı \ı
r
olarak tanınılanır. ,ı
r1
ıl
çek nk·, lı
1< uı ş.ı·ı
)
l
..
Kur�un çubukltı pL1slik ŞL· k il dL"ği�tırınc yaparkl·n ö nünı sağlunıaktadır. Kur�unlu kauçuk s ıc.._ k ınlc ıı n . ıç�ıııclcki ç c 1 i k ta ha ka ı�ıı a ek o L.ı rak nı e rkl'i'dck.ı ldı ı )U ll çubuk, ı ıyg u l a n a n dü�cy yiikün ta.�ııunnsını snğlar A)nı
-·
•
�
;,anıandn kauç1.ık si::ıten1kı ile yapının ağırlığı taşınırkcn, kurşun çuhuk plastik şekıl dcğiştirınc ilc enerji yutulına ını sağluıııaktadıı. Kur�un �-ubuğun <;apt,
�
yer]c�tırıldıği
d c l i k t< n b1rai:
daha
·
U)gulanarak yer]c�tırılir !9J. Kurşun çckırdekli kuu\'ll�
ö;elliklerj
K2
vc
ak nT ı �
s s tc
i
vr
n ı l t' ı ın
ku\'vct
F 1 '1 t.; tik rı_ıı tlı k
ri ; ıtlı· t� L ıı1 ın
<.) an
( I'-� ) nın ,
;< Hrpıfn1u�Jvla he�arlanır.
1
•
1
( K 1 ) i i1lçı lk'k ı\' ın, '
� toı r ·
31n1ırık ·
Şl.·k ıl
J- 1( urşun lu kauçuk ll<''latcrlcı in ku\'\et-yer değı�tinne
Ciencl olarak clastik riJitlik K1= lO K., alınabilır.
Böyll'rc:
4Q D -
ınckaııik
ÜÇ' paıaını:ltL)C hağ1ıdtr Bll paranıelıckr
Q 'd ur. •
btiyi ild i.i r
L'g rı s ı •
K1 •
s on
\�Hpanla
0 cır
Q --
9Kı ------
2 fi(KıD+Q)D
Diişcyd<' Diizt'nsir Binalan.ia
S-\l! ren Bilı:ııleri Enstitüsü Dergısı
7.Cilt, 2.Snyı
(Temmuz 2003)
olur. Kurşun çekirdekli kauçuk sistenıler son elastik
(Kd) ve elasük yüksüz rijitlik (Ku)olınak üzere iki kesn1e rijitliğine sahiptir. Son eriıne rij itliği (KJ) ile kesı11e rijüliği (Ks) arasındaki ilişki tün1 boyutlarda avnı dır. rijitlik
�
1-12Ap
As
Bnrada; Ar : kurşluı çnbuğun kesit alan ı A., : kurşun çnbuk olınaksızın net a l a n, �1\.g : toplmn alandır. Yiiksüz rijitlik Ku=6,5 Kd'dir. İlk erinıc yükünün yerini alan geçiş yükü olan kesnıc yükCt (Fyı) aşağıduki şekilde ifade edilir: ,
Tcnıel Yalıtım L')·gulanıası
Ş.Dcmiı·ca n
Kurşun çekiı·dekli kauçuk sisteınlcrc yüksek yatay yük etkimesi durunıunda ise, önce kurşun çubuk eıin1ekte ve yatay rijitlik önenıli derecede azaltıhnaktadır. Böylece yapı sisten1inin perıyodu artmaktadır. Düşey yüklerden yüksek yüklcre geçiş old ukça düzgündür. K.urşuu çubuk eridiği zaman yükler kauçuk tarafından taşınır. Kurşun çekirdekli kauçuk s isten1lerin rij ith ği üzerinde eksenel kuvvet büyük rol oynamaktadır. Ş ek i l 5 'de göıüldüğü gibi düşey kuvve1 arttıkça sisternin njitliği azalınaktadıT. I<urşun çubuktaki bu yunıuşan1a yalıtılmış yapıda periyodun artnıasına neden olnıaktadn. Bu sısternler çok katlı yaptlarda, köpıiHerde ve dcprenıde hasar görnıüş yapıların güçlcndirilrnesinde sıklıkla kullanılrnaktadır. Bu sistcın ilk kez 1 989 y ılında Williaın Clayton binasında uygulanınıştır[9].
Fvı.- 1,182Qd Bnrada; Qd: %0 kesnıe şekil değiştirn1esindeki k esme akına dayanııru ve q0: sistemin �lo kesnıe şekil de[;ıştırn1esinde kurşunw1 kesme alana gerihnesidir. Kurşunlu çekirdekli kauçuk sistenlin son elastik rijü1iği ( KJ 'c kesme şekil değiştinnesindeki ınaksin1un1 kesn1e k1n 'e11 (f) ise:
1:�:�ıılt'
Hı itı li(:;ı
........
.._. _ --
.
��
' ..
'""
\ ı..
\
\•
__
ı/'-d -
___
-·--
LI HE
Şekil )
f3uradı.ı; q1 : kurşunun kcsıne aknıa gerilnıesi, Uı:n:: kurşun
Cı: ku1�un çekjrdeklı kauçuk sistenlin kesn1e 1nodülü Ye
( ): kuşun çckirdekJi kauçuk sistenlin biritn şekil dcğiştinncsidir l ( 0]. Kurşun \'ckirdekli Kauçuk Sistcnılerin davranışı, depren1 uyanınlan a]tındakj yapı davranışına bağlı olarak bir c;ok paratnetreyc bağlıdır. Bir kurşun kauçuk sistenıin p�Tformans faktöıü; kuvvet yer değiştiın-ıe ilişkisinin çevrimi alanını n, iki yönlü doğrusal davranış gösterdiği kJbul edilen parale1 kenann d ış çember alanına oran1 olarak tanınılanır. bir deneysel çalışn1ada, King tarartndan 0,6 7'lik b1r perfornıans faktörü öncrilı11istir. faktörii geneilikle sistenlin detaylarına Perfoı mans hdğlıdır, Bununla beraber, daha önceki anahzlerin çoğu b:ı t1p yatakJan1alarda kuvvet-yer değiştirrn� için iki yönlü doğrusal da\Tanış kabulü göz önüne alınmıştır. '
1
r-.'J! • :�
.
'A \00 • • ed•
..
.... • • • J ,
•
.
�ckıl 4- Kur�un
ve
rijitliğ,. V': düşey yuk arasındc:.ki ilişki
I<.APSAlVll
Depren1 sonucu nıey dana gelen yıkınılar günün1üzde in<;an hayatını olunısuz yönde etkilen1ektedir. Yapı tasaru11 aşamasında, küçük şiddetteki depren-ılerde hasar gönneyecek şek ilde, orta şiddetteki depreınlerde oluşan hasarları n onarılabilecek nitelikte, büyük şid detteki depremlerd e ise yapı hasar görebilecek fakat g ">çnıen1esi sağlayacak şe k ilde kaybı oln1an1nsuıı can ve pro.J elendirilnıe li elir. önüne etkisinin Dcpreın geçilenıeycccği ıçın bl.l etkiyi azaltn1a yöntemler' geliştiri 1 nıe ye ça h ş ı lınaktndır. Bu aıı1açla yapnnn tcn1ehne depreın dalgalarını sönünıleyjci özelhğe sahip nıalzeıneler yerleştiriJcrek, yaptnln el astik davranış göstern1esini s ağ]aınak ve cneıj i yu tnıa kapasitesini arttırnıak için ten1el ya lttım s1�tcınleri geliştiril nı_iştir. Yatay yük lere karşı rij itliği çok az olan bu ya htun sis1enıleri yapı periyodunu uzatarak yapının daha ai' zorlanacağ1 bir kanunıda oln1as1nı sağlar. Tcınel yalıtım sistenıinın kullanılması ile derren1 sıras1nda yapıya iletilen cneı�jideki kayıplar ve yapının esnekliğinin artınası sonucu taşıyıcı elenıanlarda (kolon, kiriş) phıs1ik mafsallar oluşur ve me yda n a gelen c lastik olnıayan dcforn1asyo nlar plastik nı.afsal böJgesinde kalır. Böylece deprenı sırasında yapıya iletilen cneı�j iııın çoğu ynluy kuvvetlerc karşı dirençh yapı sistcıni tarafından yu ttı 1 ur. '-'
/ ,/
1 ·' f •,
....
/
"..'"ı " .;. !.ı
""
Kesme
li.ÇALIŞl\1AI\IN Al\tlr-'\{,: VE
�·ckirdckli lGıuçuk sısteın.in etkili tasanın yer değiştirn1esi,
..
.
kauçuk sıstem kombinasyonu
95
l>ü�cytle Düzen sil' Bi milarda Teınel
SAU Fen Bilimlerı �n�ııtüst: Deıgt'-'1
7.Cilt, 2.Sayı (Tcrnnıuz 200J)
Tenıeli
Ş.De�
kauçuk
çekirdekli
k-ı1rşun
Yalıtım l)gtb�
n1csnct
si s t c ıni
ile
kesiti veri le n 7 katlı 4 açıklıkl1 ve düşeyde düzensil olan 3 boy n tlu bir binanın ana l i z ier i düşük rij itlikli kcnıçuk nıcsnct s isteıni, yüksek rij i tlikh yalıtıhmş
Şekjl 6 'da
kauçuk nıesnet sıstcıni ve ankastre nıcsn<:t sisteını o l ara k 3 ayrı nı.odclde yapıltı11ştır. ( ı k a n sonu�:lar birbirleri ilc '
karşılaştırılımştır. Tüın kolon kesitleri 50/50 cn1, ti.in1 kirişler tablolu olarak boyutlan Şekil 7'dc görüldüğü gjbi
'- ----
boyutlandırılnuştır. 'f üın katlarda döşcınc kalınlığı 12 cın allnmış olup, kat yükseklıği ilk kat için 400 cnı. iken diğer katı�nda JOO crn.' dır. dın aınik analizinde Binanın
1999
Ağustos
laribinde
gL·kn
ıneydana ve
kuzey-güney
Depren1i 'nin
ver lıareketi
�
doğu-hcıtı
n lar ak
25
�ckıl 7-lablalı kııış ke&itı
16
lvlunnara
bılcşcnlcr1
kullanıln1ıştır. t\ 1 Jrn1ara Oepre.n1ı ·nin zaınan art nı11 O. O 1
b inay=ı x doğru l tu$unda etkidiği varsayıhıuştır. Binarun J dı geçen dcpıclH etkisi altnıdaki diııaınik aııali;:lcri S.I\P 2000 i\onlin�eı 6.1 l versiyonu pak e t prngıaınHHlJ /a ı na n Aılln1ı yönten1i (1'in1e I I i st or y ) kul ltınıleırak yapdınışhr. B ı na n ı n sön lin ı oranı bcr bir n1od i\ı · ıı O O� olnrak alınnH� olup� özvt'ktörler için ınod s a y ıs ı 7 sc<ı:ilıni�tir. 13u çalışnıadu sn., dir.
hareket i nin
l)cprenl
yapunn 1cn1e1ine ycrlc�tirilcn kurşun n1csn0tler,
kwu�·uk tahnknlaruı
·ıublo l. Kauçuk �
�·elık
ı
Sisterni de dcniln1ck !<:dir.
•
ı
t-
.
+
ı
-
ı
ı
ı
- ı
•
.
•
ı
'
-··
t
Şekil
ı
-
(ı- (.Iç hlıyutlu lt:ııll'lı
ı
- �
•
•
.
.
.
1ı
·ı
1 y:llıtılniı�
l\. :ı u�u k Ml's n ct
-
-
tabdkDlar
sonucu oluş1unı1rnu�tur. Bu sistcın(' Yc1ıı / ela n d a f\:fcsnet
..
ATiJll
Knuçuk \Ic�nct
sıstenılcri11 nJcrkc;,;nl' bır kurşun Çltbtık yerle,�tirılınc�i
-
(1\g)
--
B l'ipi
ycrlc9tırilnıek �uıetiylc, kükürtlL' scrlleştirilcrck, kau\(uk
·-
tik Ri.iitli k (tim)
l<iith.� 1 Eb
t;ekirdckli kau<,:uk
arasına
tnesnrtkıın karakteııstik özellikleri
bınanııı kt:sııı
lJ6
338,3,, ]46,9 1.
254,32 682,.3
kma Kuvveti (tl
Pl
El ıR o
2,449 12,74
t DJ
o 129 247
Ot
Düşeyde Düzrnsiz Binalarda
SAU Fen Bi Jimle rı E:ıst i tüsü Dergi sı
(Temmuz 2003)
7.( .lt, 2 . Sayı
Tcwn<>l Yalıtam
Uygulaması Ş. I>C!mi rca u
11. 1 . Çözümü Yapdan 1\rlodellerin Karşılaştırıl ması . . --
..
.
3
- --
..
2,4267
. ..
-
.. ...
•
N
ı
1
"'
o
1.5 g_ � o.s
:E +'
c:
·ı:
0
Q.
IP
Arıkastre
a Tıp
A Tip
rı: ı
0,4054-
-
o.� ·
-
--
·
-r - --- -·� · --
.
. o
.
� .. ��� --....
ı
.
.------ ..
·-----
...
-
ı;
·
.
..
.
. ı.
.
--
�}
-·
0904
.. = ·-
r : .!Cit: "J,•�;
l,:.s;
-
Modeller
Modeller
. ..
c 0,2 ö ..!!.. o.1 >-
-0,-1330
o
0.. Cil
·c
B Tıp
ATıp
_ __ _..
:E
'i 1
- �· .:."'t-
.
0,3
o
·· �· t · :; � 'M·
..
·, -::
"'
M
'
-
'
-,
.
.�0.2�
.
-
- -- ··· '- · ·-
..
. . '·
-
-
�e .
-
.
ı
-·
-- -------
ı 1
t-l
•
.
BTpc
ATıp
Model ler
•
t_--- -
Ş eki 1
Yapının 1 . M od u n a A it Periyot
\\ekı! S
--
9
-·-------,
Ynpınnı 2 . Moduna A i t Periyot
-
.
·-------- .
Şekıl 1 0 - Y a p ı n ı n 3 . Moduna Ait Per;yot . ,
-
·----, ------
V 'O
o �
0,3
'2 0.2
..
.
ô � 0. 1 :::.-
o
·� Q_
.. .
0,·1288 ... -·
-·
0,/..818 -
•
--
.
••
·--··-·
•
�;·
t"'
' '
•
.Ankastre
-
- ... . ...
_..,.__.
"'
� '
.
'
A Tıp
B Tıp
AliJ.X
'-----· -
0,0400
-·
.
0,0532
()
-
--
B Tıp
o
{!)
if:
� -
1
--at:TeS
•Gl
8
1
•
·-
rı
-
,..
---- •
ı
·
,. '
.
•
1 � ı
-
\
&
, �
t
--··----··· •
'
•
'-:--"'""-
"""'�"-
.1
13 Tıpı
Tipi
Modeller
<V
e ;
J{
fho
·-
- ·_ _ _ er ·
..-E U
O>
C
�
O>
20 1s
l- · � - ,
10 5-
��::.:: · 1
--- -
17
-
.... ..
-
cıı '
15
E 1:) \... Qı
VI'
--
o
-
:))
>-
o
---
.
-
._. _
-
f1ııkastre
--.
-
ı 1
•
.!. .
� -�
�
.ı .
1
.:. .. .
'-:.. -
.
5,004
ft .-
� •
A Tıpi
ı ı -
�
B lip
ı
1 '
•
.
. 'ı
•
ıı
ı ı 1
i
1 ı 1
•
Modeller -
--
-
__ _
-
.
-
'i 1.
.
..... t
Aıi<astre
_
_ _
------
1�. 18
� ı' � İ (l
E
>
--
.
,..... · . .. ı-.,., --1
�,..-1--�-'-,.....__...._--1 8 Tıp
ATıp .
Moceller
.
·····-
· ot �-·�---
..
---
.
s
•
l'
Cl� � -� '
o
-
. . . �
-
ı
•
,.
���=·:�-----·. .
ı l - -� !1 -···-
A Tıp Modeller
_.
1
___ _ _
B·5.ı:ı. ;;..�� 4ı;; ı ·�ı ---
ı. .
r '
·
ı�
ı'
,
..
.
·
--·--
Arıkastre · ·
'·
,, :�·
,
'
t �.
o
.
,
,
.
ı.
..
ı
.ı ··' ·
i• . '.,,,�ltıı'
.
. .
�
t
-·---
.
X Ekscmi
Yönündeki M a x i ınurr. !vmc
·.
.
•
!
.
·
•
.
··
�
«
• '
l\ lip
fOOdef ter
1
•
'·
1 8
-
Yapınııı En Ost
;:;
4)
�
� ::3
cu _
l(Xl) ı
:nx>
37t:ı. ...
---
. -
•'
'
.c n1 1-
L
·
:i513.
---
f•
�
..
!
"'" .
,
.
t---·-
··
6,3!7 �' : ı
·.
--
�
A Tirı
B Tip
1 :;::: 1
-
J
·
--
"' 1-
·.:ı
·- -·--r•-- .... . _ __
_ ,
.
-
..-.......____
-
-
-
2"� .' ': Y"
�--- ·�·-,
1
ATp
l'vtxEJier
�
'
.;.. '
--
-·· •
1
2if!/
...
1. ?: .
'
'
_j ....... .. -
I.:kseııi 'Yöniiııdeh.i
Tabat ı Kesme Kuvveti
97
ı. ı
'
srp
ı _
_
Şekil 2 1 - Yapını n X
ı
t
--
. e:m :J 5XX) . ••• -.:!•!.!" 351(f tl i, .; 1" ... , -:··"··� 4XX) r-ıv _ :�:� �� ;E z :n:o •fo-- --·' . · ll) :S: . .,,,;; , . � : :=ı : Q.l - :a:xo ' :ı: . · c 1CID . ·� · ' o_g
�
.
---
ı ı
-
--
1
1
-·
)ckil 1 9 Y a p ı n ı n Temel Seviyesinde X El<seııi Yön ün dek i l\llaxi tnunı Ycr Değiştırmc
... -
B Tıp
.
_j ·-····--··· J
.
IVbdeler
.--
...
M:ıOOIIer
.
L_
Değiştirme
ATip
.
-
-
kKcSre
"
·· ·-·�·-·
---.
B Tip
..
.......-
.
-··a.
: : . . ,�; .
-�-.....
:-e
•
� ,;. . { . 4 . � • r�-. .
�
-· · ·
'· ',�
.
L ' o
..
X: c: m
. ·:, �
•
..... ...
•
·- - . �·•·
-
-;----
_____.......
-
-
'
-
cu -
.
·-·-·
1
r
Katında Y Ekscnı
- '
.
.
· ı· . · · ·-· -.. " ı ı • tı· 1
j
·-
-
·
· ·
...
lı
- ��l ı
•1
. •• �: - . . ..,. 11 7 •••. • .... . -· 1 • 1 ··ı . , '1' . -
•
j
En Ü s t Ka u nda Y Eksen ı
Şekı 1 1 6 - Y np ı n ın
.
Değiştirme
·
ı
_
y,·iniir ıckkı M a x i nı u rn Yer
i
-
B Tıp
_
Yap i n ı n rcınel Seviyesınde Y Ekseni
iı
6,021
-
-
).: k ı ! 2(•
1
-,
.,.
ArKa;tre
- -�-�: �1
1433 '
- ··-· . ,. ,
Yönündeki Maxıınum Yer
...--�
1�.33
-
---
...
C) 'll
Şek i 1
---- ..
--· -·--··
.
15 r
·-
- ------- ---
Yt"\nlındekı M a x ı n ı u ııı Yer Değiştirme
�
.
1
.
--'-
...
Yap ı n ı n l:ıı C:st Katında X l:ksen1
E u 2�
.
�
oı
>
.
1
•
-
·- ---
.
1
______
JO')-
ı
'•
Mo cıe n
B Tıpı
Ü�( Kat ı ı ı d a Yönündeki t\-laximum h· nı�
,; ,. ._ , _
l r• f
>
ı
'
•
..
A
: 1·
A Tt�
Şek i l 1 S - Yapının En
, · -·
.
--
fl.nl<.ası re
.
.:
,,
r;
�--'--...J...---1-�.J---..--_J.--J-....,
_ _
·
·
.··---..
�.·
ı
6,113
•
···
-.
-----·--
ı.
..
--
6, 97
� tl �-
� ·t
�
- - -- .. - -
o
E
L
Y a p ın ı n 7 M o cl u n a A i t P er i yo t
�ek ıt 1 4 '
E !"! u Ci :- b
i
-
--
s·-ı--0.07-1�[�·-ır
0,07'3( -
o ona
Şekıl l 3 - Y a p ın ı n 6 . fVloduna A i t Periyot
- 10.
.
Alip
5 . fvloduna A i t Periyot
l
ı 1
Mcxieller
8 Tıpi
.... ' -
-
-·
Şekil 1 2 - Yapınıı:
Yapıııın 4 . tvl oduna Ait Periyot
0,0552
�
ı --, --·
Modeller
ModeJier
0e kı l l l
0,085 .-. 0,00 .... c: o 075 o lll ı >-- o 07 • 'C: (1) o C65
CD
.
Şekil 22 - Yap ı n m Y Ekseni Y örı ü i ldekı Taban Kesme Kuvveti
DüşeJ' d c Diizensiz Binalarda Temel Y�ıhtım Uygulaması
SA U Fen B i l i nı1eri Enstıtüsü Derg isi
Ş.Demlrcan
7 . C ! l t , 2 . Sayı (Temmuz 2003)
�--
--�
- ------- ------
-ı
B Tp
- - - ---
�-·--·
Şek i l 2 .3
L_ _
·--
--·
.,..� 65 2 .. •
·-
----
·
.
•·-oo .,
--...,_. __...;....:.._. ,.._. , ....,. •
25 ··- Yapı Tenıehne Göre X
Yer değ1şlirnıe --· ·-
-
-
·· -·-· -- . :: ..
---·· -_J
Ekseni Yönündekı Maximum Göreli
ıvraximu;n Taban Mon1ern·
�laxinıunı Taban Momenti .
Şekil
Şekil 24 - Yapınltı Y Ekseni Yön ündeki
Yapın ı n X J-:: k se·ıi YöııLit'deki
--- ----
-
5,516
-
.
-
'
1
.ı ı
1
ı
1
.
•
•
i
Şekıl
B np
A n pı
.Arıl<astre
Modeller
rvtxıeııer
Yönündeki M a xirnum Göreli Yer Değ i ş t i rme
-
-----
---ı · .
1-:---
-... 2C �"
- i �... ......... , .- . . ı ı
,...
E ...... 1 ı:: o E 1C c cu
.
__..._____
E-
=
A'i<astta ---·
';)ekil
.
�ler
· -·
2tJ - Y a p ı n ın
rıı
�
B Tıp
A Tıp
-----'
--
Csı Katında
B i r Kolonun
2-2 Doğrultusunda Eğilınc Momenti
L
;;·
. ....,. ...,""- :· '
•
····. ;
.,..
��
'
-
-
MxiefiS"
2-2 Doğrultusunda Kcsn1e Kuvveti
r- -
ATıp
ÜsL Katmda Dı:· Kolon u n
Şeki1 27 - Yap! n ı n En
26 - Y a p 1 Temeline Göre Y Ekseni
---
BTıp
Alip
·
ı:; �
r
� �
Q l �·· ....
-.
•
'4�;::�
. . ' .·: : •
'
ı
-·
�
�
· .
·•
•
·�-.... .. . ··'
J
.. "ı: ·
f •
:
·
� . -
:
. • • -� - � ·; :
F
.
'
�
··: •
:
•
O
.
-
•
· ,
<
.,. . _ • ,
. \' •.. . . : ' : h ,.. ,,, •, ,,•ıt';· ' , -�""""'1 "
i,��
: ' ..., . ,· :
.
1
. . . . ,_
.
--
ATıp '•
•
.
.:
•
A
4� 't
...
l
•
',
..
•
.
l'v"oOO!Ier
3-3
.,
'
; .
. ·�·. .;. '
H '
•
,
1:1'
') j
.
'
' •
:
'11
f
,. J ı i ·; J !
' . - ..... ' ı.-'1;---:· �· • ..' �.1 e : ı •
B Tp
_ _ _
Şekil 30 - Yap ı n ı n
3-3
.. ._ ' :"ı1ı t''· . .._ ! 1
. ··�-"":'
kkaSre ·
.
•
•
Kolonun
' ı i
t
•
Üst Katmda Bir Dogruıtusunda Kesme
� e k ı l 2 8 ·- Yapı n ın En
Ku vvet1
. . , 171S- ·-------· i(.;,j;w ... ': ' :: . ı:ııt . .;
B Tıp
Doğmltusunda
En Üst Katında
I3ır Kolonun
Eğ11mc Momenti
l l l. GENEL SON l�ÇL.L\R
olduğundan düşük rijitlikli n1esnet sisteınindc yüksek rıj i t li kli nıesnet sistenıine göre yer d eğişt i rnıe sınırlarını aştığı göıülmüştür. Dtişill' rij itlikh nıesnet s i ste m nd e yüksek rijitlikli mesneı sistemine göre yapı tenıel sevi yes inde x ekseni yö n ü n de yaklaşık 8 . 5 kat daha fazla yer değiştirdığ: düzensiz
Ru çal ı ş mada e ld e edilen sonuçlar aşağıda sıralarunı ştır.
i
1-
Marmara depreıni ivn1e.si etkisinde 7 kat l ı düşeyde düzensiz bir yapınuı periyodu, taban yahtınıJı ohnası h a l i n de atıkastre n1esnetli o hnasına göre yaklaş ık 6
saptannuştı r.
,
kat
artn1aktndır.
izolasyon
Bunun l a
tiplerinin
farklı
beraber
oln1asına
yapı
3 - Düş e yde düzensiz olan 7 kat l ı yapı sisteminde binanın en üst katı n da y e k seni yön ündeki maximun1 yer deği�tirme 1 4 . 3 3 cın olmuştur. Yüksek rij itl ikli
periyodu
bağlı
ola ra k
arttın1dıkça giderek azalmaktadır. 2- Düşcycle düzensiz olan 7 katlı yapı sisteminde. binanın en üst kat1nda x ekseni doğrultusundaki n1axin1um yeı değiştınne 6.97 cn1 ohnuştur. Yüksek r ij itlikli kauçuk mesnet sisten1iı1de yapının yer değiştirmesi. düşük r�j i t l ı kl ı kauçuk mesnet sistenune göre o/o 1 2 .3 aza l dı ğı görülmüştür. Yapı ankas tre nı e sne t1 i ınode le kauç uğun rij i lhği
göre
ise
yaklaşık cx, 48 . 1
kauçuk
nıesn e
düşük ri ji t l ikl i
lYt, 20
t
si stenlinde yapının yer değiştirınesı
kauçuk ınesnet sistemine göre yaklaşık
azalrnıştı r . Yapı a nl<astre mesnetli modele göre
ise ya klaşık o/o 76 o r annıda artan bir yer değiştıniıe göstcnniştir. Yapı sistenunin temel seviyesinde Y ekseni y ön ünde ki maximuın yer değiştiımes i ise yine J 4.33 cm bulunn1uştur. Düşük rij itlikli kauçuk mesnet sisteıninde, yük se k rij itlikli kauçuk nıesnet sisteırUne
oran ı n da artan bir yer
değiştj nne gösternıiştir. Yapı sjstenunın temel seviyesinde x ekseni y ö nünd eki nı.axüı1un1 yer değişti rnıesi ise 5 2.63 cn1 o l muştur. Yapı düşeyde
g öre yapının tcnıe l se viyesinde y ekseni
98
yönündekı
Düşeydc Düzcnsi7 Biu a l a a· d a Temel Yahhm
SALi Fen Bi l i ··nlerı En�:ı tüsü Dcrgısı 7.Cil l, 2 . S ayı ( Teın muz 2003)
nıax1munı yer değiştinnesinın yaklaşı k % 20 art t ığı
4-
g öıii l m ü ş t ü r . 7 katlı ve düşeyde düzensiz olan yapı sisteminde rvrarn1ara dep re mi ivmcsi etkisi altında kullanılan yüksek r ij ı t l i kl i k au çuk nıesnet s i stemler, yapı sistemının ankasn-e mesnetli uygulamasJna göre üst yapı n ı n x eksen i yönündeki ivnıe e tki s j n i o/o 3 5 oranında mcsnet ılıcsııetli
5-
ankastre me sn e t l i ınodele göre ına xin1uın
aza l tı11aktadır.
s i s t c rnl eri n
ise
yapı
rij i t l i k l i
sistenlinin
Dü�eydc
etkisınİ
düze n s iz
D c pre nu
\1 armara
rij j t l ı k l i
%) 44
7
olan
yapı
ıncsnet
görülınüştür. 3-3 doğnıltusundaki eği hne nıomentinde
düşük rij itlikli k auç u k mcsnet s i s teınl er de �lo 206
ekseni
or an ında
kullanılan
siste.nılcr
azaltmaktadır.
oranında nıesnet nıescntli
yönündeki ivn1e e t ki si ni
s is t enl l eri n
ıse
Düşük
kauçuk
yapı
uygulamasına göre üst yapı n ı n
y
h-
ekseni
lttığ ı görül n1üştür.
7 katl ı ve düşeyde düzensiz olan yapı s istenıinde ten1cl
bınanın
nıaxi ınunı
yer
seYiyc�inde
x
değiştirnıesi düşük
ınesnet s i s t e nıı n d e
ekseni
yüksek r ij i tl i k l i
yönünde
rij itlikli
göı ü l ınüştür. yönündeki
Yap ının
ınaxin1um
temel ye r
değiştirme s i
3
olduğu
y
ek seni
ise,
d�ük
4
rıj itlıkJi kauçuk nıesnet sistenıinde, yüksek rıj itlikli
�
1-
kauçuk ıncsnct s istcnıinc göre yaklaşık 2.4 kat arttığı gürü ln ıüştür. 7 kat lı düşeydc düzensiz yapı sistenıinin x doğrultusundaki taban kesıne kuvveti, ankastre
5
sistcrrunde o/o 3 8 . 3 , düşük dj itli kl i kauçuk mesnet si"ten1indc ise % 4 . 5 2 azalııuştır. Yapının y ekseni yö nün dek i taban kesme ku vv e t i ise, anka stre n1esnetli yü k s ek rij i tl i kli nıt>dele ka ıı çuk n1esnet g öı e , sıstenıinde o/o 2 9 . 1 , düşük rij i tlik l i kauç u k n1esnet �i'>tcıninde de o/o 2 7 . 3 5 azalmışlır. kat l ı
d üzensiz
ellişeyde
yapın11ı
Jcıgnı 1nıdusundaki ınaxinuın1 taban
x
mo m e nt i
G
e k se ni
7
anka�tre
8
ekseni doğrultusundaki maxin1unı taban mon1cnt i de n1odele
göre,
yüksek
r ij itlikli
9
�auçuk ıncsnet sistenli nde ise (Yo 4 7 . 5 6 azalınıştır.
7 kat l ı clüşeyde düzensiz yapımn en üst katında
bulunan
bir
kuvvet lerınde
1nesııcHi
a7alnıa
kolonun,
doğnıltusundaki
göre ınaxünuın
göıii l n 1üştür. ise
3-3
k e s me
10
kauçuk
ınesnetl i
c n1
buluınnuştur. c n1 . y i
Yapı
yer
aşmıştır.
Earthquake
Engineering
and
KEL LY, J .M ., ''The Role o f Damping in Seisrnic I s o l a tio n, , , EarthqHake Engineering and Struc tnra J Dynarn.i cs, Volunıe 2 8 , pp. 3-20, 1 999 V J LLAVl�RDE, R. And J'v100 S QU E D A, G . , "As e i mic Roof I s olati o n System A n a lyric and Shake ·ra b l c Studies", Eartb quake E nginee ri ng and Stnıctural l)ynanıi cs Voluıne 2 8, p p . 2 1 7-234, 1 999 ALDETvlİR, U . , BA�.KİOC}L U, M., a nd AKHIEV, S . , "Optiınal Contro l o f L i neer B u i l d ings under S e is nıic Excitations" Enrthquake Engineering and S truct ura l Dynaınics, Vo hnne 30, pp. 8 3 5-8i l , Turkey, 200 1 L I 7Ul<A, M . , "A Macroscopic Model of Predicting Large-Deiörn1ation Babev iours of L anıi na ted Ruhber B e a r i ng s , Engineering S tructures, Volume 22, pp . 3 23-334) 2000 NAGARAJ AIAH, S., a nd SUN. X . , "Base Iso1ate l l FCC' build ings : Inıpact .Respons e I n Northgrid ge ,
J o u r n al
of
Structu ral
Engineer ing
V o l unıe 1 2 7 , No 9, pp 1 063- 1 0 7 5 , U SA, 200 1
ÜNAL,
Ö.,
"Yapılarda
'Yüksek Lisans Tezi,
13ö 1 . , İ sta nbul, 200 1
I<A H ABÖRK, T., ..
Yüksek
Taban
Sönünllü
İ T·ü
İzolasyonu
İnşaat Müh .
H'fitreşi m Kontro l Sistenıle ri ve
K a uç uk
Yatak
Gygulaı nalan'\
SAlİ. İnşaat M ü h . B ö l . , S akarya 200 I DUMAN OGLU, A . y e A'fEŞ, Ş., '·Taban Izo lasyo n l u Binala rın Linee r Ol n1a y a n depren1 ,
o
% 63 .4 oranında
doğrultusundaki
rijitlikli kauçuk
Dynmnics, Vol uıne 2 8, p p . 633-653, 1 999
Dokto ra Tezi,
kauçuk ınesnetl i sisten1lcrde, a nk a stre
si s ten1e
kuvvet lerinde
2-2
Stıuctural
S i s tcnue ri",
ka u�· uk ınesnet s isteınİnde % 1 6.6, düşük rij ıtl ikl i
l)-
59.6
Structlıres",
Earthqu a k e " ,
sı �teıninde isr <Yo 5 7 .9 aza lma görülınüşlür. Yap ının y ıncsnetl i
değiştirn1e
"
nı c s ne t l i modeJe g öre. düşük rij itlildi k auçuk nıesnet -;ı�fen1inclc �� 5 4 . 7 5 , yüksek rij itlik l i kauçuk nıesnet anka s t re
ınesnet
,
nıc�netli ınodc l e göre, yüksek rij itl ikli k a uçuk n1esne t
7
yüksek
değiştirn1e sınır koşu]u olan 50
ka uçuk nıesnet
seviyesinde
me s n et sistcnıinde,
F r aıne
k a uçuk
sisteınine göre yaklaş1k 8 . 3 kat daha fazla
kauçuk
KAYNAI<LAR NAEİM, F. a nd KELLY� J . M . , "Design of Seis1nic 1 I s o l a ted Struc tures", Jolu1 W i lcy & Sons, Ine., USA, 1 999 2 C'ECCOLI, C., MA ZZOT" TI., c:. and SAVOJA, M . , . LNon- linear Seismic A ıın ly s i s of Base-1so lated RC
aııkastre
yönünde k ı i vrrıe c1l< isini ise yaklaşık o/o 3 9 oranında aLa
yer
kauçuk
sist enlinin
rij ithkli
ınesnet sistenline göre yakl a ş ı k 5 kat daha fazla o l u p ,
yapı
o/o 5 7 . 5
rij i t likli
yüksek
1 1 - Dü�eyde düzensiz 7 katlı yapının x ekseni yönündeki ına x i n 1u m göreli yer değiştiımesi, düşük r ij ülik l i
s1stemının a n k a s t r e ıncsnetli uygulanı.asına göre üst
yapının y ekseni
artma,
sistenllerde de <Y,') 1 2 . 5 oranında azalnıa görülmüştür.
sjsteminde
ivn1esi ctkisj a l t ı nd a kauçuk
2-2 doğrultusundaki eğilme ınoınentinde, düşük rij i tlikli kauçuk ınesnet s i s te mle rde <Yo 9 oranında artına göıülnıüştüL Yüksek rijitlikli kau ç u k mesııet s i stenllerde ise 0/(, 8 1 oranında azaln1a kolonw1
azalttığı
oraıunda
katlı
1 0- 7 katlı düşcycle düzensiz yapnun en üst katında b i r
ankastre
x
<Ya 7 5 .2 1
oranında aza lnıa görüln1üştür.
kauçuk
uygulaınasına göre üst yapının
yöniinueki j vnıe görülınüş tür.
y1iksek
Düşük
Uygu lamas• Ş.l)crnirca n
Ana l i zi",
ke s nıe
R apor,
sistcrnlerJc
99
Türkıye
İTlİ , 1 999.
Dep ren1
TR026-42
Vakfı
Yayını
Te kn ik
Dlit IJI lllt·r ele 1 1 d 1
SAU Fen Bıhnıleri En:;tıHlsli lkq�ı�ı 7.Cilt, 2.Sayı ( renını u/ 2001)
Faruk UR�L\.1,, Murat
Özet
Günlük h ay at t a çok geniş kullanıln1a ;danın a sah ip bir makine eJenıanı olarak, güç ilctiıninde ç arkların kullanılan di şl i muhtelif şartlarda davranışları bir çok araştırn1aya l{onu oJınuştur. Bu çal ış mada silindi r i k düz ç a rk lar d a diş p rofili nd e ki gerilmeler, klasik yöntenılere de d eğ i n iler e k Sonlu E.lemanlar Metodu iJe çözümlemeler y ap a n ANSYS paket programı kullanılarak incelendi. Model olarak ° kavranta açısı a = 20 , d i ş sayısız= 22, diş dibi kavisi rk = 0.9 ının, diş deri nliği t 3.75 nım, diş çıkıntJsı s = 3 mmve modülü 3 ol an düz dişli çark analiz edilmiştir. Analiz sonucunda o luşan maksimun1 gerilıne dişli malzenıesinin akma sınırının altı nd a k al mış tır Anahtar kelinıele1·- Dişli çarklar, Son l u Elemanlar -
=
.
Metodu, Gerilme Analizi
Abstract
tiınes, gears have us ing areas as mach in e elements, and their behaviors i n variou s conditions become s ubj ects to lots of researches. In this research, the stress at the profile of tooth in cy l ind rical spur gears have been examined by u s ing ANSYS computer code \Vith touching cl assical metbods. A s pur gear which has coupling angle a = ° 20 , numb e r of tee t b z = 22, t ooth bot tom bow rk 0.9 mm, tooth depth t = 3.75 mm, tooth p ro t rusi o n s= 3 mm as the mod el At the end of the analysis maximum stress is lower than the material yield st ress . Keywords- Gears, Fi nite Elements Method, Stres Analyses I. GİRİŞ -
In
.
İnsanoğlu yerleşik düze nden bu yana tabiatla mücadelesinde ilk önce kendi güc ünün yanı sıra som·a da hayvan gücünden fa ydal amm ş tır Daha soma doğadan y ani rüzgar ve sudan yararlanmıştır. Fakat bunların kullanıınında ortaya çıkan zorluklar d iğer güç iletim sisteınlerini n kul l a n ı mını zorunlu hale getirmiştir. Bu zorluklar ka r ş ısınd a i nsa noğ l u belki de ke şfedilmiş en eski makine elemanlarmdan o l an dişlileri kull anarak a şnıaya ça lışmıştır [ 1 ]. .
,
,
SAÜ, Bilgi işlem Daire Başkanlığı, Sakarya M. Özsoy; SAÜ Mül�endilik Fakültesi CAD CAM CAE Merkezi V. Uçar; SAO MülıendısJjk Fakültesi tv1akine Mühendisliği Bölümü,Sakarya
\'ahdct
R
lJ(.
Dişli, biı· nıılden diğcrınc.:- lıurrkel ve gO\ iletimini şekil bağı ilc sağluy�1n rnakıra· c le ına ıııd ı r. �1illcrin konumuna dişli çar k ıneknnizmaları göre dişli ,·:.ırkl�u· ve ..
sın1ilandırılır.
Günüınii7de nıakinalaruıa
di�) i ler, h,ı' �ı c ı1ı k ve u7.ııy sanayiinden tanm kadar
ht.r
alanda
yaygın
olarak
kulianılmaktadıı. ()/ellıkle ağır şartlarda, ya da yüksek hızda çalışan nıcıkıııalaıda k u ll u n ıl a n dişliler kıitik bir i şl ev i y e ri n e gctinne k t edir Jer. f !u n den le bi r dişli çjftinin performansının dogru o la ra k heliılc·ınıcsi haya tı bir önem kaz aıın-ıaktadır. J )e neyse I ve anal ı ti k yöntenıJerle elde edilecek sonuçlann sınırlı o ln ı as 1 ve o las ı her dişli çi ftine uygulannıasının ınün1kiin olnıarnası dişli ç ıftinin dinamik karakteristiğinin ıno de l l cn n ıes inin önenuni aıt1rmaktadır. II. ANSYS SONLll IDLEMANI�.L\R ANAtİZ ]•ROGRAMI
daily
=
F. Ura] ;
ÖZSOY,
·trilm rer nin IDctltnmt .si .Ural 1.Öı 0 \ V.Uçar
Bilim adamlan alışılını ş
an ah tik
nıetotlarJa çözün1ü çok
hatta i mkan sız fiziksel problemlerle sık sık karşılaşırlar. Boyle bir problcn1le karşılaşan çözümleyici doğal ol ar ak sayısa l adı verilen çözüıne ba ş vuracaktır. Başka metotlarla ÇÖ/.ülenıeycn prob:cınJerin çözüıniinde kullanılabilen çok ba yıda sayısal yol vardır. Son lu eleman meto d u bunlardan b iridi r. Sonlu eleman n1etodu yeni bir ç özüm yönte1ni olup k e nd isini diğerlerine ü stün kılan seçkin öze1liklere sahiptir. Bu meto tta cismin "sonlu, boyut ta çok sayıda "eJenıana'' ayrıldığı düşünült.. Metodun adı da buradan geln1ekteclir. Cisim uzayda n (= boyuta sahipse, n boyut lu son lu ele manla r 1 ,2,3) sisternine ayrıllr. zor
�'
"
-
Sonlu
elemanlar
yö n temi
,
boyutları
ve
şe kille rin in
esnekli ği nedeniyle, çok ba ğla n tı lı bölg e l er veya köşelerj olan böl gel er zorluk çekilmeksizin incelenebilir. Sebep sonuç bağlantıianna ait problemler global direngenlik matrisi ile birbirine b a ğla nan genelleştirilmiş kuvve tler ve "yer değiştiımeler'' cinsinden fom1üle edilebilir. Sonlu el ema nl a r metodunun bu özelliği problemin anlaşılınasını hem mümkün kılar he nı de b asitleştitir. "
"
Günümüzde piyasada bir çok sonlu el ema n yöntenli i le analiz yapan program bulunmaktadır. ANSYS programı
Düz Dişlilerde Dişdibi Gedln1clerinin
SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi
incelenmesi
F.Ural, M.Ozsoy, V.Uçar
7.Cilt, 2.Sayı (Temmuz 2003)
••
d eğişkenlik göstermektedir. Temasın ilk noktasında, F n
1970 yılından bu yana kullanılan yaygın bir analiz
diş yükü, F r
programıdu [ 2].
radyal ve Fı te ğ etse l yük bileşenlerine
,
ayrılmaktadır[4].
UI.DİŞLİ Ç ARKLARDA GERİLME ANALİZİ
(1)
Dişli çark boyutlarımn tayjninde gerekli ömür süresi n ce
herhangi bir hasarın meydana geln ıcsin i önlemek için
F:-c
ortaya çıkan diş zorlamaJannın ınünı.kün olduğu kada r
hassas bir şekilde bilinmesi gereklidir.
özelliği taşıyan
kırıln1alar,
bu
çekıne
Fnc Sin ab
(2)
bu d e ğe rl er den yola çıkarak sırasıyla eğilme ve basma
Eş çalışan dişlilerde en büyük geriln1elcr diş tabanında
olur ve kın lmal a r bu bölgede meydana gelir.
==
gerilmeler i cr e
Y orulma
'
(jb
geriln1elerinin
bulunduğu yerd e bir çatlak i1e başlar. Zanıanla ilerler ve
(3)
yükü taşıyamayacak hale gelince diş dibinde kopma olur. Diş yüzeylerinin taşıma kabiliyeti� müsaade edilen diş yüzey basıncı
ile
belirlenir.
Taşınabilecek
basıncın
_
F,,c Sin a6 bsq
aşılnıası halinde özellikle sert1eştirilmenuş yüzeylerde ve tekil
kavrama
kopması
parçacıklarının
malzeme
civarında,
noktaları
sonucu
ufak
çukurcuklar
şeklinde hasar meydana gelir.
İlk
Bu verilerden yol a çıkarak toplam gerilme, Gtop aşağld.aki
..
kabuller
yap t ı
şeklinde hesaplanır. Burada hq; eğilme kolunu, sq; kınlma
kesitini ve b; diş genişliğini sembolize etmektedir.
defa 1892 de I cwis diş kökü muka vernetine ilişkin
basitleştirici
(4)
.
Bu
araştırmada
Lewis
gibi
,dişlinin yüklenmesine ilişkin en kötü konumun tüm
hesaplanır.
n1ukavemeti
yükün kavrama ha lindeki tek dişli tarafından taşınması hali olan ilk kavrama noktası olduğunu ve d i ş in kiriş
radya1 bileşenini ihına l etmiştir[3].
(jtop == (Ye -ab
Lewis
gerilme
nıiktan
için, enınıyct gerilmesinden,
olmalıdır.
o]arak değerlendirilebileceğini varsaydı.
Toplam
parçamn
O"em
küçük
yükün
I\'. ANSYS
�
(5)
(jem
PROGRAM ININ UYGULAN:\IIASI
f lini tayin eden ampirik bağıntılardan sonlu Dişli çark proi eleman l ar
n1odelinin
referans
tesisinde
oluşturan bir prograın gel iş tirildi
.
B
..
ı
noktal ar
or ta rnınd a değerlendirilerek n1odel o luş turuldu.
noktaları ANSYS
Bir dişli çarkta, d iş kuvvetinin diş ucuna tam değerde
uygularınıası en kötü haldir. Gerçekte kavrama oranına bağlı olarak paylaşımını
dişli
çiftleri arasında paylaşılır. Dişler yi11
sağlayacak hassasiyette imal edilmedikleri
sürece diş kuvvetinin diş ucuna tam değerde etki ettiği
kabul edilebilir. Bu nedenle diş dibinde azami gerilmeyi sağla yan yUk tatbik noktas ı diş ucudur[5]. lV. 1 Model Oluşturma Bu çalışmada kullanıJan dişli ilk olarak bir bilgisayar destekli
Şekil
ı. Dişleri n mukavemet hesabı
ınodel lendi. fornıatında
çalışan dişlilerde en ve
büyük gerilmeler
diş
programı
olan
Daha sonra model
Pro/ENGINEER da
iges
transfer
dosya
ANSYS yazıluruna aktarıldı. Kullanılan dişli
çark n1alzeınesine ait mekanik bilgiler aşağ1da verihniştir.
Fot.oelastisite yöntemleriyle elde edilen sonuçlara göre eş meydana gelir
tasarım
tabanında
kırılmalar bu bölgede olur. YükJemniş
diş kökünd e maksinıum geri]menin tespiti tcınas anında diş üzerine gelen yük ün yönü, miktarı ve dişljnin şekliyle
101
l>ö�: Ui�lilcrdc Uişdibl G rilmeltırinin
lncelen m F.tJral, M.Özsoy,
SAU Fen Billınieri Enstitüsü Dergisi 7.Cilt,
2.Sayı (Tenımuz 2003)
v .uç:
: 1 8CrNi8 : ( 1200-1450) x : 800x 106 N/m2 :21 Oxl 06 NI,m2 : 0.3
Sembol
OKop OAkma
Elastisite M o d
Poisson Oranı
()luştundan
Çeliği
: Senıentasyon
Malzeme
·
ınodel, I 8.051 adet
diiği.inı noktasından olu�nıaktadır.
106 N/n12
i ki dişlinin biıhirini
en
ÜLzla
vlcn1an ve 26.368 adet
temasıyla kavradığı şekil 4.' de 1 ııumara ile
yüzey
durun1u teınsil elınesi arnacıyla, 2 gö�lterılen alan ü?er ıııe 400 N nun hasınç uygulanrnış tır.
aktarılan n1odclin elen1anlara bölünmesi iç in 3 boyutlu. 6 yüzlü, 8 düğüm noktası ve her düğüm noktası için 3 serbestlik derecesine sa h ip olan AKSYS
yazıluruna
( 3D SOLID 186 )
katı
eleman kullanıldı.
cv t:7 ®�
/<
/
,1
l .._,ı 1
M
\
1 \
® -
,.. r
/
- ,tl--_
o
N
® -
..._
-
---
·K
l
---- -- -----
�eki! 4
y
X
V.
Şekil 2.
Solid 186 Katı Eleman
lJi�h çarka
dlt
yukknıe durumu
SONUÇLAR ve YORUM
\1• 1 X Ekseni Boyunca Oluşan Yer Değişimi
n1odeline uygulanan sınır şartları kinematik ve s tatik olarak ikiye ayrılır. Kinematik sınır şartlan düğüm nok talarına tatbik edilen hareket kısıtlamalan dır. Dişli modelinde, Şekil 3.' de göıiildüğü gibi X, Y ,Z eksenlerinde sabitlenmiştir Sonlu
·----
elenıanlar
---
-
NOül\1. S OLUT Tt�•H
-
STEF=l SUS al 'I'H-E,.l ( �VG 1
t;;<
CMX =.02623!> SHN
.,_
.025945
şı� �.192G-04
•
C259otı>
- 0230H
-.
Şekil
-
:
oıoı&.s
.017271
.
.
.
.... .
OHJ79
.01.1488
. uJ8�96
5. X Ekseni Boyunca OluşanYer
.
-. oo!ı70t
002812
Degiştirnıt.
.
792E-o•
Uygulanan basınç ( 400 N/ınm2 ) sonrasında X ekseni boyunca oluşan n1aksimum yer değiştirme X ek senine göre ters (-)yönde 0.025946 n1n1 diJ·.
�-----------------_J
Şekil
3.
Dişli
çarka
ait sonlu elemanlar ınodeli
102
Düz Dişlilerde Dişdibi Gerihnelerinin
SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 7.Cilt, 2.Sayı (Temmuz 2003)
V. 2 Y Ekseni
Boyunca
F.Ural, M.Öı,soy, V.Uçar
Uygulanan basın ç ( 400 N/ının2 maksimum geri l me değeri 606.741
Oluşan Yer Değişimi
prtP=l
çözümlemeler som·asında maksimum yer değ i ş tiınıeni n X ekseninde ve nm1' nin binde 2.5' u
1 T!ME=:ı
IAVG) ['�t>: ; . 02523 6 UY
mertebesinde olduğu görüldü.
!!Wl -=-.0)8Z14 $Mli =-.OJ64J6
oluşan maksimum gerilme nıalzemenin akn1a sınırı olan 800 N/mm2' nin alt ı n d a kal dı. Fakat burada dikkat edi l mes i ger eken konu dişli çarkın emniyetli çalışı11ası için bir e nıniyet katsayı sı belirleınektir. Emniyet katsayısı S= 1.25 seçildi. Buna göre emniyet]i ge r i lıne sının 800/1 .25= 640 NI mm2 d ir. Çözümleme sonucunda oluşan 606.741 N/nnn2' nin 640 N/mm2' den daha küç ük olduğu için bu dişli emniyetli çalı şı r Model
ı
-.000214
• .
.
•.•
J.
,0015'lı
-.0011"
004965
COb511
'
ııı:cıı� OM"'Jl
. 003l!ı1
-. 003J1\
.
0064)6
Şekil 6. Y Ekseni 13oyunca Oluşan Yer Değiştiıme
( 400 N/nırn2
Uygulanan b as ı nç
boyunca oluşan maksin1um yer ters (-) yö n de O. 008214 mm dir.
3 ZEkseni Boyunca
sonrasında Y eksen i değiştirme Y e ksenin e )
nlar
1 !:U5 •1 1 TIME:•! l.l2
geri ln1e
ANSYS sonlu paket progranu kullanılarak g eriln1e analizi
ve
ı. •
yer değiştirmeler saptandı ve di şli nin ol ma s ı
Cı02U:J3
ANSYS
. L ! ."< ı .. �
, --··r · ... · •·lıı
paket
•
Şekil
,.
001110
•
.GIO!·Ol
���e-Ol
elde
. 00/U)J
KAYNAKLAR
Değiştirme
2
[1]
A. İ. ; D iş l i Çark Mekanizmalarında Ilatasımn Statik ve Dinamik z_,rlanmaya
AYDENİZ,
Taksimat
"
Etki leri", Yüksek Lisans Tezi, İ.T.Ü. Fen Bil . Enst., İstanbul, 2001 [2] ÖZSOY, M. ; "TVS 2000 Yolcu Vagonlannn� Bilgisayar Yardı nnyla Yapısal Analizin, Yüksek Lisans Tezi, Sakarya Üniversitesi Fen Bil. Enst., Sakarya, 1998. [3] ÖZER, 1 I. ;"Düz Dişli Çarkların Sonlu Elemaıılai Yöntemiyle Gerilıne Analizi", Yüksek Lisans Tezi, Sakarya Üniversitesi Fen Bil. Enst., Sakarya 1996. el ema n ları AKKURT, Birsen [4] M., "Makine
Dağılımı
STtl'- 1
n� •
ve hızlı
.001581
7. Z Ekseni Boyunca Oluşan Yer
V. 4 Eşdeğer Gerilme !LI!s 1 'I'JY.Dol 'CQ\i
pratik
,
.
basınç ( 400 N/nmı ) sonrasında Y e ksen i oluşan maksiınum yer değiştiıme 0.002033 nun
dir.
kullanılarak
çal ışmanı n ed il diğinden, geniş letil n1esine ve değişik çap, diş say ısı n1odül ve eğrilik y a rıçapına sahip dişlileri n ele al ınarak karşıla�tırmalı bir çalışma yapı lm a sı na karar verildi.
Uygulanan boyunca
progranu
'•
Oil20ll
ıs�:
göre
gerek en d e ğer ler içinde k a l dığ ı be l irlen di.
t..VGı 00 -. .G:!ö2�6 SHII - .OQZC31
·
amacıyla
hesaplamak
çö zümlernel er
ı
üzerindeki
yapıldı. A s a l geriln1eJer vasıtasıyla çeşitli kriteriere
STEr-
• •
çalışmada diş l i çarklarda diş kök leri
gerilmeleri
e
S"<io
ise
VI. SONUÇ Yapılan
Oluş a n Yer Değişiınİ
üzerinde
.
el ma
ı
) soruasında oluşan N/mm2 dir. ( Şek il 8.)
Yapılan
S1J6 :1
V.
incelenmesi
(AV\i)
.o�..:�Jt\
,. .ııı:� :11
'!W. •tC6.74l
,
",
Yayı nev i , 3. Cilt, İstanbul, 1982.
G e ometry of Involute Gears Springer- Verlag, New Jersey, 1987. [5]
COLBOtJRNE, J.R., The ,
l
.Oll�>Oq
61.4/\>
1J4.8ll
.t02.255
269.t:69
337.063
4011,1198
�
411.9];:
a:•s= •,J<�.326
().)(.,7.,1
Şekil 8. Eşdeğer Gerilme Dağılımı
103
SAU Fen Bilimleri
Etini
Enstitüsü Dergisı
7.Cilt, 2.Sayı (Temınuz 2003)
171-Si<..- ·•·ant Hibrit l\lctal Matriksli KonıpozUicrln Ür<'timi ve M ikro
yapı
A.�t .ALa k h, S.
1
sin n, H.Akbulut, C.Bindal
ETİAL 171-SiC-GRAFİT HİBRİ'"f METAl.� 1\'IA1,RİK Lİ KOMPOZİTLERİN ÜRETİMİ VE MiKR<>Y APISl Ahmet �1 �ZAKLI, Serdar ASLAN, Hatem AKBlJLUrr, Cuıtıa BINDAI.,, •
.
ETİAL
Özet - Bu çalışma, metal
matriksli
mikroyap
ısı nı
..
I 71
-
kompozitlerin
SiC - GrafH hi b ri t
(Ml\IK)
üretim
ı. GİRİ�
ve
rapor etmektedir. ETİAL 171 ınatriks
malzemesi ol arak seçilen ötcktik altı alüminyunı -
Partikül takviyeli nıct al rna t riks l i komp ozi t nıalzemeler,
0/o lO SiC ilave edilmiştir. Takiben bu kompozite, ağırlıkça 0/o 2,5- 5 7. 5 ve 10 or anlarında Cu kaplannuş grafi t
sertlik değişimleri incelenmiştir. İlave edilen SiC ve
matriksli olanlar üzerindeki ara�tınnalar son yıll arda büyük ilg i yüksel özgül çeknıiştir. Alürnıııyun1 alaşın1Jarı d ayanın\ işlenebiHrlik, kolay düşük yoğ u n l u k s ıc � klı kta uzun süre üretilebilirlik, yüksek mukavemcflcrinı koruyabıhne ve nıaliyet açısından ileri
grafit partiküllerinin mikroyapı için bir nevi modifiye
uygulamalarda
elentanı olarak davrandıkları tespit ediintiştir. Artan
özellikler
grafit partikülleri mikrosertlik değerlerinin nerdeyse
kullanıla ra k geliştirilcbil ir.
silisyum
alaşımına önce hacimce
-
partikülleri ilave edilmiştir. SiC partikül
ve grafit
ağırlık oranının değişinıine bağlı olarak mikroyapı ve
lineer
o a r ak
l
arhşına
yol
açarken
Brinell
(MMK),
,
Bu
bybrid
metal
matrix
composites
-
5 wt 0/o 7.5 wt o/o and 10 wt. 0/o. Depending on the c hange of SiC -
hardness were investigated. It was determined that added SiC and graphite partictes are acting as a some kind of nıodifıer for microstructure. Iııcreasing har dncss
almost l inearly , whereas Briuell hardnes s decreases.
-
MMCs, Hybrid, SiC, graphite, h ar dn ess,
nticrostructure,
Ara yüzeyleri ayırt edilebilen, en azından
•
Bu
A. M. Azaklı; AL-F01·nı Alürninyum Otomotiv Komponentleri IMES
Sanayi
Si tesi
,
8206
Sok.
ev
No:
Dudul lu/İstan bu 1
S. Aslan, H. Akbulut, C. B1ndal�SAÜ Mühendislik Fakültesi
ve Malzeme Mühendisliği Bölümü, Esentepe/Sakarya
iki
olarak
Ziraat
4,
Y.
Metalurjı
alüıninyunı
matriksli
kompozitleri al a ş ınıl arınd an alüminyum ayırırlar. Alüminyum matrik sl i kompozitler, takviye s iz alüıninyunı alaşımlan. polimer matriksh kompozitler ve seramik nıatrik�:l kompozitlerle karşılaştırıldıklarında, bir takım özgün avantajlar v e dezavan tajl ar sunar. Metal matriksli göre
kompozitler sınıflandırılabilirler [3];
•
LTD.
.
farklı malzemenin kon1binasyonu ol ınas ı gerekmektedir. Malzeme l e r üç boyutlu ol a r ak bir1eşmeleri gerekJidir. Yeni malzemenin özellikleıi, ayrı ayrı bileşenlerinde bulutınıayan özelliklere sahip olmalıdır.
tanımlanıalar
•
Makinaları
o lmalıd ır
l 1 ,2];
-
and graphite particles ratio, the microstuctural and
Keywords
koınpozit sayı l ınası için
•
Cu coated graphite partictes were introduced into
nıicro
iks l ı konıpozit n1alzemeler
İnsan yapınıı
SiC
choosen ETIAL 171 nıatrix material. Subsequently
ratio increases
nı a tr
•
•
particles in vol. o/o 1O were initially ad ded to the
grapbite particle
alünıinyurn
ki myas al
Graphite
(MMCs).
this composite in the ratio of 2.5 wt. 0/o
Bufiun yanında, bu
kuiJanılnıaktadır.
n1 al z enıe leri n
This study reports on the production and
microstructure s of ETIAL 171 - SiC
al aşım
,
Anahtar Kelimeler- MMK, h ibrit, SiC, grafit, sertJik, mikroy a pı. -
aliinıinyunı
de
sertlik
değerlerinin düşüşüne neden olmuştur .
Abstract
ö7ellık1c
•
ta kviye
lerin geometrisine
S ü rekli fiber ta k viy el i
kompozitler Kısa fıberlcr, vis kerl er ya da partiküller ile süreksiz takviye li kompozitler Dispersiyonla sert1eştirilen süreksiz takviyeli kompozit malzıneler
Btmlardan kaplan1alar,
başka,
l amelli
s ennetle r
alaşunlar vardır.
kompozit sertleştirilmiş
kompozitler,
ve dispers iyon
SAU Fen Bilimleı-i Enstitüsü Dergisi 7 Cilt, 2.Sayı
Etiall71-SiC-Grafit Hibrit Metal Matriksli
Kompozitleri n Üretimi ve Mikroyapısı
(Temmuz 2003)
A.M.Azaklı, S.Aslan, H.Akbulut, C..Bindal
Ortak bir n1e tal matriks i çer isinde iki veya daha fazla tip fiber
içeren
n1alzemeler
k o n1po zi t
hibrit
alaşırnın atomik absorbsiyon cihazında yapılan k imyasa l
�MK
analiz sonuçları Tablo 1' dedir.
malzemeler o larak isinılendirilirler (4]. Başka bir deyişle
Tablo 1. Matriks alaşmıı ETİAL 171 'in kimyasal kompozisyonu (%
hidrid MMK malz emeler, en az iki veya daha fazla farklı tip metal
nıatriks
veya takviye fazı
içeren
ağtrlı k)
tabakalı
kompozitlerdir. Her bir matriks veya takviye fazı ç e şidi i)
fiziksel ve/v eya n ıe k ani ksel ö ze l likl er i
ii)
malzeme yapısı ve
iii)
kin1y a sal kompozitleıi
Si
Fe
Mn
Cu
9,G
0,36
0,43
0,07
Mg
Ti
Zn
Ni
Al
0,044
0,002.
0,035
0,01
Kalan
,
Tak viye malzemesi olarak ETIAL
171 a laş ııruna ilave
nedeniyle birbirinden farklı olab ili rl e r [5].
edilen g r a fıt partikülleri ve SiC paıtiküllerinin boyutları
Hibrit ko nıp oz i t ınal zerneler iki fonksiyon]u ko mpozi tler
partikül le r i
olarak
da
adlandırılabilirler.
sunuınıasında bi r
Malzmelerin
Ör n eğin
ınalzemeni n
,
hem
sıcaklık--ta
,
90-40 f..lt11 boyut aral ı ğınd a tasnif cdi]en
edi lınesi
paıtiküllerdi r .
SiC parti kü lle ri ise aşındırıcı olarak kullanılan ve % 99.5
yüksek sıcaklıkta kullanılacak
yü kse k
85 �Lm ve 62.5 pm d i r. Grafıt % 98.5 saflıkta o lan 2 mm boyutu n daki
ortalama
parç ac ı kla rın öğütülmesi ve daha sonra yapılan eleme ile
servise
optint ize
özellikierinin
ka çınılmazdı r .
sırasıy la
saflıktaki partikül1crdir.
kullanım
esnasında yük taşıma kabiliyetinin iyi olınası ve hem de kulla nılabilınesi ge rekir. Bu
uzun süre
11.2 MMK Malzemelerin Üretimi
amaçla önce
nıal ze me n i n yüksek mukavemet kaza n mas ı gerekir, daha sonra d a bu mukavemetini kaybetmemesi is tenir . Bunun
Grafit part ik üllerilu n alındıkları halde matriks için e ilave
i çin mikroyapısı
ed il n1esi sırasında gr afıt ve Al arasındaki yüksek yüzey
Farklı
fonksiyonlu olarak üretilnıelidir.
iki
ma1zeınelerin
( bi lc şinıi)
aslında
bir
herh ang i
bir
hibrit
olarak
g eriliminde n
koınbinasyonu
düş ünüle bi li r .
dolayı sıvı alaşımın
neredeyse
ıstatması
imkansızdır.
grafit partiküll erini
Kap l amanın am ac ı
Hibritleşn1eni n anıacı, istenilen tasarın1a uygun ol arak
n1etal
malzemelerin özelliklerini iyileştirrnek i ç i n bir bileşenin
n1etal/metale
olums uz
p aı1i kü l leri n in matriks alaşımın da tutulınasını ve i lavesini
dengelenıektir. zamanda
diğer
etki sin i
yi.iksek
Aşınma
ve
ortamında
ilavesiyle
çalışan
ve
olar ak
paralel
ve
bunun
boyut
Bu
grafitlmetalden
ç alı şmada ki yapılan
tasnifi
Grafit grafıt
semcııtasyonu pren s ib in e göre part i kü lle r üzerinde ince
yüzey
bakır kap lanınası s ağl anmıştır.
CuS04 çöz eltisi içine
ilave e dilen grafit partiküllerinin s ıvı da asılı dunnalar ı
taş ıma
yük
için
yap ı s ı m
paı1ikülleri CuS04 çözeltisi içine ilave edilerek b ak ı rın
oksitlenınesini
ya nın da
fazı arayüzey dönüştürmektir.
kolaylaşt11mak
aynı
istendiğinde malzemenin
buna
için
engellemek
bileşen
ısı i l eti mi istenen bir alanda bir MMK
malzeme ku 1 l a n ılmak
ısınmasını
bir
takv iye
iyi
için çözelti 100-150 devir/ dakika hı zla karış tınimıştır.
yollardan birisi bir ın.etal i ç ine henı sürtüıuneyi azaltacak
Çözelt] içine 4-5 mn1 boyu tlar ında saf Z n ilave edilerek
kabiliyetinin
kay bolmasını
e ngellen ıe k
ıçın
en
aşağıda verilen k imy asal reak si yon gereğince açığa ç ık an
bir bileşen ilave etn1ek ve heın de yük taşınıa kabiliyetini
aJttırıcı bir
takviye
fazı ilave etn1ektir.
saf Cu grafit partikülleri üzerine k(:.plannnş ve kaplanan
a ç ıdan
Bu
pa rçac ı kl arı
b akıldığı n d a bir Al alaşımı na heın SiC partikülleri ve
grafıt
henı de grafit pa r t ikül l eri i laves i optimum bir malzeme
çökınüştür.
özelliği
ve
ortaya
mikroyapıs ı
çıkaracaktır.
malzemelerin
üretimini n
mü mkü n
ol up
(�H 298
oln1adı ğın ı aı·aştın11ak v e nıi kroyapı özell ikleri ile senlik
arasında ilişki ku mıak olacaktır.
alüminyuın ma tr i ks a laşımı o larak
ETİAL
grafit ,
171 a la şunı
Bu alaşımın seçimindeki amaç, yük taşın1a
olmasından, kabiliyetinin iyi korozyona karşı daya n ımın ın yü ks ek olmasından ve döküm kabili ye tini n iyi olmasından dol a y ı özellikle aşııuna uygul aın al ar ı için
a l a şım
olarak
k ullan ılmasıdır.
k aplau an partiküller saf su ile yıka nıru ş ve
ol arak k ararlığı (fıxing) sağlanmıştır. Bu iş l e meler ile
Hibrit kompozit nı.alzen1e üretim den eysel çal ı şm alannda
bir
-234.55 kcal 1 ın ol)
bekle tilerek kaplanan Cu filminin grafıt ile terrnodinamik
11.1 Matriks Alaşırnı ve Takviye Elemanları
öneınli
==
(1)
tak ibe n tartarik asit + asetik asit banyosuncia 15 dak i ka
Il. DENEYSEL Ç,.UIŞMALAR
.
dibine
Tüın grafit part ik üller i tankın dibinde bi riktikten sonra
yü ze y l eri
seçi lmiştir
tankın
CuS04 + Zn -�> ZnS04 + Cu
grafi t parti kül le r i ve sabü oranda SiC partikülleri i lav e bu
yapılan
Bu
çal ı şmanın an1acı ET'IAL 171 a l aş ımına farkl ı oranlarda ederek
kaplama
partikü l l er i
üzerinde
yaklaşık
kalınlığında bir kaplama tabakası elde
ETIAL
al aşımı
171
laboratuarda
kurulan
üretilnıişlerdir.
nıalzcmelerin
ve
bu
elektrikli
�tm
edil miştir .
a]aşıının bir
10-15
kompozi tleri
fırın kullanılarak
ve kompoz i t T ak v iyesi z alaşım üretimlerinin tümü k o ntrollü atınosfcr
altı n d a gerçekleştirilnı.iştir. Kontro llü atın o s feri sağlan1ak
M atriks
a mac ı yla e rgitnıe ve takviye ilaveleri sırasında argoıı gaL:ı
105
�/\ll h�ıı BılrıJJkrı ]('llt,2.SJ}'I
l·ıı�lıtu-,,ı 1 ll'lf1.'>1
u•uttu�:illc·r
}0(1�;
( Jt ·ııırııu/
\.\1 . \nıl h, S.
poti.ıy:.1 şarj olarak
,
edllnıi)tir. tv1c'ta1 crg.ıdıklL'Tl
15 dakika bl'kknını� \.l'
!ırın
�l>tlld \;ıkla�ık i.l�· ı l �ı ı a k
kap;ı���
L'rginıi� nıatrik� uıetali ii;.erıntkkı L'UJtıf alııııııı..,
ve
��ıdct.·t.·
h11.la
rna1:reme1eri sıvı nıalrık�t ilavr L'dilrncdL·n üncL· ctii\ de 120 oc de 1 saat bL·kktilrni� \e ı la\clcr tal-.vıyc
n1al zeme l e ri
etüvden
nıat ri k�
171
E'I'JA 1.
ba�lanrrıı � t ı r _
yttpılrnuya
al ınınal
ahnll
ala�nın
öııcelihkı
or anla rında
üıetilJJıi�tıı.
kaplı
(\ı
partikülleri
g1atit
270°C,ye ön ısıtılan
)l' � ı l
J
de
l."I
•
..
J\H.J \'E IRUJ�LE1\tE
ı.lla:;ınıHıırı
ııııJ..ıtıv(ıpı�ı
(Hıla.;;ılaLd�ı
ii;�.·rc.:
otL·J,tıh.
�dtı
pı HHLT
u
t�ı�\ lyt·�ı/
dcııc.lıııtkı ıııı
deııdınrll'riıı K.attl�ı�ııı...ı
< ı t t.
ctı;:ırı
:
ala�ııııııı
��d11ptıı.
c.:tıııekt(;
ıl<.:
Sı
nıikroyapısı
A)dııılık alanloı
lL'IlJ!>d
ktık
�t·kilden
\'�
bu
kapluımıaktadır.
11ıarı ıks alaşHnı üzeıiru: Nll'�ı <k�'.cr ırtdckı ha�m�·. ()tl'ktık Sı
c.:�ııa�ın�tı ){)
u<;uıakt�ıdır
;'iniilınt·kttdiı.
J...l,llljH)/1"-)tllllt \J
171 ııtatıık\)(AJ-Si}
l·'liAJ
ı.ık\t)l''-1/
sn
kri...,r&Jllcriııiıı \llduJ..\.ı
)L·�il
.1
ı
rı�t
huyutr�ı l·ld� edilıne�ım: yol
dt· '.-ıı 2
) gt ıfil
7
10 agırlık paıtikiil liJ�VJ�t:lı }()Sı(' partik ü l lclkVt\lt:İl . .
ve
k :ı pl ır ırııı � ı:·ıiAJ 171 lıdl'lllll'l' konıpu/ıllcıııı upıık ınıkıt>y�tpıhll ı s<.:·rgıll'nnıektL·dır. ort.ıoh.1ıııH.hı
(u
.
'
ıakvi}csı
yapı lmış t ır. l�öyl�ct:», bir tanesi takviyesiz l:'J'IJ\J 171 olmilk üzere 5 i�1rklı nıalL'.enıe i.iretilrni�tir. Si<" ve grafit ta k viye elen1anlaıınııı ilavesi bittikten soJlra, k an�tırnıa işlen11ne kanşını tik�otropik L'Oili.l geljnceye kad�ır dtvam edilmi� ve ak ı � k a nlık taınarneıı k ayb o l duk t un surua k an ş tn-nı a 1şlt>rrıi soııa e rdirilnuş ti r. Takvjye el e manları n ı n ila vesj tanıanıli.Jndıktan s on ra kan �JI1l, fınn 760�'C'ye kadar ısıtılm1� an.lındaıı sı k ı;;t ıırn a döküm rnakinasınd a dükürnü gen;e kkştirihn i !?tir. 7 (>OL'('· ye ı sltılan sıvı karı!j1111,
ti.J\kbuhıı,(.Uiııdal
n,
J 1 1. 1 1\ 1 i k ro� · ıt p 1
tıYl'ulaııan
K urnp o / ıt lnal;�·ıncll·ı in üretiıninde ila ve edilen SiC' n 1ik l n l ı hac i nıcl' �{ı 1 O olacak �e ki l de sabit tutulrnu� ve Al Si '!'o 1 O Sı(' "-onıpu1it ma1:ten1esine ağırb k�· a ���� 2 .S ').O 7. 5 Vl� I O
takviyesiz olarak
Mikrtı)&ptsı
.
JIJ. IH·:.�E\ �(J�t
voıtck.ı..;ırı t > tltı "ı ırı cı karı�tınna sıı a� ııı d J takvıye elenıanı olaıı Sı<· p a r tikü l l t: r i ve ('u kaph gıdfit par6kü11eri k ont rol ' ü olarak ılave e J ıl ı n ı � t ı ı . Tak\i)l' yüksek
\l'
�cıt e"ı naauı k Jlızııım sertliği "t·ırhk üh.uuı yümtJınınde ise l � ı ı ı ıt·l l td,;ulııuı;ttır uurııuııL·It·ıt.· ı� 7" Kr iık ı ne 20 ·n süre ıle uyt•tılı.ııııııı)tıı t ll'ı I>JI ın.tl/tjOıılt'"dl' � ayrı öl�·iim yapılı p huııların t ,rt,ılaırı:ı drg�.·ı ]cı ı a lıruıu�tn.
gıdern1e i�len 1i yapı lını�tı t.
'
hltalı\latrik.,li
p...ııtıkulk·ıdl'ıı
.t.' Ll/
M et a l sıc akl ı ğı ()()0 ne· de ıkL'll poli..t1110 · �·e n � iı ı l k�.ırı�ll'll'l daldııılarak, l 000-1500 de \ ' Ht d ak ıka lıı/lö dilndliıülıııü� u ve pota ort;.ısında �tr vorte ks olu�urnu �afJaıııı ıı �1 ı ı. B
l ectiıni
u
\1
...
111all.t'I1ll'kflll Ürt'flllll Slr�t�Jlld.ı fııtJI nı '['ü r. kullan ı lını�tJ 1 �>60 ' ( ' )'l' \·ıh�ırıldJktciıı �oı ıı a Jır"�ıplitıı,uı � ı c a k l ığ ı l-:-l'İi\1 1? l ınatıik� t� b �ı ıı ıı 2 .!0 �·ı11' J �ı p ;ı ı..ıt L· I ı
oranlaıda
��lhıit
1 rı.el 171 ��(-(.,ı afil
..
'.'cı
-
.
100_\..1 0 n1m
�·elik k a lıb a dükülmii� ve lıenıcn sıvı ÜL'erioe 50 t\.1 Pa değt>rindc basın\· uygulaıınu�tır.
boyutlanndaki karı� ı m
K atıla� ına sona devam
ediln1�
erinceye ve
3
kadar
Jakika
basnı�
�onra
uygulamasına
b ası n<;
k aldı n lıp
nun1uneler k a lıp t a n altn1nı�tır. •
11.3 .rvletaJografjk lncelt>-nu�
Cı retilen kompoYit malzcnıdcrdc tak vıye oranlan na bağlı fiziksel ve r ıı ek anik özel1ik1<:rJeki deği!jirnin neden 1er1nin belır le nrnt' si p artikül dağılnnı, hoyutu rnatriks ile Si(" Vl' C\ı k aplı grafit ara s ntda k i ara yüzeyleriuin ve )'dp1nu1 iııcelennıesi arnacı j}e 1est nun1unelerj klas ık r n etal vg ra fi k işlernler ]le: hazırlandı. l\1ikroyapıdaki
deği�inıleri
ıTnkros k opta (Olynıpus
ı<;ın
behrlen1ek
Hl:i-3) kullan1ldı.
�t..kıl
J
·ı
nııkıoyap
�eki]
ak\.ıyl·�ı/
�ı
2
den
nıalzcnıelerin
Jl:ı�ırııııı �ıkıttıı rna dok.un) �onru!ıı ortayCJ �·ıkan
aııla�.ılacağı üretinıi
Mikroyapılarda
SiC·
ba�arı
üzere l\ompozit tüm i]ç get\'ekJeştiriinıi�tir.
paıtiklilJeri
pürüz�üz,
grafit
paı1i kül l e r i ise detounasyun kabiliyeıleri yüksek olduğu için nispeten pürüzlü \e dalgalı bir yüzey n1orfolojisine
optik
sahiptir.
I 1.4 Sertlik
l3unuıı yanında grafit partikü11erı koyu, SiC
partikülleri ise daha açık (glİ) tonlardadırlar. Şekil 2c ve 'Jd de bazı grafit ve SiC' partikülleri sırasıyla G ve S
·rak vi yes ız a] a�Jnı ve kornpozit n1alzeıneler in ik i farklı
harfleri .
sertlik rnetouu ile s ertl i k Jq}.ı�in1leri ölçülıııü�tür. Partikül
ETlAL
ile
i�aretleıırr\İşlerdir.
17 l +
Si(�
�,;.>
2. 5
korııpozitlerinde
grafi 1 takviye h
partikül dağılımı
i lavt:si ile ınatrik.� in sertliğiı�ue rne ydan gele n dt· ğişinıler
honıojen gözükn1ektedir. Ç'ok ö n e nıl i oranda porozite
için ınikrosertlik ölçün1leri, ınalzemenin ınakro boyuttali
anla�ılınıştır. Bir kısını grafit partiküllt-ri
gözlenınediği
sertlik deği�irnlc:ri iı.;in İst> B riııe ll sertlik ülcünı yöntenli J
kullantln11�tır. ınall'enıelere 20
200 g yuk �üre ile uygulanarak yapılnıış v�
\1ikrosertlik sn
etrafında g ör ül en ve porozite gibi bir görünüın veren bölgelerin, nuınuneleı in p i.1 r b t ıl mas ı esnasında yüzeyden
•
ölç ümle ri
kopan graf11lerdcn k.a:ı naklandığına ınan1lnıaktadır.
100
\Al 7 (
I·L·tı
Etiııl 171-Si( ·-(;n.tit 1-Jibrit Mdnl .MaCriksli
1 nst1tüsü lh:ıg.ısı
Bılıınlcrı
Kuınpo.titltsrin
'1�t. 2 Sayı Clenııl1ll/ 2003)
-
-
t!r·etimi ve.·
A.M.At.akh. S.Aslan� H.Akbulut, C.IJind�&l
--
r
··
--
-
.
-
•
-
• •• • •
1
•
1 ' ,.
•
-�
,.
.
'
•
�.,· 1
..,
n '
lı
..
•
S· .
. ,'�
1
1 '
..
.
'
4
'
,
. . •
,.
• ,.
•
tl.
1$•
..
k
if
•
•
•
.
1 -·
- -....
•
ll
' ... .ı., ...
.
J on
..
.1
-
-
� lı . *" tr�l ';� J r1ı
. '
'
1
'
�
f
•
:au
· "' �
..
.
•
�
'
•
ıı... ....
..lliL.
_
,.:;-•
...,,
-
·-
'f
.. .
....
1 .. ·�
l
� "
· .�� . , ,./1
�- .. t1
•
•
..
.......
·'
�\i;:l� ..
,.
>
•
••
i
��.,.. . "• � f#l' i ',... .
1
tı;· '
...
,.
,
.. 1
\
•
)
,
(�
•
.
'
..
�
.
c· lL/
•
(
'lı'
l .,,·,
"
•
•
.
·' tt
�1
.
'
•
Mikroyapısi
�
•
. ....
•
.
•
r
•
t., ,. , ı f
.. 1
' t
.
.
takviyeh
Niıekinı bir c;ok ara�tırrrıada da bc·nzer yapılar
rapor edil nıi !;iti r 151.
göz]endiğ1
yüzey
yüksek
hüyütnıelerde
dejenere
ıS., � .i. .,, .....
-
tl er in
dü�ük
101J .
optik
�tm
•
..
n1ikroyapıları:
a)
sıvı-katı yüzey gerilinıi
bilg) sidir [7J.
ınatrık� arayüzey ilişkiJeriniıl daha iyi i.Uıla�ılabiln1t�i için yüksek büyütnıe h y a pılar ı n ine elenınesine gerek duyulmu�tur. �ekJ l 1, 2 ve 3 teki mikroyapılar (X
,.
-,,
V
Katı--sıvı yüzey geri}jnlin dü;;nıesinin çekirdekk�nıeyi koh.ıy la�tıracag1 c; ok ı yı bilinen tc nı c I bir nıalzeıh..:
verilınektL�dir. Matriks yapısındaki ö tektik S i krisıa llerinin deği�jırri ve partikül
inn:lendiğindc
ve duhc.ı
�
- ·
t
�
oluşturacak �(:kdde bınkınesine yan.hnıc-ı oln1aktadırlar.
�ekil l de konıpozit nıal:temelerin optik rııikroyap1ları daha
ulanı
.
•
, konıpo�:j
1
,.
Al
oluuk lan
primer
dendiritlerinirı
anltJ�ılnıaktadır.
Benzer
�ekil J de de grafit
inedip
den Sll(.lsıyla ���,)
�ekilde
çok önenılj an h.l!;i 1l nıaktadır.
ve
SiC partikülleri sırasıyia (j \'e S
harileri ile be1iıtıhrıi�]erdir. Cira1it ağırlık
ötektik Si kristallerinin Jr ko ı npoz i t malzernelerdc daha ince olJuklun görlihneh.kdir.. Bu durum Si('
ve
�/.5 ve lO dcf;i�intJcrin
a
L/u 2.)
ora nın
�·ıkmas1 jle ınikroyapıda rneydana
gelrnediKü
g.rafit
.-\ 1-S i ı Tıatri k sıni n1odifiye Ltmelenııuen ileri gelmcktedır. Bcn1.er d urunıl ar rnetal rnl.ltrikslı konıpozit nıah·.enıe le rin sıvı yönteml e ri ile i.iret ıln ıesi üzerine çalı!;)aıı <;ok sa y ı da ki ara�tırmacı tarafJndan da
111.2 SertJil\
bt'lirtilrniştjr l () J. Srvı i\.1 içerisinde asılı duran serc.nnık
n 1a k tad1r. �ekil 4 de rnatriks ala�uruna ilave edilen SiC' partiküllerinin sertl iği önen11i derecede aı1tJJ d ı ğı görülınektedir. MikrosenJik yönterrıi ile 102 Hv ola ra k ()]\·üleıı ınatrjks ala�ınıının sertliği t\ı 1 O Sj(' tak viyesi ile öne n ıli de rt·cede artrnaktnd ır. .1\rtan gra fit ağ,iTI ı k o ra nt
partikülleriııiıı
takvi ye esnasında
fazla rı
kalJ
heterojen
haki ed ir
ve
b unl a r
Matriks
ala�ı nu
vt>
koınpozit
nıulLernelere uygulanan
Brinc ll sertlik ve ınikrtJseı11ik ö<; lünı souu�·lan �e ki l ·+ de s un u l
katıla�1na
\·ekiıdekleyicj olarak davranıp sıvı
A l-·Si ala�ıınının katı p a r ti k ül l eri üzerinde daha düşük
•
J 07
l- r ı n ı 1 7 1 '\&( -( [li ,. fil Jlib rit 1ttu l bt rı'k\ı·1 .. h. U JJII I U .I: i l lt·t itı ( n1iınj \ t• fı•· r•• " " M ( SI ll \ . \ 1 . \ J 1 h. �. hall, tt. khulııt, r.Ui ııd al
ı �, ı SA l J l tı ı B ı l ı r ı ı l c ı ı J r ı � ı ı tu �u 1 Jt·ı g 7 l ' ılt, � Si.J) ı ( l l· ı n ı ı ı ı ı / _) oo,; ı
tJ
..
••
-
•
ı...
•
,
f •
•
...
•
•
1 • •
,.
/
"'! .....
:
,:
,/
.r
1
tf
" '
�
.,
"'* ,[.
\, � •
��
•
�
� � "" , .. ,� i··.,. cı � ·� " • '
•
,.
•
..
•
'
j'
ft
•
• .
.. '•
l
iıl }
:.
t: J.'
<
•
• '
-. �•
':i . ... . . .
•
, .,
t
,.,.
..
•
r
li- b ) . .......
•
'
'·
•
r·
"-i . ...
..
••
·· ., ' � .,.-'>' • • . "'
•
{...,
.
.
.,•
•
..
.
i
.
.... .�
·;·�
.
.\
.,..,
' ' '
.f
•
..
· ·>t ·
Ç
,
.
t
•
1
.
� ..
:
1\t
' '.."'
•
1
,t
·f
,(".J �.
'
•
• ..
1
•
\ ' ..• , •
.
i
•
..
.
•
•
•
.,..
•
� .
.
•
,. · tl
' •
.. ' •
,!'.
"1
� t:
-\ r<."J.-. •:;_,�,� •.
- . , - tl ' • � � '\
'
9 •
� ,� . . · � ,.... , ;;. L
• ,... ,. � �_ .,•..,.\, " l'.. . � ""' � ·.. - - - .. � . ... --- .! .·
-··
'
��
.. - --- ....
�
�
...,
-4
•
"
•
.
,.
�
..
\
•
-.
.
.,
... � .
·
------�-
..
J;
fuu . .... '._ ,.._ ,.4 .. O
.
. ..,_
1'
•
.
•
t.
•
,vı... i'?c ,-
.
".
•
"
.•.
. .
...
•
•1
•
'
#
.,
.. .
d)
r
,..
�ekil 3 . ET İ A I
1 7 1 � hac ıınce tYu 1 O SıC' v e g raflt part ıki.iJ t a k v j ye l ı k o n ıpoz i t k ri n yüksek büyütnıedeki ıniluoyapıları� a ) 0'u 2 . 5 g ı a fi1, h) u,�;, 5 grafit, c ) �{' 7. ) grutlt ve d ) <�,� 1 0 grc.J 1 1 t iJe
1 30
n ı i krosert l i k
gösternıe k t e d i r.
değ'-·rltT i
s ü r ek
li
bir
op
tı k
trendı
arlış
A ncak henzer d u nın1a Brinell seı11ik
ül�·ünıl eıinde ra \ ( } J n ı l a nıaı naktad ı r. ağır!. Grafit oranının ° o 2 . 5 iıL'<:1 ine �: ı k n ıası ı l e Hrmell se ı Ll ık değerle ı inde a/. nıık tar du da o l s a dü�nı<: gö7leıııııektedir.
__
1 20
ı: ...:ı .......
ı l (J
---
E 1./)
! )ökme de n u rlerdeki guıfi t u ı nıuhteınelen
1 00 o
-
90
t
xo ...,
-
·
"
7 .5
)
·
( ı r� 11t
ura ı
ı ı ('.'· u
B n ne 11
sert l iğin
benzer şek ı J de boşluk
gibi
di.i�mesine
lO
agır l ı k )
l)ığeı
laraftan
·
Şekil 4 . M at r i ks a i J �ınıı ve
ve
kotnpuz1 t l e r i n
rni k ro sert l ik
Bınell sert lik dl?ğerlerinin grufitin ağırlık oraı ıının b j r
fonksiyonu o la ı a k d ı: ğ i � i nı ı
,
yol
i\ I- S i C , konıpozitlerinde tcnni.l l genle �en1e katsayıları aras ı ndak i farkın yük�ek bjr�·ok olduğu ııeden yoğ,unluğuua di�lok as yoıı ara�t1 rm;.ıda kaıutlanmı�tır l � , 9 J . ( .iratit v e a JiiTninyunıun ttTnıal genleşeıne katsJyıları da farklı olduklanndan hu iki b i l eşenin de ila ·v'e dislokasyon ohışumuna yol Bu çalışmada A l - S i-SiC gra.tif açacakl a n a� ikardır. üç l ü b 1 1 e�cni söz konusu olduğundan, bu bileşenler arasındaki te 11 n a l genk�n1e katsay ı l an farkı, tane boyutu ine<: h ne si v e nıuhtl'ıneleıt teks tür o) uşumu yüksek nıa t r i k s sert li� i ne yol a\·ınaktadı r
a):nıaktadırhır.
·--fl-- I 3 S [ )
o
b i rer
gı a t i t l{?r
davrand ık l a r n tddıı,
JV
etk_i l.) i n e
.
_
ı ox
Etial 1 71 �SiC-Grafit Hibı·it Metal Matriksli
SAU Fen Biliınleri EnstitÜSÜ Dergisi 7 Ci lt, 2 Sayı (Temnıuz 2003)
A.l\ti.Azakh,
IV.
Üretimi ve Mikroyapıst S.Aslan, H.Akbulut, C.Bindal
Kompozitleri n
SONUÇLAR
KAYNAKLAR •
a) Hadınce % 1 O SiC paıti kül leri ilave edilmiş E'fiAL 1 7 1 alaşııruna ilave olarak sırasıyla, ağırl ı kç a % 2.5 -
5 - 7.5 ve 1 O oranında Cu kaplanıruş grafit partikülleri eklennıiş ve üretimler başarı ile gerçekleştirilmiştir. b) SiC
ve
grafıt
alaşımında
ETİAL
p artikülleri
homoj en olarak dağılını ş
171 ve
matriks
n1alzen1eler
nıakı·o porozitesiz olarak elde ediln1işlerdir. Matriks alaşııruna
ilave
dendi ritleri ni
part ikül le r
edilen
a-aluminyum
ve ötektik Si kristaller i ni modifiye edip
inceltmişlerdir. c) Mikro
yapıdak i
ve
SiC
gra fi tin
defoımasyon
kabiliyetine bağ l ı olarak
Si C lerin daha pürüzsüz bir
yüzeye
jse
ve
grafıtlerin
pürüzlü
bir
karakter
sergilediği gözlenmiştir. d) SiC ve grafit
ilaves i ile mikrosertli k değerleri sürekli
artar iken, Brinell sertlik değeri
kadar
artış,
artan
grafıt
0/o 2 ,5 giafit oramna
oranlarında
ise
düşme
göstermiştir.
1 . F RO YEN, L., VERLINDEN, B . , Altıminiun1 Matrix Conınposites
Materials,
TALAT
Lectures,
1 402,
www . google.com.
2. KAMA'T, S . V., HIRTH J . P . ve MEHRABIAN R. Mechanical Properties of P articulate Reinforced Aluminuru Matrix Composites", Acta Metallurgica et Materialia, Vol. 37, 2395-2402, 1 989.
3 . A S LAN,
S.,
Kompozitleriıı
AK BULUT,
H.,
Metal
Matrik.sli
(Jretim Yöntemleri, Metal Dünyası
,
Vol . 6 8 , 50-57, 1 999.
4. IP ,
S
W.,
SRIDAR,
R.,
'fOGlJRI,
J.
M.,
STEPHENSON, 1'. F., W ARNER, E . M., Wettability of Nickel Coated Graphite by Aluminum, Materials Sciencc and Eng1neering A, Vol. 244, 3 1 -3 8 , 1 998. 5 . ASTHA.NA, A . , Review, Reinforced Cast M etals : Part I : Solidification M icrostructure, J . M a terials Science, Vol. 3 3 , 1 67 9- 1 698, 1 99 8 . 6 . ROHATGI, P .K . , GUO R.Q., KESI-lAYARAN B .N . t "Cast Aluminium A1Ioy Fly Ash C omposites
",
Trans .
Tech. Publications, 1 995 . 7. ABBASlAN, R., HILL, R.E.R., Phys i cal Metallurgy Principles, Mc. Gaw Hill., London , 1 8 8, 1 99 1 . 8 . BECK,
T.,
LANG, K.
H.,
LOHE,
D.,
'"flıermal
mechanical fat i gue behaviour of c as t alunıinium alloy s for
eyl i nder
heads
reinforced
with
15
vol .%
d i scontinous Alz03 (Saffil) fibers . Materials Science and Eng i neering Vol. A3 1 9-32 1 , 662-666, 200 1 . 9 . WU, S . Q . , WEI, Z.S., TJONG, S . C . , The meclıanical and
therınal exp ansion behavior of an Al-Si alloy
composite reinforced with pota ss ium titanate \vhisker, Compo s i tes Science and Technology, Vol.
2880, 2000.
1 09
60, 2 873
-
c� 1
SAU Fen Bılinıleri Enstitüsü Dergısı 7 .Ci lt, 2.Sayı (Ternnıuz 2003)
Slny:ıllerinin 1 pOrnur •n ı Ozcrlnd n Taşmması ( ".'7 0\' R IP- etteSS7) (. T&lü� A. Demirkol ..
.
•
GSM SiNYALLERİNİN .IP OMURGASI İİZERiNI>E (SS7 OVER IP- NettcSS7) Çağatay Özet
Neftali
rfÜLÜ,
Aşkın
DEl\'IİI�KOI.,
- Bu çalışmada günümüzün en popüler nıobil
I.G l l� I Ş •
haberleşme sistemi olan GSM [1 l sisteminin, kendi
t
i 1 Jıaoerleşıne g id c ı e k gUnlük hayatımııda
öğeleri aras1ndaki en temel sinyalleşme sistemi olan
Günü1nürdc
numara 7 (SS7 [2) ) sinyallerinin, günümüzün en
etkisini h1sscttirirken, ı no bi 1 şebeke jşJctnıccileri de
yaygın iletim
g ı d e rJe ri azaltnıanın yollarını aran1aktadırlar. Günümüzün en
omurgast olan ve
tüm
(3] omurgası
birbirine bağlayan IP
bilgisayarları
dünyadaki
p opü ler
n ıob
mobı1
hc.ıbcrlcşıne .sistcnıi
o lan
mevcut
GSM'dc de ara
üzerinden taşınabilmesi için gerekli si stemin tasar11n1
bağ]antı harcanıalan �cbekc işletnıecilcri ıçin büyü k bir mali
ve gerçeklenınesi üzerinde çahş1lmtştır. Klasil\ SS7
yük olmaktadır. Bu nıasn1tlan az al t nuuı ın yollarından bi ri de
iletimine göre en büyül< faydası
klasik
olan
çok
düşül{ maliyeti
b u sistem sayesinde, dünyadaki b i r çok GSM bağlanti
şebekesi
ara
miktarda
tasarrufa
klasik 64
KB/sn 'lik
harcanıalarıııda
büyük
Aralarındaki
gideceklerdir. ara bağlantı
yerine,
bunun
üzerinde bir bağlantı hızı ile iki şebeke haberleşmiş olacaktır. Bu değişimierin etkisi abonelere fiyatlarda düşüş
ve
kalitesinde
servis
yükseliş
olarak
yansıyacaktır.
Anahtar Kelimeler- SS7, GS�, NetteSS7, IP Abstract- Signalling system number 7
(SS7)
which i s
the signalling system of todays most popular mobile
system GSM elements bas been studied in order to b e transferred over IP backbone commonication
•
which is the most pop u lar data communicaiton s ystem of today. The most iınportant part of the cost reduction transmission
against
metodology.
todays
Instead
SS7
ov er IP is
classic a l
of
SS7
classical 64
Kb/see interconnection, IP connection will provide cost reduction to GSM Operators so t h a t subscriber communication cost will be decreased and s ervice quality will be arised.
Key Words-
S S7,
GSM,
veri detışirn sr�tenılcn
etmekten geçnıcktcdır. Alternati flcri ınevcut sistemlere adapte edebilmek için ın c vc ut sisternlc a l t e rna ti f sisteın arasında iki yönlü çal1 şan bir sistenı geliştirip� me \ cu t sistemden gelen datayı altcn1atif sis t eıne altcnıati f sistern den gelen datayı da
ınevcut si stenıe aktaracak bir s is t eı n geliştitmektir. G elişti ri I en si stenıin çahşnıa es ne k 1 iğiu in yanında hızh, devamlı, k olay yönetilcbiJen ve taş1nabilir bir sistetn o l m ası gerek m ek t edir . Net1eSS7 sist enıi de, bu özelJikler gö.l önüne alınarak i ki şebeke arasnıda sağ] a n acak bi ı IP ara bağlantı sı sayesinde, GS!\1 SS7 si n yalleri nin daha hızh ve daha gü ven li aynı
zaınanda
daha az
bir
şekilde iletilmesini
GSM o p erat örleri arasındaki ara bağlantı nıasrafını arttıran en büyük etken operatör abonclerinin, başka ülkel e rde başka şebekcleıi kul lanarak d o l a ş1 m yapması aynı z aman d a bir operatör abonesinin diğer operatör abonesine sms göndern-ı es i dir. Hem uluslararası dola ş ım ın sağ]anın.:�J Dünyadaki
de iki şebeke operatörleri n in birbi rJ eri ne k1sa mesaj yollayabihneleri için i ki operatör arasında bir SS7 ara bağl an h s ı ohnası şartt ı r . Bu ara bağ1antı dünya üzerindeki belli SS7 s ağl ay1 c 1 lar tarafından yapıln1aktadır. Bu SS7 ara
hem
kendi leri ne bağh bir operatörden gelen mesajlan dün yad aki diğer operat ö rle re u1aştınrken, dünyadan kendilerine ge l en SS7 ınesC:Jjlannın da kendilerine bağh GSM operatörüne ulaştnmaktadn-lar. Bu yön temle GSM operatörü, kendi SS7 sağlayıcısına, her aldığı ve gönderdiği SS7 paketi başına belli bir ücret ödemekted1r.
bağlantı s ağlayı c ı lan, NetteSS7, IP
Ç.N. Tülü; Sakarya Ün i. Fen Bilimleri Enstitüsü Bilgisa yar ve Bilişim Müh. Bölümü, Sakarya, ctulu@maiJ.aria.com.tr
Üni.
a li ye t li
m
amaçlamaktadır.
NctteSS7 sistemi i]e iki
A.Demirkol; Sakarya
_yeri n e u1tcnıatiflerini tercih
Müh. Fak. Bilgisayar Müh. Bölümü Öğretim
Üyesi, Sakarya, askind@sakarya.edu.tr
operatör k end i
özel IP ara bağlantısı
ile v eya intemeti kullanarak haber1eşecek1erd1r. Bu sayede herh an g i lP ara bağl antı sağlayıcıya ödenen ücret SS7 ara bağlantısı sağlay1cıya çok daha azalacakttr. Bunda en büyük etken IP i le ti m sisteminin kullantınının kolay, ucuz ve çok
GSM Sinyallerinin IP
SAU Fen Bilımieri Enstitüsü Dcrgısi
7.Cilt. 2.Sayı tTemmuz 2003)
yaygın olmasıdır. Böyle bir sistem üzerinde i lk çahşmayı Nortel Netw or ks firması başlatmışln. Hala bir çok GSM ve IP taban lı te çhizat sağlayıcıları (Cisco, N o ki a Ericson gibi .. ) bu tür s i s temler üzerinde çalışmakta ve b öyle bir sisten1in geleceği n mobi1 haberleşmesine yön vereceğine
ı
0-112 1 5
IL NetteSS7
SİSTEMİNİN ANA
BiLEŞENLERİ VE
11.1 Sistemin Ana Bileşenleri
,
SS7 p ak et i her b1ri 64 KB/Sn olan toplan 30 kanal üzerinden taşınma ktadır. Fiziksel bir SS? iletim or tamı top la nı olarak 2 MB/Sn lik hıza s ahi ptir . SS7 paketi Bu katınanlan n
o luşnıaktadır.
ü s tünde
kullanıcı kısmı bulunınaktadır. Toplam üç katman ve bi r
kullanıcı kı srnı ndan o]u şan SS7 paketinin ku ll anı cı kısını çok
değişik
u yg u]ama la n
si stemi, SS7 pake ti kendisine geldiğinde SS7
si s t em de
bulunana
tablodan
p a keti
hangi
IP'ye
göndereceğin1 bulur. Eğer sisteme [p paketi içerisinde bir SS7 veıisi ge l iyorsa, sistem IP paketindeki sadece kullanıcı v eıi si ni alır ve GSM şe b e kesine ham SS7 paket ini gönderir. 11.2 Sistemin Çalışması
Sistem, GSM SS7 p a ket i elini IP pake ti ne çevn,p IP ortan1ına gö n d eri1k en IP ortamından gelen veri leri de ortamına SS7 alıp GSM çeviıip paketlerine göndeımektedir. Bu sebepten si stemin en temel ana bi le ş eni IP ve SS7 paketleridir. ·
1. NetteSS7 sistemindeki DCP-IP tablosu
paketi nin üçüncü k a tm an 1 nd aki DPC parametresinin d eğerine ahp,
ÇALIŞMA SİSTEMİ
katman lardan
NetteSS7
J
�
228. 122.1 32
-'-- -----·-
Tablo
,
inanılmaktadır.
1
Omur·gası Üzerinden Taşmması (SS7 OVER IP- �etteSS7) Ç.N. Tülü, A. Demirkol
destekleınektedir.
SS7
protokolün d e M essage Transfer Part (MTP) Kısmı [4], iki GSM s an t rali arasındaki mesajlaşman1n altyapısını oluşturuı ve üç k a tma ndan oluşur. Bıı altya pının en alt kıs m ı nd a fiziksel veri iletim ortamı olan Si gnalJing Data Lin k kısm1 bulunmaktadn. Bir üst katman olan Sigııaling Link Functions ise, sinyallerin diğer uç nokt aya lıatasız ileti mi ni (Error Detection and Correction) s a ğlar Üçüncü katman iki b öl ü md e n o lu şu r ; Signa ] ling Message H andling Böl üm ii, ah nan si nyal i n doğru ad rese ulaşması için gerekil yönle nd irme b i lg ilerini (ro uting information) içerir. Diğer bölüm S i gna l Ji ng Message Handling ise, sinyalleşmc network ünde ol u şabil ec ek proble nılere karşı, normal mesajın s on n oktaya u l a şt ı r ılnıas1 için gerekli konfigürasyon ve ik1ncil adres bi l gi l erin i tutar. U ser Part [ 5] kıs1n1nda ise iletilen me saj ı n uygulama U ygula n1 a ktsnıı (Appli ca tion Part) bulunınaktadır. kısını bir çok u ygu lam ayı banndınr. Bunl a r GSM için te 1 e fon ı çın sistemleri geli ş11 ri lmiş veya sab1 t uygulamalard ır.
GSM şebekesi ile l nt en1et şebekesi a rası na kurulacaktır. Si st eın hem SS7 mesaj l arını lP paketine çevirecek hem de IP pa ketini SS? paketine çevi rec e kt ir. Bu yüzden si st e mde hem SS7 ara yüzü [61 he1n de IP ara yüzü bulunacakt1r. SS7 ara yüzü, G SM şebekesindeki Gateway'e bağh olacaktır. Gateway' d en gel e cek SS7 paketleri S S7 arayüzü sayesinde sistemde IP paketine çevi re cektir. Sisteınde bunu gerçekleştirmek için bir uygulama programı çal ı şacaktır Sisteme gel en SS7 verisi önc el ik le sistetnde bir dosyay a aktarılacaktn. Bu dosyadaki bilgi program tarafınd a n okunup IP paket le ri halinde int ern et üzerinden karşı şebekedeki sis teme yo 1 1 anac akt lr. Karşı şebekedeki sisteın bu verileri alıp bir do syaya yazacaktır. Dosyadaki bu IP paket i sistemdeki uygulanıa prog ram tarafından SS7 pa ketin e çevrilecektir. Elde edilen SS7 verisi, SS7 arayüzü üzerinden şe bek eni n G atew ay' ine yoJianacaktır. Bu sayede SS7 paketi IP omu rg a sı üzerinden karşı şebekeye gö nderil mi ş olacaktır. Sistem,
,
.
.
Kaynak GSM Şebekesi
SS7 IP
IP
Omurgası
IP
paketini, SS7 içerisindeki bazı paranıctrelerc baka ra k doğru adrese ile ti r . IP pa ket i n in gö nderi Ice c ği si st emin fP adresi sistemde tu tu Jan bir tablo tarafından verilir. NetteSS7 si s temin e bu değerler önceden gir i11 r. Ta blo aş a ğı daki şeki1dedir. NetteSS7 aldığ1
Nette
SS?
Hedef
Nette SS7
SS7
�
GSI\1 Şebekesi
Ş ekil 1. NetteSS7 sisteminin genel görünümü
DPC ( Dest i n ati on code)
po int
IP Adresi GSM şebekeleri,
215.122.35.246
0-4454 0-5 ı 32
d i ğer bjr GSM şe bekesi ile veya sabit tel e fon şe be k e si i le Gate\vay'leıi üzerinden h ab erle şir. GSM Gatcway'lcr, şebe keyi bir çok dış ş ebeke ile SS7 üzer inde haberleştirir. N c tteSS7 sistemi jJe GSM ş e beke si ni n Gatcvvay'i ara s ınd a bir SS7 ara yüzü vardır. Gatcw ay ile
-
ı
ı 56.225.8.28
ııı
SAU Fen Bilin1leri EnstiHisO
7.Cilt, 2.Sayı
(Tenımuz 2003)
c ;sl\ 1 Sirı�·allt1rln in ll' ( )nınrgnsı ··ıerindcn Ta\mmau
Dergisi
( SS7 OVER IP-. ,ettc 7) c;.N. Tulü, A.Oemlrkol
en sistemindeki SS7 arayüzüne bağlıdır. Buradan gel i paketler SS7 ara yüzü tarafından oku�ı u ? s1 ste1� de� . ]er ı lg ı b tampon belleğe atılmaktadır. Taınrondakı � tarafından alın1p b ir IP paketi içerisine ycr1c�tınldıktcn sonra NetteSS7 sistetn inin IP ara yüzü i le 1 P on ıurg asın a gönd rilm ektedir. SS7 ara yüzü için belli fin1ıal .rı ara yuzu ürettiği SS7 ara yüzü kart1 kul1an1lmaktadır. için de bir ethernet kartı kullaı11n11 yeteri ı olacakt r. . yu/. ara IP ve lan kart yüz ara Sistemin yüküne göre, SS7
sı�ten1
�
� ��
�p
�
kartları sisteme ifade edilebilir. Bu durumd a NcttcSS7 alnıası sunucu bir güçlü daha sunucusunun gerekmektedir. Alternatif olara k trafik büyüklüğüne göre birden çok SS7 sistemi birbir1eıine a lt enıatif olarak
paralel çalıştın labi tir. III. SiSTEMDE
Sistemin
güvenli
GÜVENLİGiN olarak
çalışması
en
öncelikli
Şebekesi
nıl'�aJiaşına dunıınunda
bağlantt�ında ile
tılusaJ/ulusJdrJru�ı
karşı
bir
belli
karş1laşı lınaktadır. şebekesi
ş�bekenin
içerisinde
gidip
Fakut �lbl'kenin hari i bir GS�1 şebekesi lle
sinyallt:?ntesJ
ınaJiyct
Bir (jSf\�1 tırd
şebeke ile olan SS7 am
ht7
sorunu
ile
ş "'b ·k sinin başka bir GSf\1
bağlantısını
doltı�ını
vt:
gerektiren
(roarning)
ve
kı�u
durum, mesaj
servi�Jennın yerine getirılınesi içın gereklidiı.
pakctlcri,
roan1ing
için
gerekli
ınesajlaşmayı
iletilen ınesaj1ardır;
VLR)
G SM
l ocation Update Mesajı ..
a bonenin kendi abanesi olduğu ana GSM ş,eb ekcsi yJ e (I-I ome PLMN) [ 1] mesaj1aşarak abonenin ana şebekedeki veri tabanında (Horne Location Regiter- HLR) [8]
iııten1et
omurgasının k ullanılmasını daha da kolayl aştıracaktır.
GPRS
gelrneldedir.
nıcvcut
Bir GSM abonesinin ba,�ka b i r GSM şebekesine gittiğinde bulunduğu GSM şebekesinden servis alması için öncelikle Jocation update yapnıası gcrekınektedi r. Bu sayede bulunduğu şebekeden C.iSM servıslcrini al a bi l i r. Bu mesajla, aboneye servis verecek olan yerel santral (Visited Location Register
engeJlenmesi
eklenmesi
tünı
Çiinkü
IV.l
paketlerinin ahşverişi nıünıkündür. Fakat iki şebeke arasında GPRS Roaming mevcut değilse bizim önerimiz iki şebeke arasına özel bir IP bağlantısı sağlanmas1dır. Eğer bu bağlantı sağlanamazsa internet kullanJlabilir. fırewa11
2f\1D/s lık El Imkleri ü.teıindcn habeılc�ır. Bu haberleşnıenin USM operatörüne 1naJı) et açı sı ndan oluınlu ya dn olunısuı bir etkısi olmaz.
ve
Iki şebeke arastnda GPRS Roaming [ 1 OJ mevcut ise sağlanan IP ara b ağlantısı ile güvenli olarak JP
b ir
(}Si\1 ._ıhonclcrı
şebekede
taş1nmaktadır. Aşağıdalo nıesajlar sisternde en çok kullantlan
üzerinden sağlann1aktadır.
sisteme
sinyalleş,n1eyi sağlayatı sağlayan bir sistenıdir. Yerel bir
sayesınde, ıki GSM şe b e k esi a rasındaki tüm SS7 mesajlan
Operatörü ile dünyadaki diğer GSM operatörleri arasında IP ara bağlantısı GRX [ 1 O] (GPRS Roaınüıg Exchange)
açısından
arasındaki
öğeleri
(MAP) [4] böllinılinde ttışınn1aktild1r. Aynı şekilde roaming ile ilgili tiinı nıesajlaı birer MAP ıncsaj ıdır. :.JetteSS7 sistemi
bağlantısı ile bağlayan ve iki şebeke arasında GPRS Roaming'e olanak sağlayan bağlantının kullanılması güvenlik açtklannın ortadan kaldnacaktır. Bir GSM
açıklarının
c;. M
ktsa nıcsuj �L�rvisi de (SI\11S) SS7 paketinde bulunan SCC'P kaLn1anı içerisindeki MobiJc Application Part
güvenlik açıklann1n oluşm as1na neden olacaknr. Buna alternatif olarak düşünülen sisteın, iki GSM şebekesini JP
güvenlık
�hlt:nıitıdeki,
'LARI
sağlar. GSM
olarak Internet omurgası üzerinden gönderilmes1 bazı
mevcut
CiSM
,\ı 1 41. LA
KlJL.
sağlama sının yanında, roarning ilc ilişkili olarak iki operatör aboneleri arasındakı kısa nıcsnj aJışvcrişinin de yap1Jmasını
konulardan biıidir. Bu nedenle lP p ak e t lerini n direkt
Fakat
">S7.
SS7
SAGLANMASI
SİSTEI\lİN
1\'.
na ı(hın olu��ıı k� 30 ve a 1nd h17 B M 2 , da sın ara 7 SS tte . Ne tteSS7 bir El[4] linki bulunnıaktad1r. Bu E I lınkı Ne
[7],
bulunan tüm bilgilerini transfer eder. Bu sayede abonenin HLR'daki sürekli bilgileıi servis aldığı yerel santral olan VLR'a transfeı· edilmiş olur. Böylelikle VLR, abonenin ne:� . : .
Border
bir abone olduğunu, çağrı kısıtJamas1 oJup olmadığını, ne tür
Gateway
GS\1
yönlendirme, arayan numarayı data fax görebilme, servislerinden faydalanabi1!l1e, servisleıini ku] JaıHp GSM alabilme...) ne tür ku1lananıayacağını öğrenmiş olur. servislerini
(çağrı
IV.2 Authentication Onay Mesajı
GRX
GSM abonesin1n gerçekten Home PLMN'e ait olduğu ve onaylaınnış bir abone olduğu abonenİn sinıkartındaki bilgiler ve
Border
GPRS
Gateway
Şebekesi
IP
Şekil2. İki GPRS şebekesinin IP ara bağlantıst
parametrelerle, ana (Authentication Center
şebekedeki mevcut AUC) [9] deki
database b11gilerin
karşılaşt1n lmasıyla anlaşılır. Bu onayJan1a işlemine ait tüm bilgiler SS7 paketleri ile ik1 şebeke arasında gider gelir ve onaylama gerçekleşir.
ilc bağlanınası
112
E nstitü s ü
SAU Fen Bilimleri
7.Cilt. 2.Sayı (Temmuz 2003)
Mesaj
ıv .3 Kısa
GSM Sinyallerinin IP Ornurgas1 Üzerinden Taşmması
Dergisi
(SS7 OVER IP-
NctteSS7)
Ç.N. Tülü, A. Demirkol
üzerinden gönderilmiştir. M es aj l ann Aria şebekesinden ç1kışı
Servisi (SMS Service)
Aı;a
ile cevapl ann
şebekesine ulaşmas1 arasındaki za m a n
Ayn1 SS7 iletim hat tı üzerinden bir şebekenin abonesi
farkı ile iki ilet i m ortaınının hızlan karşılaştınln1ıştır. Tablo
başka bjr şebekenin abonesin e sms yol1 ar ve bu sms de
2,deki s on uç lar elde edilmiştir.
yine SS7 paketieti i le yollanu. Benzer şek ild e başka şebekeden ser v i s a1atı yani ul us l araras ı dolaşıın yapan bir
.
Mesaj Ti pi
GSM abanesi de kısa mesaj almak ve göndemıek için
(Byte)
aym SS7 i let i rn hattını kullanır. IV.4 GSM
Servislerinin
Aktivasyonu ve
Deaktivasyonu (Supplenıentary Service
Activation
kendi sine
kullanuna
atanını ş
ve ya
geçiımek
servisietini
ku I Janundan
olan
kullamnı
çıkannak
servislerini
GSI\1
h a1in deki için
kendi
ana
olduğ u
bağh
alm aya
başladığında,
HLR
otomatik
olarak
VLR adresini değ i ş t i ri r ve eski
abonen i n bul ıuı duğ u
ll O
ms
Update Mesajı
1 SS Byte
163 ms
l2l
ms
IIOBytc
130 ms
.108
ms
80 Byte
115 ms
88
Location
Mesajı
-
Roaming
Mesajı
Tablo 2. IP
ve
ms
SS7 sistemlerinin hızlannın karşılaştırılması
VI. SİSTEMİN AVANTAJ VE DEZAVANTAJLARı
Abone servis al d1 ğ1 VLR'dan ayrıhp farklı b i r V L R 'dan
servis
ms
�umber
IV.S HLR ve VLR Arasındaki Diğer Mesaj)ar
Ortarnı
135
Provide
HLR ile h ab erl eş nıesi gerekir, aynt şekilde bu haberleşme yine SS7 iletim hattı üzerinden bu paketlerin p ake tleri n in taşnımas1 ile olur. şebekesindeki
İletim
lP
120 Byte
SMS
GSM
iJetim Ortanıı
SS7
Authentication
Onax Mesajı
Deactivation) Abone
Gidiş Dönüş Süre Farkı
Büyüklüğü
VLR'daki tüm a bon e datasını Caneel Location l\1 e s aj 1 [4] ile siler. Aynı ş e ki lde uluslararast doJaşımdaki aboıı eye
Sisteınin perfoır-nansını olumlu ya da ol um s u z etkileyen bir çok faktör bulunmaktadır. Sistemin perfonuansını olumlu yö nd e etki leyen e kt enler şu şek ilde sıralatıabilir. •
GS1V1
şebekesi
arasında
özel
bir lP i1etiın hattı
k u rulmas ı IP paketlerinin i le ti m i normal SS7 lletimine ,
bir çağıı geldiğinde HLR abonenin servis aldığı VLR ile
,
göre daha hızlı olduğundan si stern i nonnalden da ha hız ll
temasa geçerek abcneye geçici dolaşıın numarası (MSRN
M obi le Subscri ber Ro anıing Nuınber) [ 4] atan masın1 sağlar ve VL,R, d an bu nunıarayı alarak ç a ğn nın kurulm a s 111 1 sağl ar. Bu ıı ıesaj 1n ismj P ro vi de R oaming
İki
hale getirecektir.
·
•
Number [4] nıesajıdır.
Bu mesajiann dı ş 1 n da GSM servislerinin kullanılmas1m sağlayan bir çok me s aj iki şebeke ara s 1 n dak i SS7 11etiın ,
,
hattt üzcıinden SS7 pa ketler i yle gerçekleşir. Bunlara en iyi ön1ek i se TN (h1telhgance Network) [ 4] öğelerinin de SS? üzerinden haberleşıneleridir ve sistemin kullanun alanını gen i ş l e t en en ön eml i örneklerden biıidi r.
•
GSM
şebekesinden TlM
ltalya GSM
şebekesine ç e ş i t li SS7 paketleri SS7 iletim ortamından gönderi lnliş, eşdeğer büyüklüğe s ahip lP pa k etl eri de şebekenin GPI�S
R o a min g için kurulan IP bağlantısı
Eğer GSM operatörü karşı o p e ratö Tle GPRS Roaming yapmışsa, k u rmas ı
IP b ağ l antıs ın ı GPRS Roaming ko1ay
heın
hem
de
çok çabuk
.
ara yüz bulunduğu için, GSM sisteminin di ğer IP tab an h sistemleri e bir arada çalışınası ve karşılıkh birli alışveıişi ve IP tabaııh os;vı servi s lerinin veıihnesi daha da kolayiaşmış olac aktn. Bu sayed e s i s te1n GSM i]e birçok lp sistemini n birlikte Sist enıd e
·
bir
SS7
,
çah şnıasını sağlayabilir. •
SS7 ara yüz kaıtının IP ara
yüz
kartt n a göre çok pahalı
olnı as1 , gerçekierne aşamasında bir ek yük getimıektedir. Fak at
sisteınin
ku1lan11n
aşamasındaki
sağlayacağı
tnaliyet düşüklüğü, başta meydana gelen maliyeti göz ard1 edecek büyüklüktedir.
Sistemin dezavantajlan şu şekild e sıralanabilir. •
Sisternde süreklilik çok önemli sürekli
] 13
,
ola ca k tır
V. SİSTEMİN PERFORi'\'IANSI
Test için Aria
şebekesi
anlaşması üzerinden
•
Sisten1in pe rfo11nan sın 1 test etmek için en iyi yönt�ın olarak aralannda coğrafik olarak ınesafe bulunan iki şebeke arasında çeşlth testler yapılmasıdır. Test olarak aynt bir şebeken d i ğe ri n e aynı senaryosu büyüklükteki IP paketleri nin ve SS7 p a k etl eıi ni n gönderi lınc s 1 ve bu paketiere karş ı ş eb ekenin verd iği cevapların önıek alınmas1 dır. Bu sayede iki il etim yöntenıi arasındaki hız farkı da o1taya çıkm ı ş ola c akt ır.
SS7 bağla11tısı kunnak iç i n bir SS7 sağlayıcı ile belli prosedürleıAle kontak kurup b ağiantı yı sağlayacağına direkt karşı o pera törl e IP bağlantıs1n1 sağlayacağı iç.in ara bağlantı sü rec i n i ortadan k aldıracak dolayısıyla zamandan kazanmı ş olacaktır. GSM
çalışması
için
gerek J i
olduğundan, sisteınin bir
çok
paraınetre
-
GSI\·1 Sin) �\llerin in 1 J,
SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi
7.Ci1t, 2.Sayı
(Temnıuz 2003)
()nıurgası U 1.rrln den Taşanmasa (S "7 OVLR IP- NetteSS7) Ç.N TOiü, A. Demirkol ..
·
düşünülme l i dir.
en
Bu parametrelerden
öncnılibi,
sisteınin parale1 çahştırılması ve güçiii sunucuların
sisteme yerleş t iı; Jmesidir. •
Eğer iki yoks a
operatör arasında özel
yani
i n te ın e t
sistem
1k1
b ir J P
bağlantısı
üzerinden
[9J
aç 1kl an
IP
ortaya çıkacaktır, sisteıne
internet
üzerinden yapılac ak sal dınJar
açıklar,
sjstemin
ca nlı
trafik
ve çeşitli
üzerinde
bir çok
testlerden geçirilmesini g erektirmektedir. •
Sistemin
birkaç
çıkınası,
internet
y ol1ardan
alternatif şebekesinde do la)'l
problemlerden
ortaya
i nternet e çıkabilecek
durnıasını
sistemin
engel1eyecektir.
VII. SONUÇ NetteSS7 sis teın i başlang1ç aşanıasında bi r çok e ks i kle re sahip görünse de kullandığı il et i n1 o rtamnun çok y ay g ı n ,
ve ucuz olmas1 sistemin dezavantajlarının kısa sürede ortadan kaldnılaeağına dair pek ç ok umut vermektedir.
Özellikle, IP ta ban h si stemleıin geliştiri hnesinde bir çok yatınm ve çahşma yapan b üyük şirketleıin,
te1ekonı
sektöründeki b ir çok s i stern i IP taban t ı yapma çabası, lP üzerinden SS7 sisteminin de kısa zamanda popülarite, kul1an1m
ve
büyük
ilerleme
sağlayacağını
göstermektedir. Sjstemin dezavantaj ları üzerine daha çok ç ahştna ve t es t yapı ]ması sistemi yakın zamanda büyük
GSM şirket le ri n in ilgisini çek er k on u nı a gel m e s i n e sebep olacaktır. Yapılan testierin de gösterdiği gibi sorunsuz çahşan bir
IP üzerinden SS7 sistemi, GSM Roaming, SMS ve IN plaifonnlannın haberleşmesinde geleceğin sistemi olma yolunda büyük yol alacağını gözler önüne seınıektedir.
KAYNAKLAR [1] Ericsson
Training
Book,
I(GSM S);fem
Servey",
S weden, 2001 [ 2] Uyless D. Black, "ISDN and SS7: A rclıİtectures for Digital Signaling Networks'', Prentice Hall, Newyork,
2000 [3] Corner D., "Internetworking with TCP/IP", Prentice Hal 1, Newyork, 2000
[4]
Training
S w eden 2001 Associatton, ( 1 O) (ISM Guideline". (]SMA, 2003
paketlerini dhp g öndereceklersc, bu sayede güvenl i çeşitli g üve n Ji k
Ericsson
Ericsson Tra1niııg Book "Signalling System Nu1nber ,
7", Sweden 2001
[5] Alcatel Trainin g Book "Principles of SS7", France, ,
1998 [6] Cisco Handbook, "Signal/ing Link InteTface Card
2611 and 2651", USA, 2002 Training Book, "GSM MSCIVLR [7] E1icsson Operations ", Swede n 2001 [8] Ericsson Train i ng Book, "GSlvf HLR Operations", S weden 2001 ,
1 14
Book,
'''GSA-1 AUC Operalions'',
"f111er
J>LA-IN GPRS Roaming
Hü(Tesel Sistemler L.Görkem, A. Fcrikoğlu
Bilimleri Enstitüsü Dergisi 7 Ci lt, 2.Sayı (Tenınıuz 2003) SAU Fen
HÜCRESEL SİSTEMLER GÖ KRE M, Abdullah FERİKOGLU
Levent
Özet- Bu
I.GİRİŞ
çalışmada, GSM'de hücre yapısı ve hücre
planJaınası incelenmiştir. Mobil telefon sistemlerinde haberleşmenin
küçül<
verilen
yapılacağı alanın hücre adı
alanlara
bölündüğü,
GSM
hücrelerinin
yerleşim bölgelerinin
planıanınasının göre yapıldığı
H ü cre
belirlenmiştir.
özeJiilderine planlamasını,
hücrenin şehir içinde ya da şehir dışında olmasın1n ve kapsanacak
bölgedeki
GSM
Hücresel
görülmüştür.
belirlediği
abone
sayısının sistenılerin
tasarianınasında fırek a nsın yeniden kullanım modeli
GSM'de
inceleıınıişt ir. jçin
arttırılması
verimliliğinin
sistem
kullanılan
yöntenıler
veriliniştir.
GSM ')de
yarıçapının
küçültülmesinin en geçerli
artırınada
hücre
yol
olduğu
tespit edilmiştir.
Anahtar
Kelittıeler
Hücre
-
Baz
istasyonlarının görevi, sinyalleri toplamak ve bir diğerine veya şebekeye gönderrnektir [2].
formüllerle
açıklanmış, değişik hücre yeniden kullanım modelleri verimliliği
Mobil telefon sistemlerinde, haberleşmenin yapılacağı alan hücre adı verilen küçük alanlara bö1ünmüştür. Her hücreni n merkezinde bir baz istasyonu bulunur. Mobil telefonlar haberleşınclerini baz istasyonu üzerinden yaparJar. Baz istasyonları birbir lerine bir ağ yapısı şek linde bağ lıdır [1].
Tasarımı,
kolaylığı sağlamak için bal peteği şeklinde olduğu varsayılır. İde a l bir hücre ise daire şeklindedir. Ancak pratikte, yeryüzüne ilişkin doğal gölgeler yüzünden bu dairesel hücreler aşağıdaki şekilde gösteri ldiği gibi daire biçinıinden farklıdır (Şekil 1 ). Hücrelerin tasanında
Frekans
Yeniden Kullanım Modeli
Abstı·act
This
Altıgen Hücreler
study ex am i ned the ce ll structure
and
the cell planııing in t he GSM nehvorks. In the nıobile -
telephonc systcms, divided
the
to
the communication
smail
areas
ralled
and
planning of the cells is structured according to
the the
spccifica tios of urban regi ons. In process of planning cells it is inıport.ant to determine whether the cells are should also be taken
into
GSM
u sers
account in the process of
planning cells. In th e design of cellular systcms, th e reusing model of frequencies \vas exaınined. The
mcthods used to increase efficiency of
GSM
systems
were explanied �·ith formulas and various c ell models were exanıined rcusing. 1'hc
from
the viewpoint
of
frequency
study resulted that the best way to
incrcasc GSM efticiency was to decrease the radius of the cells.
Key Words
-
The Cell Planning, The Reusing
Model
of Frcquencies L.Gökrcm� Sakarya Ün i versitesi Bilgisayar hğitimi.
Ferikoğlu; Sa ka rya Biigisayar F.ğıt inıi. A.
Fen
Bilimleri
ı
•
J
regions are
cells
inside or outside city. The number of
r
Enstitüsü, Elektronik
Üniversitesi Teknik Eğitim Fak u 1lcsi, Elektronik
�· -
Gerçek olmayan Şekil
lrleal
Gerçek
1. AJtıgen hücreler ve kapsama a1anlannın gerçek biçimleri
mobil telefondan gelen çağrı isteğinin ilgili kullanıcıya ulaştırılması bu ağ yapısı tarafından gerçek leştirilir. Baz istasyonlan i le Niobil Anahtarlama Merkezleri (MAM) ve Mobi l Anahtarlama Merkezleri kendi aralarında birbirleri ile ya kablolar yada yönlü radyo-linkleri ile bağlıdır. Mobil t ele fo nlada baz i st asy on ları arasındaki iletişim, elektromanyetik dalgalar yoluyla gerçekleştirilıncktedir. Hücresel yapı sayesinde aynı anda daha çok ku ll an ıcı haberieşebilir (Şekil 2). Herhangi bir
Mobil telefon sistenıleri içi11 dar bir frekans bandı tahsis edilmiştir. Aynı andaki telefon görüşme)eri için te)efon şebekesinin bazı kısırnlarında aynı frekanslar tekrar tekı·ar kullanılmaktadır. Bu sebeple sistem, bal peteği gibi birbirjoe bitişik hücrelerden meydana geln1ektedir. ller hiicrede düşük çıkış gücüne s ahip bir baz istasyonu
llücrcsf1 Sistemler
SAU Fen B11inı1eı·i Enstitü�li Dcıgısı 7.Ci1t,
2.Sayı (Temmu7 2003)
y
istasyonu
vardır ve bu baz ş ve alış yap ar. Bu sa ve r i r e tekrar d eği şik hücreled
LC;örkem,
dy
ra
o
boyutları
taşıyıcı ftekansında
ol nı ak tadır.
k aynı taşıyıcı _frekunsl�r ekr a r kullanılabıln1cktcdır t çok sayıda�� (Şekil 3). Ancak a ynı taşıyıcı frekans bırı ı lay do n da n ı ğ ı ] d n ı a l J u k n içi i ıes şn rü gö n efo tel i meydana diğerini etkilemekte ve t ek ra r kullanını giri�inı ce
ktiçtiltulnıü.)
A.l:crikoğlu
ğı rlık inn
azalıt lmış
a
ve
Yo�un trafik ...
gelmektedir.
1
\.
AL
--
gücün
sınırlandırılnıası
Hücreler
Hücresel
tra fi}.. ..
Ya yınl ana n
/�
Şekj] 2.
yoğun
ve
b elir 1i
bir
içinde
hücrelerden gelen düş ük
konışu
güçlü elektronıanyctik dalga 1a n n
dış ı nda
bölge
bu belirli bölgelerin
şekilde tasarlannuşnr. Bö lg ele r di linılennı..iş hücre]er olup, k apsa m alanı 120 dcree c yl e sınırland1rılmışı t r. Baz istasyonları) do1ayısıyla antcnJerı vadi kenarlarına ve
Yapı
ahnınaınası
için
hücı eler
d eğ i şi k
gökdelenlerin aralanna yerlcşt iriln1ektedir. Burada anten
ön emlid i r. D ı ğer t ara ftan çok küçük hücreler içi nde bir transit geçiş oluşmaktadır. Bu transit ortadan kaldtrn1ak ıçın şemsiye hüc er le r geçi şi tasarımı da
,
kullamlınaktadır (Şei k l5). Bir
A
Şekil
3.
hücre de
Frekans tekrar
kullanımı
y erleşim sahalan ndaki aynı anda
yoğun görüşme olan bölgelerde hücreler daha sık ve
Küçük artırmak
kullanılarak
ınümkündür.
bi rbirine komşu kullanılarak
Hü cre sayısı
k o nuşına
Yine
kullanılarak hücrelerin güç
dolay ı ıs yla kaynağı
mobil
sistemin
kapasitesini
artt ırıl arak
ve
h ü cr e le rde farklı taşıyıcı frekanslar
sağlanabi1nıektcdir.
hürrelerde
L_l__j
( Ş ekil 4 ) .
hücre) er
,
1 ile 7 frekans grupları
Diğer taraftan büyük daha k üçüktür
ntikı·o
y ayınl anan güçteki elektromanyetik dalgalard an güçlü elektromanyetik dalgalar ya y n ı 1 an ı r. Şemsiy� hücrede y a yınla n a n dalgaların taşıyıcı frekansı, mikro hücrelerde yayın ı a nan dalgaların taşıyıcı elektı-onıanyetik frekansından farklıdır. Böylece, bir mobil te nninal" yüksek hı zl a giderken, sistem tarafından şemsiye hücreye atanarak ş e beken i n yükü aza1tılabilir[3]. şemsiye
sırasında daha
için geniş şemsi ye hücre
verim
küçü k
hüc er le r
gerekli
besleıne
Düşük luzdaki trafik
için küçük mikro hücreler
se vi y el e ri düşük tutulınakta,
terminaller
azaltılmaktadır.
ayın
Yüksek h1zdaki trafik
için
Şekil 5. Mikro hücreler ve şemsi ye hücre
Böylece mobil terminallerin
ı 16
Hücresel Sistemler L.Görkem� A. Ferikoğlu
SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 7.Ci1t, 2.Sayı (Temmuz 2003)
ll.
HÜCRE TASARIMI
diğerine aktarılması zoıunluluğudur. Hücre boyutlarının olması
küçük coğrafi et ki alanı için gereke n kalite göz
bölgenin
Bu
Hücre
Hücresel
sistemlerin
tasarımları; hücrenin şekline, antene ve baz istasyontınun
frekansın
yeniden
önüne
alınmalıdır.
Eğer,
gücüne bağlı dır. istasyonu
nom i n al
tasanmdır.
yö n etmesiz
tasarlanıyorsa,
antenler
sayısı
tasarlanmasında,
kullanım
ilke
temel
ş ek il le ri dir
Frekansın
.
yen iden kullarunu coğrafi olara k farklı alarılan kapsayan
ile baz
istasyonlarının
baz
ak ta rm.aların
bu
artacağından sistem üzeri n deki yük de artacaktır.
Hücre tasarumnda, mobil ternıinallerin trafık yoğunluğu ve
durumunda,
aynı
etki
taşıyıcı
ü zerin de
frekans
kanallarının
radyo
alanlarında bulun an ve baz istasyonlarından yayınlanan
kullanımı olarak tanımlanmaktadır. Binlerce abonenin
olduğu
tek bir şehir alanında bulLuıduğu düşünülürse> sistem
elektron1anyetik dalgaJannın alan şiddeti aynı
bölgelerde bir sırura g ere k duyulmaz. Aynı işlem bir baz
ç ev re s indeki
istasyonu tekrarla n ırsa
hücre
t asarı mda ,
Ancak,
baz
istasyonu
altıg e n bir şekle dalgalar
ile .
yans ıyan
dalga lar
kanal
tanımlanabilir.
tahsisinin
Bu
ve
bununla
birlikte
sistemin
,
etkileyerek işaretini bozınaktadır. Bu, f rckansın tekrar
nornina]
ku llanım girişimidir.
Örne ğin
h ü cren in
baz
birindeki
hü credeki
şekl in de
sağlanmas1
aşan1alardan som·a
problemi
yeniden
frekansların
Aynı frekansta yayın yapan iki sist emde biri diğerini
ve ve
Frekansın t ekr a r kullanın1 modeli, frekans tahsisinin ve mantıkl ı
kullanılmas1
için
dalgaların
larırum dalgal an olabileceğinden büyük ö lçüd e arazi düzensiz yapılaşn1a göz önüne ah runalı dır. ,
artırnıak
geliştirilmesinin önemi de artmaktadır.
sahip olaca ktı r
elekttomanyetik
di rek t
yayımnıında
beş
kapasitesini
aynı fı e k ansı kullanan iki ·
etkilemektedir.
ile tişinli
yayını
istasyonunun
diğer
Bu yüzden,
bir
frekansın te krar kullan1m alanları diğerlerind en yeteı1i
bir mesafe il e ayrıln1a l ı dır.
hücre
tasarımı yapılabilir. fiücreseJ tasannıda, b a şlang ı çtak i ve
gelecekteki trafik dağ ılınu ele alınmalıdır. Hücrenin etki
Taşıyıcı gücün ün girişim gücüne o ranı (C/I), aluınıası
alanı, bölgenin
istenen
koordinatları, yüksekliği,
anten gibi
fa ktörler göz önüne a l ınarak zorunlu sınularnalara göre Bunlar için
yapılmalı dır.
s ayıs al
alıı1an
işa ret
istenn1eyen
düzeyine oran ı olarak tanınılamaktadır. Bu C/I oranı
n1obilin atıl ı k pozisyonuna bağlıd ır ; bozucu etkilerden ve ,
,
tasannı
düzeyinin
iş aret
tasarınılar
kullaıulmaktadır.
yerel
dağıtıcıların
ıniktarının,
farklı
olmasından
kaynaklanmaktadır.
tiplerinin,
şekillerinjn girişim
Yerel
1Iücre şekl i ve frekans plan ı, trafik hesaplamalarına
kaynaklarının
d ayanma leta ve başlangıçta değil, daha soma gelişme
duruml ar, antenin tipi, yönelticiliği ve yüksekliği gibi
s ahaları içinde oluşturuln1aktadır. Başlangıçtaki şebeke,
diğer f aktörler de,
trafiğin genişleınesine
etki etn1ek t edir (Şekil
uygun şekilde
planlanmalı dır.
miktarı,
sisten1
6).
bölgesel
yükseklikler
ve
içinde C/I oranının dağılımına
Trafiğin talebindeki gelişme önemli bir faktördür. Sayısal s is te mlerde
kanallanndaki bozulma sonucu zamanla
sembo11erin
C (dB)
darbelerle g önde ril en sembollerin,
,
darbe
şekillerine
k ayıp,
e klenme si
'1'
olarak
senıboI
cı·-�
girişimi denir.
� Q
Hücresel
sistemlerde
E1ektronıa ny etik z ayıflıyor kullanan
dalgalar
olsalar
yapabilmektedir.
bir
bile,
Bu
hücreler
kaçınılmazdır. Öyle
giıişim
problemi
kaynaktan uzak
yüzden,
ki, hücresel
taşıyıc ı
girişimin
arasında
ı
.,..
D (Mesafe)
ll
D (Mesafe)
vardu. Şekil 6. Taşıyıcı gücU -mesafe ve girişi nı gücü -1nesafe grafikleri
uzaklaştıkça
mesafelere
aynı
(dB) (Girişim gücü)
neticesinde ,
Bu na
algılanabilmektedir.
I
diğer
alıcıdaki örnekleyicinin senıbolü '1' y e rine 'O' veya 'O'
yerine
(Taşıyıcı gücü)
yayın frekansı
III.
olınası
K�NAL GİRİŞİMAZALTMA FAKTÖRÜ (K)
sistemler için girişim,
(D )
gürü l tüden daha ön eml i bir problemdir. Kalite, sabit
İki h ücre arası rrıinimun1 uzaklık
şebeke lerde iş aret gürültü
hücre girişimine göre belirle nn1ektedir. Mobil telefon
-
hücresel sistemlerde
(SIN)
ora n ı ile belirlenirken;
servis s i stemin de (C/I) oran1 18 dB için
taşıyıcı gücü-girişim gücü (C!J)
oranı ile belirlenmektedir.
hücre sa y ısı
boyut ları küçü]tü]mektedir. Ancak, bu duru m d a koınşu mesafe azalacak,
seviyesini n düşüıülmesi gerek ecektir
do layısıyl a
bir diğer dezav ant aj ı
Ds= 4,6R'djr.
(K), Ds
'nin fonk s iyonudur.
K'ya .
Ds
için, K=7 b u lunur. Yani, 7 hücreli bir gnıp aynı
=
hücre 4,6R
frekans
spektrunıunu paylaş a hilir (Şekil 7). Hücrelere ayrılan her iki bantta 395 ses kanalı v ardı r ve her hücre 57 kanallı
abonenin
sürek1i hareket halinde o lması durunıunda bir hücreden ,
paralel kanal
yen i d en kullanım k a ts ayı sı da den i lınek tedir
güç
.
Hücresel sistemlerin
,
Burada R, hücrenin ya rı ç apıdrr. Hücresel s istemlerd e
Abone yoğunluğunun yüksek
o lduğu ınetropol bölgelerde veriınİ artırmak üzere hücre hücreler arasındaki
5
ı 17
Ilikrcsel Sl�temltr L.Görkc:m, A. Ferikotlu
SAll Fen Bilımieri Enstitüstl Deıgü.;i 7 .Ci lt, 2.Sayı
(Tenınıuz 2003)
olabilir. Sistemin verinıliliğini art11mak iç in paralel kanal g iri şirn azaltnı.a faktöıii;
f3K
q s : :Ds IR= v .:ı l\.
;-
olarak tanımlann-ıaktadır.
K=7
,
qs=4.6
ı
()
() Rl( j , C?f... �,' C> D s 1 �-'> .... , c: \_/,
Şekil
\3
4
\
\
K=?
D�ı=O.S
Os
'
·1 ") -
'
)
-
\ )��) ı .) )ı 1
J
.:
'
K�
K-1
(�.6
4s=3,46
Rı=O.� R q�· ı :..4.6
7. Paralel kanal girişim a7altn1a faktörü
1
Bir hücresel mobil haberleş me sisteıninin verinıli i i ği ni artırmak
ıçın
Birincisi,
ge l enekse l
denklemi
altı
çeşitli
yö nteml er
yönten1dir.
kö şeli
için
hücre
kullanılmaktadır.
q s =Ds 1 R = ya zılmı ş tır.
J3K
Diğer
yönt eme göre si s t emin verimliliğini aıtırnıak içın q5 denklerrıinde
hücrenin
yarı çapını
(R)
�-
kü ç ültınek
lJS·· (1
qs=7.55 K 19
K -12
gerekınektedir. R, 1 km' den daha küçük alınırsa, bu tür
Şekil
hücrelere milao hücre adı verilmektedir. Birinci derece
yaklaşıkla R yarı çapı yarıya düşüıiilürse, sistenıin verimliliği 4 k a t artırılmış olmakt adır Bu yönteme göre
8.
Ocğişik
hi'ıcrc yeniden kuJJunım modelleri
,
Bu yönten1e göre radyo verimliliği, hücre içindeki kanal
.
verimlilik,
kilometTe-karede
kanal
sayısı
ile
sayısının tekrar kullanın1 faktörüne oranı;
ölçülmektedir . Bu yöntem analog veya sayısal sistemde kullamlabilir.
ın=
Şekıl 8'de
de ğ işi k
hücre ye ni den ku1lanırn
v erilnıiş t ir . Ds= 3,46R iç in K== 4, D5
Ds= 6R için I<.=
D
s
=
K
7,
---
--
ınodelleri
4,6R için K=
12 ve Ds= 7,55R için K=
Toplam ses k anal sayısı
ş ek l inde ifade edilmektedir. DenkleMden görüldüğü gibi,
19'dur[4].
K azaltılarak, radyo vcriınliliği (m) arttırılabilir. Hücre içindekj paralel kanalların girişin'li arttığı iç in 3
/R oran ı düş ürül erek hücre tekrar-kullanım faktörü
,
küçültülınektedir. Bu yönteme göre verimliliği artumak
veya 6 bölgeli hücre şekilleti kullanılarak D s uygun
için
değere çekilebilir. Başka bir deyişle, verilen girişi::'�
D s azaltıln1aktadır. Anca k R değişmemektedir.
Böyle ce
,
qs ==Ds 1 R
==
.J3K
,
oranı küçülecek ve hücre
göre
tekrar-kullanın1 faktörü azalacaktır. Ancak qs, i s teni l en
(C/I)s
oranının bir fonksiyonudur.
Örneğ in, 7
bulunur.
Frekans
D
s
değerini
sayısı 3 95 ise, bölge başına d üş en kanal sayısı;
te lcrar -kullamm
faktörü 7'den 3 'e dü şürü l dü ğü için, verimlilik
kullamlarak
3 bölgeli hücresel sis ternde K=7 ve toplam ses kanal
hücreli bir
bu sistemin verimliliği K=7 olan bir sistemin verimliliği karşılaştırılarak
bölgeleşıneler
küçültmek mümkündür.
s ist emin frekans tekrar-ku1lanın1 faktörü K=3 yapılırsa, ile
ç eşi tl i
395
7/3 = 2.33
-
7x3
k atı artmaktadır.
K= 4
=
19 (kanal/ bölge)
ıçin a]tı böl ge li hücresel s i s t e nrinde kanal sayısı; 395
-
4x6
=
16 (kanal 1 bölge)
şeklind e elde edilebilir.
118
Hikresel Sistemler
SAU Fen B1limleri Enstitüsü Dergisi 7 Ci l t 2.Sayt .
,
(Tenımuz 2003)
..
Her bölgede 3 hücre bulunmaktadır. Anten in hücrelere
Yukarıdaki son uç l ara göre, iki hücresel sistemin radyo
bakan yüzü d ikey olarak
verinililikleri
derecelik
arasuıda
bulunmaya c akt u.
fark
b üyük
düşü rrnektedi r. küçüHnıek ora nım
Bölgeleşıne,
Bu şekildek i bir
için pek
kanallarnı
yöntem
fazla kullanılmam aktadır.
sistemJerde bu
D5 /R
Tablo Frekans Guplao
yö ntem kanalın verimliliğini
antenlerle
sisteme 'yonca yaprağı
biçim i hücre
1.
1
FlffiKANS YENİDEN J(ULLANIM MODELİ
4/12 hücre nıodelinde kanallar
Aı Bı Cı
etkilen1ez.
IV.
şekilde
forn1u' adı verilmektedir.
küçültınek için yeni rnikro hücreler kullanılabilir.
K =3 olan
hücreler en yakın
ve
alacak
birini
düzenlenir ler; bu
etkinliğini q5 değerini
birbirinden b ağınısız 120' ş e r
bölümlere ayrılabilir
bölg el erd en
Daha fazla verünlilik elde etrne k için, hücrelerin alanlan küçültülmektedir.
Fcrikoğlu
L Görkem, A.
2
3
D1 A2
B2
4
6
7
8
9
18
19
20
21 22 23 24
31
32 33 34 35 35
5
13 14 15 16 17
I<Brallar
10 ll 12
frekans
25 26 27 2B 29
için kanal sayısını vermektedu. Toplan1 kanal sayısı (m)
37 33 39 40 41
42 43 44 45 46 47 48
yaklaşık
alt ı gen şeklindedir bir şekilde dağıtıldığı
Kullanılan
bütün
kanallann
(m)
say1sı
ve
gruplan nın sayısı (n) olmak üzere (m/n) or a n1 her gnıp
sabit olduğundan grup sayısın ın azaln1ası, grup başına kana] sayısını artıın1aktadır. Frekan s gruplarını azaltmak, her bölgede daha fazla trafiğe imkan vern1ektedir. Frekans gnıp larındaki a r tış ve ildnci kanalın yen iden kullanım nıesafesindeki azalnıa sistem i ç indeki C/I
Tünı.
Trafi ğ i n
akl ığı D
olup, Cil oran 1 uygun o larak kabul edilir.
=
homojen
.
boyutu, genellikle komşu iki bölge arasındaki 1nesafe olarak verilmektedir. Hücre yarı çapı R ( altıgenin bir kenanna eşittir). sektör hücreler kullanıldığ ında Hücre
kullanan yeniden uz
hücrelere
olarak
varsayılmaktadır.
oranını küçültmektedir.
Örneğin, 4 bölg ede 12 frekans grubu kulların1a nıodelinde y e niden kullanın1
hücreler
6K
bölgeden bölgeye uzakhğnı üçte biridir.
Alt ıg en hücreli sisten1de yöneltn1eli antenler kullamlarak sistem üç
anten, d iğer sektörlerin ve
gördüğü aynı
frekansı
ait kullanan
kanalından
g elen
girişimi
sektöre ayrılır. Dolayısıyla bir sektöre
tekrar
kullarnın
engellemektedir.
Ancak,
bu
iyileştirnıeye
karşılık
sisteınin kaldı r acağı abone sayısı kapasitesi azalmakta, vani ..
ortalama
bekleme s ür esi bir abone bir
Aı
V. Genelde
Şekil l O da 4/12
ana
Şekil 1 O. 4/ I 2
hücre
C ı- D ı
rnodeli için yeniden kullanını
b ölgede
bulunmaktadır.
bulunan bir araca
ye ni den k:ullanın1 n1odeli dir.
Bı
ınlkro-hücre
si
steıni 3
bölgede r olabi
alıcı ve Herhangi bir
lir .
vericiler, bölgede
servis edebilmek için, önce 800 MHz frekanslı hücre işareti ana bölgede nukı·o dalga v ey a optik i şare te dönüştürülınekte ve soma aracın bulunduğu bölgede t e kra r bu işaret 800 MHz frekanslı işarete düşüıülmektedir. Böylece, bu b ölgede bulunan nıobilc ana b öl g cde ymiş gibi servis verilnıiş olmaktadır.
'
verllnuştir. 4/ 12 hücre modeli , 4 bö lg e i ç inde 1 2 frekans
Aı
yeni
Mikro-hücre servisini yapan tüm radyo
hücre
için yeniden kullanılan frekans gnıpları
grubu kul lan aıı bir
bu
YENİ BiR HÜCRE SİS''fEMİ
Yeileri belli olan bu 3 bölge bir alan içinde sınırlıdır.
Şekil 9'da 4/12 hücre modeli veıilmiştir. 4/12 hücre n1odeli
istasyonunu kulJanmak
o l u şma ktad ı r . Bölgeler gerektiğinde 3 'ten fazla
Şekil 9. 4/12 hücre modeli
ınodelinde 48 kanal vardıJ (Tablo 1).
baz
Ortalama
o si steınin meşguJ olnı.a o l a s ıl ığıd ır. ,
istediğinde
aıtınaktadır.
bekleme süresi
frekans grupları
119
IIOcrt'Stl Si�temter t. .örkem, A. fi'erlkoğl u
SAU Fen Sılimieri EnsıitJsii Dergi�i 7.Cilt, 2.Sayı (Temmuz 2003)
1
Kenar
Bölge
\'I. S()
f\
1
Kenar
o \\
Bölge
ll
1\ \\\".. _;(1 n=---
G,_.,:l�-;� \ ""--, r/ -�f;7-)
ı
\
\
' ; a cv \ \� \(\ 1/
\
üc�·�
�
tas� ırı nu ıda, ve bo lg en ın co.grafi
1
1
/
ı
n1o?i1 etkı
)
J
Hlicıc�eJ
ı l --.
1
11<ılgc
ı
�t·çiri
1,
_tJ r . L ı \(.:ıki donamın 1..
L
-
Alıc.:ı 'h llere
ı
Merkez
n lanı ıle gerekli
haşlangıçtaki
kalite göz önüne şe beke trafiğin
�eki1dt= planlann1alıdır.
,
rn
.
4
kat arttığı bL�]irknıniştir.
R sahitken, Ds (hücreler
arası uzaklık) az�ltıldığında. s iste nı vcrinıliligmdc biiyük
ı
1 J
�
t ..n 1inal leri n trafik yoğunluğu
ob il haberleşıne sistenlinin verimliliğini aı1n ınal< için deri� ık yönteınl r kullanılır R (hücre yarıçapı ), y ar ı} a dii�iirüldliğünde sistemin verimliliğinin
1
o ��� ��-------Kenar Bölge
Şekil
I1
...
Ü/ellikle genişleınc�ine uygun
1
\
- --
alınn1alıdır.
1 1
\
..
lJ ..
bir farklı ll ğın o lına dıg ı tlsp it edi Inı iştir.
ı
Bölge
Frekans ı n ye ni d t; ıı ku Ilanını ınod�li, hücresel sistemlerin tasarınıtııda teınel ılkC'dır. 4/12 hücre nıodeli jçin frekaıısın yenıden kullanınu gösterilnıiş ve bu yöntemle bölge başına kanal sayı�ının arttınldığı bclirlerınUştir.
1 1 . Mikro hücresel mobil telefon servis sistemi
Alınan hücre işareti, d üşük gürültülü kuvvetlendiric iden geçirilerek istenilen seviyey e getirilebilir. Bu kuvvetlendiriciler ana bölgenin kenar kısırnlarında bulunmaktadır. Bu bölgelerde, freka n s dönüştürücüler, güç kuvvetlendiricileıi ve düşük-gürültülü ön Alınan ışaret bulunmaktadır. kuvvetlendiriciler kuvvedendirilerek mikrodalga veya optik işaret frekansına dönüş türül ür Bu el ektıonik donanın1 hafif ve küçük olduğundan n1ontajlan kolaydır .
'feknoloJi)eri ve El ektronik Araştııına ııstitüsü (B iL TEN). Elekh·omanyetik Da lg alar ve ınsan Sağlığı Sıkça So rula n Soıular ve Yanıtla�ı, 'l'ÜDİ'J'AK Matbaası,Ankara. 20-21(2001) (2] TELSJM. Basi1çc CJSM, TELSİM Dergısi, (Tenınruz
[l]TÜBil�AK
.
2000).
�
Bilgi
[3] Bayrakçı J-I.E.
lJydu ve Hüc resel Mobil Ilaherleşme Sisteınleri, Birsen Yayınevi, İstanbul. 201-208 (2002) [4] Lee, W.C.Y. Mobilc C�ellular Telecomnıunications Systenıs, McGraw-IIill. 5 1-55 ( 1989).
rv1ikro-hücre içinde hareket eden mobile bir işaret gönderildiğinde her kenar bölgesi bu işareti alır, frekansını mikrodalga veya optik olarak yükselterek ana bölgeye iletir. Ana bölgede işaretin frekansı düşürülmektedir ve burada 'bölge s eçicisi' vasıtasıyla işaretin en kuvvetli olduğu bölge seçi lmektedir (Şekil bölge mobilin baberleşmesini 1 1) . Bu seçilen sağlamaktadır. S onra ana b ölge hücre işareti, seçilen bölgeye gönderilmektedir. Seçilen uygun bölge, merkezden gelen hücre işaretini alır ve bu işaretin frekansı düşürülüp, kuvvetlendirilerek mobile gönderilir. Üç bölgenin alıcıla r ı aktif d uıumda olmasına rağmen, yalnız bir bölgenin vericisi kullanılmakta ve mobil biriıni i l e haberleşmeyi s ağlamaktadı r. Mobil, bir bölgeden başka bir b ölgeye geçtiğinde, k ana] frekanslan değişmektedir. Mobil biriminin konumuna göre merkezde bulunan bölge seçicisi, gönderilen işareti bir bölgeden d iğer b ölgeye kaydırmaktadır. Hücre içinde buluna n mobile bii anda tek bir bölge vericisi servis verınekte ve rnobilin geçişi herhangi bir sotun bölgeden bölgeye yaratınamaktadır. ,
120
•
Ikili Arama
SAU Fen Bllimleri Enstitüsü Dergis1 7 .Ci lt, 2.Sayı (Temmuz
2003)
Ağaçlarında Dü�ün1le-re
Htıh
Ulaşmak Için •
Bir Yöntem Ve Gerçeldenmesi I.Ateş, N.Yumuşak •
İKİLİ ARAMA AGAÇLARINDA DÜGÜMLERE HlZLI ULAŞMAK İÇİN BİR YÖNTEM VE GERÇEKLENMESİ Ihrahim
ATEŞ, Nejat YUMUŞAK
•
Özet-Bu ntakalede
arama ağaçları
üzerindeki işlemlerin daha hızlı yapılmasına yö nelik yöntemin
sözcükler
ve
sayılar
nasıl
için
kullanılabileceğine ve mevcut ağaç yapılarıyla (AVI.J,
RB Ağacı gibi) kaırşılaştırı1masına yer verilmiştir. Bu
amaçla bir bash t ablosu ve dengeli bir ikili arama
ağacı
kullanılmaktadar.
Veriye uygun
alt ağaçlar oluştuırul1113kta ve bu alt
olarak anlamlı ağaçlara bash
tablosu
yardınuyla ulaşılnıaktadır. Çok sayıdaki verileri n tek bir ağaçta t oplanıp bu büyük ağaçta işleın yapmaktansa alt ağaçlara bölerek daha az veri üzerinde işlem yapmak amaçlanmıştır. Bu şekilde veriler üzerindeld işlemler daha az eleman üzerinde
yapılmaktadır.
Bu
performansı
da
etkilemektedi r.
Analıtar kelbtıeler ağacı,
-
o lumlu
Ağaç veri yapısı, RB
yönde
ağacı, AVL
ağaçların perforınans karşılaştırmaları.
Abstract-In this study,
değeriyle tutar. Bu uygun olma yan bir yapıdır çünkü istenile n bir elarrıana uL a ş abilmek için O(n) adet t ar:ıma gerektirir Bu nedenle veriyi anahtanyla saklayabi]en ve bu sayed e daha hızlı bir erişinıe olanak veren yapılara ihtiyaç du yu lmaktadır. Bu tip yapılar il şkisel veri yapılan olarak isinılendirilirler. Bu tip yapılarda veıiler pozisyonlarına göre d eğil değerlerine göre güncellenirler. Öınek ol arak ağaç yap ıl an .
verilebilir[ J]. AVL (Adelson-Velskii ve Landis) ağacı dengelerınllş bir
to make process in the search trees. Also it a data structure using this method. It is
ikili arama ağacıd ır Ağac ın derinli ği O(logn) seklin de
method
proposed a
explained how th!s method is used for strings and
numbers.
lt
is
shown
performance
hetwcen other trees (like AVL,
and
Ardışıl veri yapıları, verileri
that
it is
nıakes easy is g ivc n
veri yapısı öneınlidir. Eğer yazılım büyük miktarda verilerle çahşıyorsa k ulland ığı veri yapısı dah a da önem taşımaktadır. Veri silme, v eri ekleme veya veriler üzerinde arama, sıralama işle ml eri ne kadaı hızb yapılabilirse yazılım o kadar etkin çalışu�. V eriyi yerleştirme a çısınd an veri yapıları ikiye ayrılırlar� Ardış ı l (sequence) ve ilişkili (associative)(3]. Bir yazılım için kulland ığı
bir yö ntem ve birleşik bir veri yapısı önerilmektedir.
Bu
ı. GİRİŞ
(Search Tree)
a blanced
lbinary
implement this data
RB tree)
search
stru c t ure
tree
.
It
.
comparison A bash tabi e are
used
to
i s builded the
catcgorized s ubtrees according to data. Has h table is
used to access data in the subtrees. It is aimed to
process above relatively little amount of data instead
of huge amount of data. In this way the nuınber of the process will be decrease.
It
will be g ood affect for tbc
progran1 performance.
Keywords-
.
ayaı·lanmaktadır. B unun anlamı sağ ve sol alt a ğaçlann ın
H.=:rhangi bir düğüme derinliğe sahip olmasıdır. bağlı alt ağaç ların yü kseklikleri arasındaki fark en fazla bir olmal ıdır. Ağacı dengeli kurmak i çin A vL ağacı kullanılırsa, ağaç üzerindeki ekleme, arama ve silme gibi işlemleri yapan algorit nıaların k armaşıkhğl O(logN) aynı
kadar olur[2].
ağacı her düğümü RED veya BLACK renk özeliği ne saltip özel bir ikili arama ağacıdır Ekleme hariç diğer ağaç iş lemle ri O(logn) zamanda yapılır. Herha ngi bir eleman e klendiğ ind e tün1 ağac ı n tekrar güncel1enn1esi gerekmektedir Çünkü bir eleman ekl endiğinde ağacın dengesi bozulmaktadır. Yeniden d en g el e n1e işi dönüşüm olarak bilinen basit bir değişiklikl e (rotation) sağlanmaktadır[ 1]. Red-Black
.
.
Tree Data Structures, RB Tree, A VL Tree,
Performance comparision of trees. I.Ateş;Bilgisayar
ve
Bilişiın Mühendisliği
Bölümü,
Fen
Bilimleri
Enstitüsü, Sakarya Üniversitesi, 54187 Esentepe Sakarya e-posta:ibrahimates@yahoo.com N.Yunıuşak;Bilgisayar MOhendisliği Bölümü, Muhendishk Fakultesi, Sakarya Üniversitesi, 54 ı 87 Esentepe Sakarya e-posta: nyumusak@sakarya .edu.tr
İkili Arama A�nçlnnudu l>Oğümlcrt' Ilaılı Ulaşmak i�in
SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dcrgısı 7.Cilt,
II.
Uiı· \'llntrm Ve GrrçekJcn mesi I.Att$, N.Yumuşak
2.Sayı (Temnıuz 2003)
•
bir adres yoksa bu sözcüğün ağaçta o]nıadığına k a ra r verilir. Aksi taktirde wl" alt ağacına dal lanı lır ve bu alt ağaçta aı anıa ya p ıln1 1 Ş ol ur
ÖNERİLEN YÖNTEM (SALI{IJ\1 \'ERİ YAPlSI)
Bu yön tem de
,
veri yapısı
o l ara
k bir hash tablosu
ve
Rl3
.
ikili arama ağacı b i r likte kullanılmaktadır. Hash t a b1 osu
bir durun1 ola n
için is tenme y e n
çatışnıa
RB ikili ağacında ay n ı sözcük aransaydı verinin ağaçta ol nıa n-ıas ı dunınnında hi 1 c t ii nı nğ,1cn1 bu sözcük için
( collision)
durumunun ver i le r i sıruflandım1ak için kullanılnıası söz
konusudur. Kullanılan bash fonksiyonu aynı
herhaııgi
Eğer
kategoriye
taraıu11ası
ait değerler için aynı indis değerini üretmektedir[4.J.
gcrckccckti.
ı A
13
OX6FOO
� lJl.L
-
------
ikili aran1a ağacın ı n özcllcştirilıniş bir şeklinde saklanır. Bu ağaç yapısında k ök tek elcnıanJıdır ve sadece
Veriler
hash tablosuyla
aras ı ndakj
ağaç
bağlantlyı
amacıyla kullanılmaktadır. Kök, ara ma
ağacına
26
y
z
NUI..L
ox
6
-------
sağ1aınak
bağl a n t ı J ı
liste yardınuy la bağlanmaktadır. Veri l er, te k bir
saklanmak yerine, an lamlı alt saklann1 akta dır . V eriler üzerinde
2'> -------
ağaçta
ağaçlara
bölünerek
herhangi
bir
A
i ş len1
yap ılmak istendiğinde, tüm ağ aç ye rin e v eri ni n a i t olduğu alt ağaç üzerinde işlemler yapılınaldır.
II.l. Sözcükler
İçin Gerçekierne
Sözcükler için bu yapı ku lla n ıldığın da
harf için hash t ablosunda bir kayıt
tablosuna yerleşim,
,
alfabedeki her
oluş turu lu r.
Hash
\ 1'
\
1
\ \ \ 1
1'
' ·" 1
\
H(x) =asciicode(x)-65;
bash fonksiy onu ya rd uruyla bulunan indis değerine b ağlı olarak yapılmaktadır. İn dis d eğeri hash tablosw1da, harfin hangi sırada ya zıldığını gösteren bir değerdir. Hash tablosunu n ikinci bölmesinde ise i lgi h alt ağacın kök
•.
•
ı •
elernamnın adre s i bulunmaktadır. Bu adres yardın11yla alt
z
ağa ç l ara dall anı l ı r.
Hash tablos u statik ola rak yaratılmaktadır. Sözcükler için
yaratılan haslı tablosunun birinci bölı nesi nde A 'dan Z,ye ,
kadar harfler yer almaktadır. Hash tablosunun ikinci bölmesinde ise bu harflerle ilgilı alt ağaç lann adresleri NULL bulunmaktadır. Başlangıçta adre s alanları, d eğ eri ni göstermektedirler.
1
Bir harfe ait her hang i bir katar eklenrnek i stendiğind e o
harfe ait alt ağaç olup olınadığına bakılır. Eğer varsa o
ağaca giderek eklenıe işlemi y ap ılır Aksi taktirde .
1 \
alt
Şekil
alt
ağaç için biı kök ya ratılır ve katar, bu alt ağaca eklenir.
Yaratılan kökün ad r es i hash tablosunda ilgili yere yazılır. Arama yapınak
için
ö n celikle
,
ilgili
bir
aram a
işlemine
oln1adığına karar
gerek
duyulmadan,
ele nıa nı n
o
1 1
/ \
tablosuyla alt ağaçlanı h e rh ang i
sözcüğün
\ ' \
/ 1
\
dallann1a.
biJ·
yardımcı
yöntem
�t�l�anılınadan RB ik il i aran1a ağacın d a veya herhangi bir ıkılı
araına
sözcüğü
düğün1
verilir. Aksi taktirde i lg ili alt ağaca
dallanarak aran1a işlemi
1. Hash
Bir
al t ağacın olup
olmadığına bakılır. Eğer alt ağaç yaratılnıarmşsa, başka
1
1
ağac ı n da
ı
a r aı say d ı z iya re t
,
saklanması
d urumund a "Train"
"T" haı-flne gelene kadar blı· çok
edilıniş
olacak
bu
da arama işJemini
yavaş lat:ınış olacaktı.
alt ağaçta yapılır.
Örnek o ]aı·�k 26000 elcnıanl ı dengel i bir arama ağac ı nda . he��angı bır eleınan ı n aranm a mali yeti yak laş ık olarak 15 tır. Buna karşın bu yönte mde "T" h ar fi ile başlayan elemanları n sayısı 1000 v a rsa y ıl ırsa aran1a mal iyeti yaklaşık olarak 1 O olur.
Öınek olarak "n·ain" sözcüğünü bu yapı da aradığımızı düşünelinı. Önc e lik le "T" harfinin hash tablosundaki indisi hash fonksiyonu yardınuyla bulunur. "T" h ar fm i n 1 9 'dur. H aslı tablosunun 19 uncu gözüne indis de ğeri gidilir. Adres gözünde bir adres olup olmadığ111a bakılır. ,
'
126
İkili
SAU Fen Bilim1er1 Enstitüsü Dergisi
7 .Cilt, 2.Say1
(Temmuz 2003)
1\ toplan1 elenıarı s ayısı ve Ni> i har fi
ile
başlayan
elemanların say ı s ı olmak üzere�
için Bir Yöntem Ve Gerçeklenınesi i.Ateş, N. Yumuşak
Arama Ağaçlannda Düğüınlerc Hızh Ulaşmak
\'erinin logaritma on tabanına g öre logaritması al ı n ı r ve sonuçtan küçük
çıkan
tamsayı d eğ eri indis
kabul
ve p ozitif s ay ı lar iç i n iki ayrı hash tablosu yaratmak uygun olacakt ı r. �egatif tamsayıların logaritması a l ı nma d a n önce n1ut lak değeri alınmalıdır. Ayrıca logaritma O tan ımsız olduğu için O sayı sına doğrudan O in d isi verilir.
edilir. Negati f
sözcüklerin hepsinin i harfi ile baş lamadığ ı varsayımına dayanarak aş ağ 1 dak i durum sözkonusudur�
ilk
.
.
için indi s olarak 2 üretecektir. ll O için de 2 üretmektedir. 1 000 için 3, 10000 içi n 4 ür e tme k ted ir Bu şekilde aralıkiara göre alt ağaç l ar üretilmektedir. o halde 1o alt ağacında nunimum ı o de ğe r i maksimuın 99 değeri bulunacaktır. l 000 alt ağacı nda ise minimun1 1 000 tnaksiınuın ise 9999 say ı sı Ornek olarak 100 sayısı
O halde, burada sunulan yöntemin, genellikle sıradan bir ikjli aranıa ağacından, daha iyi sonuç verdiği söylenebi1ir. rı. ı. Sayılar Için Gerçeldeme •
2
ı ı NULL
ox
10
bulunacaktıı·.
4
3
1000
100
OX3F26
NULL
.
----
Bir arama yapı laca ğ ı zaman bash tablosu yardımı yla ilgili olan alt ağaca dallanılır ve aranıa bu alt a ğaçt a Sayılar iç in üretilen bash tablosu dinamik yapılır. o lmakt ad ır. Gelen sa yılara bağ l ı olarak bash tab l os u
...
' ----
1 , 1
-----
'
oluşturul mak tadır.
III. ÖLÇÜMLER
lO
Beş farklı dosya
için üç veri yapısına ait, ağaç o luşttınna incelenmiştir. B irinci dosyada 25 .O1 O,
perfoıınanslar ı
dos yada 275.293, üçüncü dosyada 350.552, dördüncü d osya d a 550.551, beşinci dosyada ise 1 .1 O 1 .100 eleman bulunmaktadır. Şekil 3 \ün X ikinci
raka mlar
eksenindeki
1
1
1
/
1 \ ' \
1
/
sayıları
temsil etmektedi r
Ağaç Oluştunna Pe rfonna nslan 15 -
.
1
1 •
'
ı '
•
1000
o
1
AVL Salkım
-+-'J 2
3
Yeri
4
5
Sayısı
�----- --------- ----�
Şekıl 3
1 1
/ /
1
1
/
1
1
)eki!
1 1
1
1
2. Sayılar için alt
Sayılar için
1
bu
/ 1
\ ' \ \ \
ağaçlara dallanma. veri
yap ıs ın nı
Tablo 1 1
1
1 1 /
\ \ \ '
kullanılabilnıesi aşağıdaki gibi bir hash fonksiyonu kullanılabilir. J-f(x)-=floor (abs(logx))
.
Örneğin grafikte, 275.293 eleman bulunan dosya 1 ile 1 .1 O 1. 100 eleman bulunan dosya ise 5 ile gösterilmiştir.
' \ \ \
1'
bu
,
1
.
Ağaç oluşturma performansları. A.gaç o 1 uşturma ya ı. ış
Veri Sayısr
25.010
2 275.293
ıçın
3
4 550.551
5
127
350. 552
1. ı 0 1 .100
·ın
AVL
ö çüm d eğerleri.
RB
Salkım
O, 17
0 15
1,956
1,833
2,46
2,303
2,18
5,56
4,506
4,156
14,006
ı ı ,237
9, 1 24
O, 17 2, 17 3
,
t ll
'
•
f
rnstitlisti lkı!!l�l ieri Diliın SAli FGn 7 c ıtt, 2. Sn yı
( r�mınu; 200J >
r
ıl
kı ı ) ·ı •t q d ı ıı ü ç il ıt a i�leıninc c nı k k e n a m le e a c a Ağ (l( t (ıtı O ı ılı. :ı ) la � :ı h ıı e 'd 00 OOO 4'te göıiilmcktcdır. 1 . al',H, k . ıe ye k k e ıı ıa :n lt t' 0.000 adet 0 .0 0 1 e v 0 0 .0 0 0 .0 5 ıı ı ıı -;. t ıı ı k t' K ıı ı ı a ..,l ıı a m ır f( ıc [K'r yapılarının elenımı ekleıı _..
----
ı S,ıU ııu \\1
lc-Luın
nıu
\C
RB
rt)•tdUHl)tlll •
prılnınun' 40 -- - -- . ,_.._
c w
-
•
-
--
hclıı
-
30
.._.
c ro E ro N
20
•.
--"-·
10
f •
�-·-icr..� .-
1 ı
ı
�
• ..:ı ı
...
"
Şekil
4. Ağ<.ıca dcınan t.:kkıııc ıwrft>ı 111an�l&lrı
Tablo
c�lcmt.:\l' i§hın · " -
S ll
Elern�m
Ek ı c nı c Suyı�ı 1 00. 000
t"!,;llııı
-
AVI.
-
-
..-..
1.000.000
-
--
ı
-
ı 0.000.000
lll
'
1 (l
'
1)( ,.ı
Sema n Arama Perfonnansıan
1
ı
60
.
fıO �4 c (/)
...__.
..
...._ ........
-------
---
-----
-
.
1
..
0
c: ro
30
ro
20 .
E
.
--·--·
-
-
--
----
N
--
-
-
10 of1
3
4
l\ ra ma Sa yı s ı ---·--
S
-
·
Lleınan
Tablo 4. JJicnıan �
3
�-
a ra . ma
Pl'tlnıınan �da rı
arama�cı -
A ra m a S�yısı
1 0 0 .0 0 0
1.000.000
� 000 . 00 0
ı·ı·I S\ 1 1 1
ıı
. j �J} .... lt lt ı ı ( lJ ı \ �� .:. .
!\ VL
R trrıce
-
O, 42 ı
-
.
1 0.000.000
3, �C))
2( ),92
0,3J
--
---
ı4 g,037
-
111
1
U ll 1
•
2, 744
-
-
13,71
.......__ _
J2.öJ7
-----
c
tıb c
•
ll all, •
--
--
S:ılkı ın 0.1·ll 1.50c�2
7, 75}
1 · 1 01 .
ıu (
s ( Illi 1>
ısı
.\ll 1.
'
•
•
.ııd
ı 1
1 4
1
ı
\ppllld(IUU-.
1 lJ ı
�tr' h 1 t 11 r
.
"
.
lU
(
t\ tl h
1101 "IIAI·I·J·f. Sı: u\
tull
.uul
.
1
t •
1
.
s.rc•ı.
1 1 . (
( 1( )"
d(
•'
'
] Jf ' � .l\11\l,ıtı }CJl)f)
----
ı
•
ı J ,
arda aıaına işlcnıi y;:ıpılarak ağa,· yaptl.ırıtıııl elcuı.ıll ararna pcrfonnans lan ınce le n ın i ştir. ı -
c. < H K 1
\ 11.1 h ı
S,·l7.1
2X,7c,2
-
l'rcnta
1 ( C11llp.111\ ' Jl)t)fJ l h \\ 1 1 s
1l 11,7(1,., ()
l)�.!')
ı 4 ..� �/ ı
16,7:'\4
5.000.000
\.ıl�.
e-=
----
,
('JI'<>JtS(l
d\·geı'rr
1.000.0000, 5.000.000 ve 10.000.000 eleınan ı\ ın
2
,1
1 , 1 P.ar.at\.1 \ t\lllllh
1 RH
--
013,11
----
[ ·1
Şekil s·te ağa�· Ü!.erinde clellli.lll ararll�l ı�klJllllC ,\lt ölçüın değerleri gür(ilınektt·dir. 1 00.()1)()\kn ha� Id\ .tı.:k
1
\t\1
'
2.
J
..
__
Se k11 •
iu
\\c .k\ 00 ... ı � 1 ( ) 1< ı ) \' 1
ı.
4
Ic
1
#
J·kkrw s �ı v ı sı •
ı
3
1.
ı ı 1 1 ı 1 Bl 1 )(''rı, 'J1 nrnt"". P1 �liHıl\ 1 1
ı
3
ı
2
rls
1
,
•
o
1
(�C h )
•trık,ınr
,,
Illi
•
\Cfl
l\lclllllic,
nsJart Sernan EJ<Ieme Perforn1a
.
ll.
< n
"1 •• .
..
l
ıt ••
1r
�,
nt1u \
n
oı
1l 9i
İnce
SAL' Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi
7 Cilt,
2.Sayı (Temmuz 2003)
Kunı Oranmm Zeminierin
K1vam Limitlerine Etkisi
B.Soysal
İNCE KUM ORANININ ZEMİNLERİN KIV AM LİMİTLERİNE ETKİSİ Binnur SOYSAL
Özet
-
Bu
çalışmada;
l\1ithendisliğinde
Zemin
TS
1900/Nisan
Laboratuvar
1987
lnşaa t
Deneyleri'
nde
daneli, No:40 ele k altı zeminlere uygulanan kıvam l im it l e ri deneylerinde, No:40·200 elek arası ince kum
öngöıiilen ince da nelerin in
kıvam
limitlerine
yüksel{
etkileri
ve orta
r>lastisiteli killi zeminler üzerinde araştırılnuştır [1 ]. Birinci bölümde; bölümde;
değerler
kon uya
y a p ı J an
şe ki lle r
genel bir giriş
yapılmış olup,
iki n ci
çalışmalar ve elde ed ilen _ halinde verilmiştir. Uçüncü böl ümde; de n ey sel
deneysel çalışma so nu çJ a n göz önüne alınmıştır.
kelimeler li m i tl eri, Iik.it limit,
Anahtar
-
Zemin
sınıflandırması,
kil,
kıvam
pDastik limit, plastisite indisi
mekanik d avr an1şı hakkında çok hı7lı olarak
bir fikir
iyi
sağhıyabilnıektedir [2]. Uluslararası yaygın olarak kullanılan
L:scs sını n andırma sisteminde ve ülkemizde ku1lanılan TS 1500/A ralık 2000 İnşaat 1V1 ü hendis ) iğinde Zeminierin sın ıfl a nd ı r ılSı nı flandırı ln1ası Standardı' nda; zeminlerin mm: ında, dane dağı lunlan ile inc e daneli zeminlerde kıvaın 1 i mitleri değerleri k u llanılmaktadır [3 ,4]. ;cminlerın ve
kil
ve
kil
suyl a karışttrıldıklarmda sıvJdan, pl asti ğe
,
i çeren
yarı katı
katıya dönüştüğü andaki su içeriklerini ifade eder. İsveçli b i r
toprak bil iıncjsi
olan A. Atterberg ( 191 l) kil-su karı şımm1n bu
k ı v a md a k i değişikhğini
en az
o IL< o
SIVII.IK 1 N
ı
1
1
1
Wp
Ws IL== o
O<
Iı. <
..
WL )L l
I
lı.> 1
=
W(%)
Şekil ı. Kıvam limitleri
Likit 1imit, kil-su k a nş ı mmm sıvı halden plastiğe dönü ştüğü
andaki su muhtevasıdır [2]. Plastik 1i mit ise kil-su karışımının
olarak tanımlanır.
pl astisite indisi
bir dıl olarak düşüni.ileb11ir. Bir zemine atanabilecek birkaç harf veya sayı mühendise zeminin olası fizikseJ �zell ik le r i hatta
1. de gösterilen
llAi St! MllHT..
Sıvı
Plastik Katı
Zeminin plastik özellikler gösterdiği
Zeminler in sı nı flandı n ı ması ınühendisler arasında kullandan,
Ş el< iJ
Yan Katı
plastik bir katı olarak davrandığı en düşük su muhtevasıdır [5].
ı.GiRiş
K ı vaın lımitleri,
Katı
•
iki parametreyle tanımlamıştır.
konusu
Söz
bu
kıvanı
bu
limitl erinin
geçen
muhtevas i arahğı d a
tayini
standartlara bakJldığlnda (ASTMD-423 altına
su
,
için
kullanılan
TS 1900) No: 40 elek
hkit 1inıit ve p lastik limit
zenıin nuınunesine,
U.S.C.S ve TS 1500' e göre yapıl an sınıflandırma sisteminde ince daneli zeıninlerin en büyük boyuttı 80 mikron (No:200 elek) olarak belirlenmektedir. Buradan hare ke tle ince da nel l kil ve siltlere ait
deneylerinin yapıhnası öngörülmektedir. Ancak
,
bir özeJlik olan kıva rn limitleri deneyi nde, 1ncelenen numune
i çinde kaba daneli zemin
gru bu na giren ince kum (No:40-200
clek arası) daneJeri de bulunmaktadır. limi tl eri
deneyler i nin
ince
dane] i
Bu çelişkiden kıvam
zc.l1inlerin
özelliklerin i
gerçekçi bir şekilde yansıtmadığı düşüncesi doğmaktadır. Bu
düşünceden hareketle kıvam li mit l e r i deneylerine g:.en No:40-
200 clek
a
as ı ince kum malzemenin kıvam limitlerine etkisi
r
araştır ı 1n1ı ştır.
alt ve üst sınırı olan hk1t ve plastik li n1it d ct!cı !eridir. Bu sınır değerler zemin i n indeks ve nıckanik Bunlar plastisitenin
IJ.DENEYSEL ÇALIŞMA
._
�i;cllı�leri hakkında dolayh bilgi vermektedir.
Bu çalışmada: a.
Baytur
İnş.
sahasından
Taah.
A.Ş.
Adapazarı
örsclenmiş olarak
koyu k ahverengi kil numunesi b.
Sak arya
Üniversitesi
a] tnan,
Beşköprü
inşaat
yüksek plastisite li
,
E sent e pe
kampüsü havuz inşaatı
sahas ı n d an örselenmi ş olarak al ın an, orta plastisite}i açık kahverengi kil numunesi, c.
Adapazarı
Serd i van böl ges1 nden alınan kum nuınuncsi,
ol mak üzere üç çeşit zen1in numunesi kul lanıhnıştır.
11.1. Numunelerin HazırJanması
Bilimleri B. Soysal; Sakary::ı EnstitüsO, \1ulıenJı�liği Anabilim Dalı, Esentepe KampilsU, Sakarya Üniversitesi,
Fen
.
Inşaat
Kum danelerinin boyut ve miktarın ı n hkit JiırUt ve plastik liınit d eğerlerinin ölçünıü11deki etki s ini görrnek için, Serdivan bölgesinden alınan kum numunesi y ı kanıal ı olarak No:40- 1 00 (kuın I) ve No: l 00�200 (kum2) el ek arası malzeme şeklınde
in
SAU Fen Bilinıleri Enstitüsü Dergisi
7.Cilt,
2.Sayı (Tenımuz 2003)
hazırlann1ış ve 105 numunesi aynlnııştır.
Kum Oranımn Ztminltrin K1' un tlmitlrrlnt Etkisi
B.Soysal
oc etüvdc kurutularak iki ayrı ince kurn
cinsinin de likit linıit ve plac:;tık lım it köprü ve değerlerinin ölçümündek1 etkisini görnıek ıçi n Aeş SAÜ Kampüsünden alınan kil nun1unclcr 70 "C de ctih de na kurutulup ı ç indeki topaklar, daneleri n parçalanrııanıası dikkat edilerek u falanmış "e No.40. No·l 00, No:200 el e� İnce daneli
zemin
serisınden elenmiştir. Böylece No:40-1 00 elek arası (kum�), No:l00-200 elek arası (kum4) ve No:200 clek al tı kil \'C No· ı tl0n umune leri elde edi l mi şt i r Daha sonra No:40-l 00 .
kum nutnunclcri No:200 elekten yıkanarak içlerinde kalan kil danelerinden nrındırı 1mış ve l 05 °t' cLÜ\'<.k kurutulınuştur. Bu şekilde kil numuneler üç gruha ayrılınıştıı. 200 elek aı-ası
�l·kıl
11.2. Deney Progı·amı
2 Yiıl.'>L'� pl.ı,tı'\ttdılılm lıkıılunıa-ıruc kurnkntktornnı ili$kisi
Yukarıda an )atıldığı gibi ince dane h 7crnı n örnekleri ıçcrısı ne ince kuın d ane leri ağıri ıkça değı�i� farklı boyu t1ardak1
oranlarda kanştınlarak� Deney
A: No:200
Deney B: No:200
elek
altı
kil
clek
altı
kil
karışımları,
Deney C: No:200
elek
karış1mları,
Deney D: N o: 200
. ..
elek
altı altı
nunıunesi,
n u nıu ne s ı i 1 c
ku nı I
•
kil kil
nunıuncsi ilc
E:
•
..
kunı2
1
4' (1 :: •
f
nunıuncsi ile kunı3
1'
,,,
.
- -
-
1
......
ll
.. 1 '
ll'" 1 1
lt
karışunlan,
1
' ı
ı·l
'ı
' ı
ı
' ....ı ı ı 1 ..
No:200
,
\
ı ..., •• ..ı (lll"'\
lı)
1
,
.
4
q
f
+
•
..
� Yıı�,,·k pla ...
·---�---t--..;
•
.
10(1
"'
• .... ' •••
�<.�·:\ıl
t
1
11.3. Deneyierin Yapıınıası farklı karışın1 oranlarındaki nunıunelere, Sakarya Universitesi Geoteknik Laboratuvarında, TS 1900/Nisan 1987
ı
ı
........
•
� azırlanan
ı
ı (1>1 t•l ' lll tl�f· .... ıı., . . ..ıııH t.a' ı>
Ili
clek altı kil nunıunesi i le kunl4 olrnak üzere beş farklı grupta deney numune leri hazırlanınıştır. Deney
'
"
ıı�ıtc �ılıı
•.ı• '\%
ın
ı·�
pl. s tık lımtt-ınce kum kntktluanı ilişkisi
standardına uygun likit linlit (yedek metod-C'assagrandc ciha7ı) ve plastik 1 i mü deneyle ri yapılınıştı r. Deneyler sonucunda üzerinde
ince
kunı
elde
edilen
kıvaın
d anelerin in boyut
etkisinin, farki ı iki zen1in cinsi için; Likit Lin1it/Kun1 Katkı Oranı
o/o
Plastik Liınit/Kun1 Katkı Oranı
Şekil
3 ., Şekil 4.,
gösterilmiştir.
Şekil S.,
ve
'" ı
nıikta1larınd�tkı
o/o
Şek i l 6
,.
ıa fJ ı:ı
%
.
ve
:ı t.
2., Şcki17.' ch.3
sonuçlar
edilen
1
''
'"
Pl as ti s i te indisi/Kum Katkı OranJ bağıntıları çiziln1iştir. Elde
liınıtlcri değeıleri
Şek i l
.
ı·.
...._
;-
ı
..., •
•
:ı
1\ • •
,,
i'•
114 •• ı \
ı ... .. 1 \
...
ll
ı
�
;
ııt .. loll 114 .....
l\.q...... tf)f "'ııı1
,,
,, ,
\
u
ı> . •• . ... , \ ı '"'L'""•'tt•J • t \ 1 t •'
�<.·kil
I JO
ı
tl
L ' J••
l'ln f.,,..,ı 1 lll
"f 1 \ 1 1
�
...
•
•1
'1
1011
•l Yi\k�l·h pla,ıısııl·lı kılm J lastısıte ındi
110
ı-ınce
14U
lloll
i kurn katkı or�oı ilişkis
İnce Kun1 Oı·anının Zcminleı�in
SA U fen Bi Jimleri Enstitüsü Dergisi
�ı)
1
.ı>
r-.._.._ ..
..
.
-
ı
··
.
-·-
ı
..
B.Soysal
.. .
.. .
.
....
•
.
.
'
J�
. ...
.1 (. c
-
.
...... - . --i. . .
.
•
.
. ..
·
.
--
;o
_.,
-
-
-
--
-
-.. .J--
_;_ _
..
-
.
211
plastisite Sinıfını değiştirebilecek bir görüntü ortaya çı kmak tadır
r
�
Adapazarı
. .ı
1----t-
D H
ı ı
1
HO
4\l
40
--
··---ı-ı ---
j ; ı
·
T
r-
......
-
--·
--ı
J ıı
k i lde çok az, CI kilde daha etkili olduğu görülmüştür.
i--
J
. -= o � ıNı
� .,
\0
' '� u
OeNI:.V C ıwıo.ıı;v > ı
fikirler
-
:!
:
� fl
=-
1--
•
·�
ı ---'---ı
·-
-----·
•
lll
.
--
_
•
-- - �t
--r-..._....;;_ . .
� ��:.:_�_ =t f=;, ·-+t ;_ ---�-......
ı�
..
·---..
t - -
-
1
--
--4 .
·
-
_ -
·
ı -.,-1
, t
�
---
ı
..
-'
f
=-== =- '
.
f
-
! !
-
--·
ı
ve
--- -_;
elek
-
-
MO
60
-------
120
-·
--
-
r
.
ıı
.
... ..
·-
·�
.IS --
-
'
•
lli'.NE\ ll
�
DI:N ı;y (.'
-
·'
..
IJl,I'E'ı'
--
r
.
. . ... r .. . .. .
.
.
-
.
ı
n
"
-
-
--
"
!!
•ı
1•
1--·..
·
.
Dotru....l(llENE'' r>)
-r-=---,----,
l)o & rn-cul (OE J\ l! Y E)
-�
-=c... --r -
- ',1 �� ; . _ ;tı !- ı --- i- �
�E
l\
�r
---.
ıo
-
·
-
-
<
•1
-ı--
>
:ııı
-
--
--+- -
--
..__ -
--ı
�
-
-......
-
-
-
·-.
--
---. . t--
7.0rta plastisitelikilin p l astisite indisi·ince kum
ı
···
..
1
ı
ıı
prati kte
bu
yaklaşımı nokta
tek
deneyinin
alt 1na
geçen yine aynJ
ı
KAYNAKLAR
-
--
____
1
TS J 900
İ nşaat Mühendishğinde Zenıin Deney leri Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, 1987. [2] ÖNALP, A.� G e otekn ik Bilgisi I Çözümlü Problen1lerl e Birsen Y ay ıne v i s.95.84., İstanbul, Zeminler ve Mekani ği 2002. [3] Das. Braj a M., 'PrincipJes of Foundation Engineering' PWS [1]
:
_J
'
'
�
16!1
,
',
katkı oranı ilişki s i
Publjshing Company, Bostan, 1995. [4]
TS
1500
'
Mühendisliğinde
İnş aa t
Zeminierin
Sınıflandırılması' Türk Standartları Enstitüsü, Ankar�
SONUÇLAR
Bu çalışınada elde edilen deney
limit
miktarda
yeterli
gelmiş kil numunelerine yapıla n kıvam limitleri deney sonuç la rı aras1nda bir bağın tı çı kan labilir. Böylece ince danel i zerninJere ait kıvam h m i tleri değerlerinin p ratik olarak daha gerçekçi bir bi çi md e bulunabileceği düşünülmektedir.
--·---
-
-+--
--
ı ııı
likit
y ö reden
. . . !i
-----
--·
-1- l
AU
III.
..
��
-
olamaması
ile TS 1 9 0 0/ 1 987' ye göre, No:40 elek
------ı -----
1-.uuı K.�ıl.ı Oronı 'lo
Şekil
.
-·· --
l>o 11n•�.. ı (J)ENf:,'l)
Anc ak
numuneden
benzerlik oluşursa, bu eğrilerin eğinıine karşılık gelen bir katsayı
..
- r>•l/;f","' (I)ENI.Y ll)
r. "'
oranı ilişkisi
.. ı
-. .
mümkün
her
yapılabileceği gibi bir yaklaşımda bulunuJabilir. Bunun için ayn1 plastisite grubuna dahil aynı yö re den gelmi ş No:200 eJek altı kil nunıuneleri üzer i nde bu ç alı şmadaki gibi fa r k h bo yut ve miktardaki inc e kum oran 1 a n yla oluşturulan karışı ınlara, kıvanı li m itleri deneyleri y a pı lmalt ve deneyl er sonucu elde edilen kı vanı liınitlerindeki düşüş e ğrilerinde bir
160
.
I>ENI!Y 1:
-
uygulan an
yöntemiyle
,
.
140
Şeki16.0rta plastisiteh ki lin plastik limit-ince kum katkı
ı
zenıinlere
gelen
laboratuvara
zorlaştırmaktadır.
- · .
Kunı I(Dikı OrMı •,•
40
altı
bulunma sının
r ı ---, .ı -1-----+----ı � --+--+--+---+-411
limitlerinin
k ı va m linıitleri deney l e rinde No:40 ele ği n altına geçen No:40-200 elek arası ince kum ına l z e menin varlığ1, ince daneli zeminlere ait bu özelliğin pek g e rçekç i ölçülınediğjni düşündümıektedir. Bu nedenle kıvam 1i mitleri deneylerini n No: 200 el ek altı zeminlere daha gerçekçi o labile c eğj uygu1annıasıy1a sonu ç l an n düşünülmektedir. Ancak kıv a m lin1itleri tayini için y et erl i miktarda No:200 elek altı numune e ld e etmenin zor, zaman alıcı
t
Ouiıu.•ul (OF.NHY r) O"tru<ı&l (Or.NU' l)) Oojjı U>tıl {Ot:NI.Y F)
-
kıvam
,
·t.
- DaArv-.nf (ı>l:I'PY U)
�
veren
büyüktür.
f'ENI.V 1!
-
hakkında ço k kJsa doğru tah1nininin önenıi
fiziksel öze l J ik ve mekanik da vra n 1 şl an
16(1
140
No:40
-
CH
İnce daneli zemin1erin smıflandırtlması ile birlikte zenıinin olası
Şekil 5 Orta plastisitelikilin likit Jimit-ince kum katkı oranı ilişkisi
..
ka n ş ı mlar
Karış1mdaki kum boyut un un klvam limitlerine etkisi ise
--. ·
Kıını (ııtkı (Jnını��
•
ince kuml a
---------
tl()
ıoıı
ki lin
ö rneğinde
geçmektedir.
-
-
kil
.
!
..... -
. 1. 1
�
�
--
ı
'
alınan
.
sonucu zeıninin plastisitesi orta, düşük plastis i te sını fına geçmektedir SA Ü Kamp ü s alanmdan alınan oıta pl a st i site h kil nunıunesi de düşük plastisiteli sınıfına yapıl a n
_
c
��
--
.'
.
den
Beşköprü'
plastisitesinin y üksek plastisite! i olmasına karşılık
•
_,1-::::::.--:�
--'ı-·
fl.ıınıı:ı�lliH,NEY D) J'>o!nı<ıı1 ( l >tiNI.!Y !:)
�
-
'
-
J)o�rusııl (l)l!NI�Y (')
�
-
i
�-.,ı.
---
- OotruKııl ıını•JUY ll)
-·
.
.
.
·
....
,. ımNı;v m�Nf'Y nr.Nı:v
1
�
·---
•
.
:-=:-:-�
� --
1(1
·
·
---l-:-:-:• IJE N l!Y e
1
-.
-·
·.
..
_..
.. ..
.
._
-
�------
ı(
. --ı-
.
·�
': -!!
,
J.. . -j ı ----�· . - � - ,. . i . + - .. ' . 'J. � . . . r-- � · . .
.
·'�
·�
K1vaın Limitlerine Etkisi
(Temınuz 2003)
7.Cılt, 2.Sayı
2000.
SPANGLER, M. G., Soi ] Engineering', International Textbook� pp. 167-168, 1951. (6] GÜNDl)Z, Z.; 'Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi', Cilt 4, S a yı f-2, Mart-Eylül 2000. (5]
çlar ı incelendiğinde yüksek plastisite1i (Cl-I) ve orta plastisiteli (CI) ki11erde ince kunı oranı arttıkça, kıvam limitleri değ er1erin j n azald ı ğ ı ve bu düşüşe paraJ el olarak, i n c e daneiiierin gerçekte sah ip olduğu s onu
13 ı
'
Pt•nlcli
rgısı SAU Fen Bilınıleri I.:nsınu�u Dc 7 .Ci lt,
2 .Sayı (Ten� nı uz 2003)
_
(
.
di �dıi1 hMtlı Bi ı �� ll'Jlldt· 1' ı usa nd ll f'l·r·dl'lt•r, r h.oluul:.r
t·n;e'
•
dt
,
Kalınlıganın
lleği mesinin sınrkuH•rtl l>ağılımına Etkisi II.Kasap, i.Kolay
l!.. DE PERDE R Si Bi LI T A K İZ K SE İ EL V E Ç R ÇE İ PERDEL E LO V ER O K I�L R RD LA P� İN İN ES M İŞ G DE N NI GI LI lN KAL S Kİ ET U V II İ IL G DA I T E V UV K E SM E K Kİ ARASINDA -
Hüseyin KASAP,İsnıail Bu ça hşnıada ; deprenı etkisindeki konut ve iş yeri töründeki 8 katlı perdeli çcı·çeveli 4 tip yapımn, p erde kalınlığının değişmesiyle perde ve Özet
-
kolonlara
kesme
gelen
kuvvetlerinin
değişimi
incelenmişt ir. Kelimeler
perdeli
-
çerçeveli
perde kes i ti boyut Abstract -
Deprcın,
-
sistemler,
çer ç eve, perde, kesme
kuvveti,
In this study the aim is; during an
floor
8
witlı frame
-
share
wa1led, 4 type s of constructions total shear forces and clıanging of and
s hear
s hcar forces occurinon columns \vans
-·
changing
thickncss
are
researched
Key
yükler
. .
-
vb.) ıçın, yapı
sağJan ır. Yap ı taşıyıcı perde-çerçeve olnrak
n 1cydana geJcn
sistcnııniıı stabıl
ycterJi
elenıanları nın
olınası ve
dayanınldu o lınası ile
s isteını
çerçeve, perde
ve
scç llehiJir. (,'crçc\c veya perde
ya p ı la n yapılar, hafif ve orta şiddetli depremlerde yapıyı hasar gö rrne k ten konular. Ancak yapı laıda elaslık sınıdaı a�ıJınca süratle bu
Earthquake, frame, shear, shear
walled frame sys teıns, shear forces at the
floors,
choosen iron equipment
gider ler. Perde-çerçeve
yıkılnıa ya doğru ,
girer.
Bu
nedenle
yapını n
an i göçnıesi
önlenmiş oltu·. çerçeve
Bu da İsteni 1cn bir duruındur. Perde sisteınlerindc, yapı y ı kı lsa bile can kaybı
ihtimalinin
en
aza indirgcndiği açıktır.
Deprernin ya ygın
I. GİRİŞ
sistemindeki
hern sınırlı yatay öte lennıc göstcrııler, hen1 ekonomiktirJcr. raşıyıcı sistcnıi bu şekil de de düzenl enn " Uş yapılarda dcpren1 anında perde duvarların hasar gönnesinin a rdınd an çerçeve sisten1 y ap ı l a r
devreye Words
ç öknıelcrindcn
de ğı ş iıninckn, ı ne� net
s isteın olarak
oranları
earthquake, having
...
Bu durunı. yJpıyn et k i t•dt n diişcy yil klcr (öz ağırlık, kulJanlin yiiklcn, kar yiikii . . vb), yatay yükler (ıiizgar yiikii, deprL'rn yiikii, vb.) Vt digeı yükler (ısı
yapı .Anahtar
KOI t\. \'
bü şekilde
etkili
olduğu ülke topraklannıızda Ye deprem etkisi altındaki diğer ülkelerde yapılacak olan yapı la rı n deprem sırasında oluşan yatay etkiler altında kabul edilebilir sınırlar içerisinde d a vran ış gösternıesi gcreklidü. Ö7cllikle yüksek yapıl a rda heın y apı nı n ekonomik olmasııu heın de y ap tnuı en çok zorlanan alt s ağlamak katlarındaki taşıy1cı sisten1 b oyut l a rını n mimari ,
1 .ı. Probleınin Tanuru
,
,
Bir yap ı nın
ek o nomik
enıniyetli, estetik
ve
aşamasında
kullanını amacına
olması
üzerinde
projelendirme
için,
titizlikle
uygun ;
durulma sı
ve
ö neml i noktalar bulunmaktadır. Bu noktalar üzerinde yeterli tartışnıalar yapılmal ı ve karşıtaşılması esnasında muhtem el yapım problemierin yaşarunanıası için, en i nce detayına kadar tüın proje ihti ma1 ler dikkate al ı arak kararların tasarlanmalıdır .Bu aşamada alınacak yapının eınniyetinden maliye tine kadar bütününü s ağlamna s ı gereken
bakımdan aşırı büyük çıkması
nedeniyle perdeli
çerçeve]i taşıyı c ı sistenılcrin kullarunu zorunlu hale gelmiştir.
1.2. İlgili Çalışmalar
n
etkileyeceği
açıktır.
Projelendirme
aşamasında
Kasap H., YeJgin A
.
N ..,Özyurt
et k im esi esnasında kat kesme kuvvetlerinin
taşıyıcı
yapının emni yet i
arasındaki değişimini
,
Adapazarı
1. Kolay�
SA Ü İnşaat
Mü h. Bölün1ü
yapı
elemanları
perdel er
ve
düşey kolonlar
inceleyerek bırnun kat adedine ve katın yeri ne göre nasıl değiştiği araştırmışlardır. k abullerle sistemi per deli Yaptıkları t aşı y ı c ı çerçeveli
H. Kasap
Çal ışmalannda
yapıya etkiyen yatay yüklerin (deprem, rüzgar yii.kü)
yerine getirilmesi g e reke n en önemli husus şüphesiz
oln1alıdır.
M.Z.,
veya
boşluklu perdeli
kabul etınişler. Kat kirişlerinin
çerçeveli olarak
veya bağkirişlerinin
rijitliklerindeki de ğişinil de göz önüne a1ımşlardır.
SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi
Perdeli - Çerçcveli Sekiz Kath Bir Sistemde Perde Kahnhğının Değişmesinin
Perdeler ve Kolonlar Arasandaki Kesmekuvveti Dağılımına• Etkisi
7.Ciltt 2.Sayı (Temmuz 2003)
Akkaya
Y.,
etkiyen
H.Kasap, I.Kolay
Çalışmalarında
deprem
yükü
yatay
gibi
üst l endi ği
taşınmasında
perdelerin
önemli
yapıya
kuvvetlerinin
görev
üzerinde
durmuştur. Ayrıca perdelerin davranışında sadece
yükler in
yatay
etkili olmadığı k onusu inc elenmiş
,
depreın kuvvetlerine karşı perdelerde boyutlanduma
yapılarak
yapan
proje
,
ger eken
sağlanınası
mühendisler
R ij i tl ik,
kriterler,
H.,
Bıçakçr
Çalışmalarındaki
amaç
perd e l i - çerçeveli ve boşluklu pe rdeli - çerçeveh
sistemlerde
toplan1 perde
en
alanının kat
kesit
alanına oramnın değişiminin de p remden oluşan ve
katiara etkiyen kat kesme kuvvetlerinin perdeler ve çerçeveler
değiştiğinin ve en kesit alanındaki artışın etkisi
arasında hangi oranla
p e rde
açısından
toplam
dayaııını,
araştırılnnştır .
süneklik incelemrıiştir. Bazı perdeli sistemler de ele pe r d e
alınarak, soıunlar
dile
boyutlandırmasında
karşılaşılan
getirilmiş ve bunlarla
çe şitli
ilgili
sınıfa l ndırınalar yapılımştır.
Akyüocü V., Çalışınalannda p erde boyutlarının ve yerleri
sistemdeki
ve
katsayılan
perdeler
Çalışmalarında süneklik düzeyi yilksek ilg ili
ile
olan
s istemleri ele almış ve perd e en kesit boyutlannın
deği ş i mi ile perdeli çerçeveli ç er ç e veli olan yapılarda kat -
Gençay İ.,
farklı
bilgiler
veriln1iş,
deprem
ve boşluklu perdeli kesme
kuvvetietinin
perdelere ve kolonlara dağılınu araştırılmıştır.
yönetmeliğinin 7. bölünıünde betonaıme binalar i çin
depreme dayanıklı tasarım kuralları içerisinde yer
alan 7.6 da tanımlanınış olaıı süneklik d ü z eyi yüksek pe rdeler için şekil
momenti
hesabı
moment
tasarım
7.12 de verilen
ile ilgili araştırma
diyagramları arasında en
yapılrmş ve
uygun
yönetme lik tek i
neticesinde,
seçilmesi
eğilme olanın tasarım
eğilnıe momenti diyagramına alternatif sunulmaya çalışılımştır.
Bibioğlu etkiyen
1.3. Çalışnıanın Amaç ve Kapsamı Çalışmanın
yatay
yüklere
göre
hesabında
önceden
uygulanan yöntemler inceleıuniştir. Bu incelemede
etkisindeki konut ve
deprem
işyeri türundeki perdeli - çe rçe veli sistemlerde olan daha
yapılara
çok
yatay
yapının yatay
sağlayarak,
yük
taş1ma kapasitesi
yükl ere
karşı daha az
depl asman yapması ve yapı rij i ttiğini n arttırılınasına yönelik
C., Çalışınalarında çok katlı yapıların,
anıacı
sisteme dalıil edilen perdel erin sistemde
ka l ınlığının kolonlara
değişn1esiyle gelen
yapıda
perdelere
kuvv etl erı ni n
kesme
%
ve
olarak
değişiminin incelenmesidir.
bibioğlu' nun yaptığ ı kabuller şunlardır; Ele alınan
Çalış mada
yapı1arın
ve perde elemanlarından o luş tuğu kat döşeınelerinin lineer elastik malzemeden yapılmış düzlemler içerisinde sonsuz rijit olan ve bumlma yapmayan el ema n lardan
per de k al ınlıklan değiştiı·ilerek ( 25,30,35,40cm )
oluştuğu varsayılnuştu. Ayrıca çalışmada çerçeveli
perdelere
taşıyıcı
sisteınlerinin çerçeve ,
8 katlı, I tipi perdeli statik bir sistemde
olnı.ak üzere
4 ayrı statik proje incelennıiş ve aynı
statik ve dinanuk etkilere maruz kaldığı varsayılan bu sistemler arasında perd e kalın l ığı değişiminin ve
kolonlara
gelen
kesme
kuvveti
perde li sistemler ve depreme d ayanı klı yapı tasarınn
üzerindeki değişimi incelerınıiştir . Göz önüne alman
hakkında bil gi verilmiştir.
p roje l er de katlarda kolonlar kare
E.,
Ydnıaz
Çalışmalarında
1.
derece
deprem
bölgesin d e k:ullanım amacı konut ve işyeri türundeki al tı
,
ve aynı kesitlerde perde seçilmiştir. Projelerdeki ve kolonların yerleşi m şekilleri, perde kalınlığı 25 cm olmak üzere Şekil 1 .ı de verilmiştir.
o n katlı perdeli çerçeveli sistemlerde
seki�,
yatay yükler den oluşan kat kesnıe kuvvetlerinin
perde
ve
�[l "
kolonlara dağıhnn ve deprem etkisindeki
yapılarda kat neticesinde,
edi ve kolon boyut oranı değişimi kolonlardaki donatı alanı de ğişimi
••
<> 'J)
Q-_.ı
9�
A s lan baş H.� Çalışınalarında taşıyıcı sitem nıodeli
s
iste mle r d en
deprem bilgisayar
veya
boşluklu perdeli
mey dan a gel en çok katlı
kuvveti
altındaki
dinanlİk
ortamında yapılması iç in
bulunulmuş,
-
sistemlerde
uç
:�
ç e rç e veli
-. ı
yapılann
.
o o
hesabının
�
1
çalışrna1aJda kuvvet
ve
d inami k
kriterler
ise
s tadola
.'
j)(,
ll'
�
,
f
llll
:ı
ı •
.,.
nlı
1
_soo
Olll
programl a rı geliştirilmiştir.
133
Şekil
l.l.
Oll•
•
[ll�
•i lll�
lılU
'"
gtfj � l�
1>11
vv
soo
9
soo 2500
Taşıyıcı Sistemin Planda (25 c111 perde kalınhğı)
Yerleşimi
l>l4
ı�
'"
500
))��
_!jQQ_ -
ı-9
-Q
ı �1�
o
kullanılarak bulunmuştur ve çalışmanın sonucunda basıc dilinde yazılm1ş olan DINAN 1 ve DINAN 2
1
1)14
••
L
metodu
.
.
.'
;ıt
o.
;)�
..
;l. t
J)!.!
••
Ulo
IJ9
"
:su
..
ı ••
1-''•uı
Oil
.
..
.
defornıasyonların bulunmasında matris deptasman yöntemi,
l>J
••
500 ..
o
S:: ol jı
d olu
IJ!
soo •
' '
DI
Q-r-
araştırılrruştır.
olarak
soo "
·�
ad
?�CO soo
:f.
-Q
SAU Fen
Ensti:üsü Dergi�i
Bilimleri
7.CiJt, 2.Sayı (Tenımuz
1.4.
_
2003)
Çalışmada
Geçerli
önüne
alınan
s i stc n1ı n ın
3ın,
=
Eyl ü l 1997 Deprenı Yönetıı1cliği' ne uyularak ( İDE STATiK ) b i lgisay a r progrann kullanılmıştır. Sisternin katl ard a yat ay taşı yı cı l an olarak ortaya çıkan kirişlerin b oy ut lan dcpren1 yönetn1eliğinin ön gördü ğü ınininıum kiriş g en i ş1 iği bw 250 mm koşulu da göz önüne a l ı n arak 25i60 =
belirlenmiştir.
olar ak
1.
projelerdeki ya p ıl arın
bulun duğu
Göz
öniine
alınan
derec e d ep reın bölgelerinde
ve Z4 yere1 zetnin sın1 fına sahip
bölgede
inşa edildiği kabul e dil mişti r .
çerçeveler ile t aşı nd ığı, kull anım amaç l arının ko nu t
ve
yap ılar
t ip i nde ki
büro
o l duğu ,
yapı la r da
kullamlan malzetnelerin homojen, izo t rop ve l i neer ol duğu
e lastik
yap ılarda beton sınıfı olarak
bet onam 1e çeliği
olarak BÇ W
BS 20,
kul lanıldığı ka bul
edilnıiş ve kullanılan betonun mekanik özellikleri
1.1 de donatının rnekanik Tablo 1. 2 de veriinnştir.
Tablo
Tablo1.l.Betonun Yoğunluğu
YBA
Beton
2.5
BS 20
Karakteri s
Elastiste
Çcknıe
Basınç
Dayanımı
(gr/cm3)
Smıf1
ıçinde
kuşağı
yer
alan
taşıyıc ı sistenı uygunsuzluğu sebebiyle
yatay ylikleı bırçok yerde yapı göçmclerinc sebep
yüzden
ol mak tad n. B u
sic:;temlerinde yatay
yapı
yi.iklerin tıti7lik le hesap laıın1as ı ayrı bır önem taşır.
kendi ağırhğı başta ohnak ku\ vetleri k ı.ı rş ıl a ya rak bunları
Bir t a şıy ı cı s1c:;t�nıdcn
üze re
et kiyen
.
mesneılendiğı zcınirıe güven lı
bir şrkilde iletmes i
oln1asınm güve nh be klenır. '{ apının yanında ekonon1ik, kul lam nı an1ac1na uy gun çevre ile uy unıl u ve estetık olına k oşu J la rı da göz önüne a lına rak bu şaı1ların sağlannıası nda taştyıcı s ist eıni n bir engel oluşturn1aınasına ,..alış ıl ıualıdır. ,
Bina
taşıyıcı
türü yapıla ı ın
sistemleri üç gurupta
to p l ana b i hı . B ir inci gun1pta düşey yiiklcnn do�rudan ya ta y taş1yıcı c lcn1anlar olan plak ve e tk i diğ i kirişlerden oluşan döşeıncler, i k inci gurupla düşey taşıyıcı e leınanla r olan perde \e kolonlar, üçüncü
gurupta ise yükJcri zc nı i ne aktaran yapı eleınanlan ol an tcnıeller buhınur.Biı;nci gurupta y er alan döşerneler, dii şe y y ükler dışında yata y yükleri de perde ve kolonlara aktanrlar.
Ilesap
Basınç
ise
özellikleri
Mekanik Öze1lik1eri J(arakterist
sistenlin yıkılınasına
taşıyıcı
,
yatay ve düşey yükleri n perde ler ve
Sisteme etkiyen
bozacak
açn1a7hu·.Dcpreın
iilkenı.izdc
s t at i k
projelerin
analizinde
(cm)
y ol
olarak
111
d en ge "i ni
yapılnıadığı takdırele
aks
kuvv etl er öncntli hatal ar
sistenı seçilirken
Düşey yükler� ta�ıyıL·ı
Olan Va rsayıınlar
açı klı kları her iki y ön de sabit tutularak 5 Göz
Etki i II.Ka�ap, İ.Kolay
.
İncelenen projelerde kat yüks e k l iği hı..ıı
alınmış tı r .
<,·�,·�·e·veli St·kiı 1\;ıtlı Bir Shtt·rndt· Perde Kuhnlığuun O�işm �ı:; esi nın . t•snu� kU\'\'t'(i nağıhm l' O 1 (tfl 1 ur \rası ntJ a k ,. J'erdt: 1 l'l' \'(' L' ına
Modülü
Dayanımı
Dayannnı
fed
Ec
t�ık
fe k (N/rnm2)
(N/mm2)
(N/nırn2)
20
13
1.6
(N/mm:>) 28500
İkinci gurup c l en1a nla r o lan ko l o n lar ve per de l erin
d av ra nı ş ları fark h dır. P erdel er büyük atalet n1omentlcri ile k ol on l ara göre daha rij it lerd i r. Perdelerin yer d e ğişt i rm e I erin sınırlandınlnıasında daha et ki li bir elcnıan olnı.alarına k a şı lık kolonlar ise daha sünek bir d avr an ış scrgilcr1cr.Sonuç olarak altında
yük
r
yükse kl iği fazla a lınayan bina larda, daha sünek bir Tablo
1.2.
Yoğunluğu
Çelik
Ys
Sınıfı
Dayanımı
(gr/cm3)
BÇlli
Karakteris Akma
Hesap 0 ayan ı m ı
f,
Çekme
Dayanıını fytk
Elastiste Modülü
Es
f.yk
(N 1mm2)
(N/mın2)
(N/mm2)
420
365
500
200000
(N/mmı)
7.85
J
� )
çerçevelerİlı tcrcıh edilinesi g e rektiği bwıa k arşılık ,
yatay yü kl e rde n n1eydana
g e l en
TAŞlYlCI SİSTEMLER
d oğal
ve
yapay
yülderin
etkisi altında
s tab il kalabiltneli, da yanı nı ve işl evse l l ik şartl a rın ı zorlamadan bu yükleri ze m ine aktarabilmeliclir. Öncelikle
üzerine
yapı,
bir
bütün
etkiyebilec.ek
olarak
düşünülmeli,
zorlamalara
uygun
bir
geonıetiiye sahip olmalıdır. Bir taş ıyı cı sistem genel olarak,
düşey
ve
ya ta y
yükler
t ar afı ndan
zorlanmaktadır. Y apı üzerinde sürekli b ul unan öz ve
b ölün1ünü meyda na g e ti r irler. Ancak, taşıyıcı sistem seç il i rke n düşey yüklerle birlikte yatay yüklerinde düşünülınesi
ölü
yükler,
düşey
yüklerin
ö ne mli
gereklidir.
134
d eğiş tn İ nelerin
binal arda sist eml erin
ıse sağladıkları ri j it likde n d o l ayı perdeli kullanılması gerekir. ve
perdeler
Ço ğun lukla
birlikte
sağlanır.Bu
sistemlerde kolon taşıyıcıları
kullanılır.Düşey
sistenılcrde, tünel kalıp
kullanılarak üre t iın de hız kullanılmalan
Her yapı,
yc.J
�ınırland1rılınasının s oru n olduğu yüksek
yalnız per d el er de n ol uşa n
II. BETONARME
ol uşa n
kolonlardan
olduklanndan
sistem
Donatının Mekanik Özellikleri
sistemlerin
ha1i11de
ve
kalıptan ekonomi
toplu
k on utl ard a
getirdikleri
ek
ma1i
yükün1lülükler de göz ön ü ne alınmalıdır.
II
.1.
ÇerçeveJi Taşıy1cı Sistemler
K�lon ve kiriş - d ö ş�me sistenlinin yapıya s ün e klik . şe k ılde ır dökümlü ( monolitik ) yapım aglayacak � ıl e çerçeve a dı venlen taşıyıcı sisten1 elde ed illr.
?
yüklerin kiriş, döşeme - kolon sa� e�ind� taşırunasını sünekl iği sağl a r. Y apılan kabull erde kınşlerı bağlayan k o l on ları n kütle siz
Çerçeve
ol d
�l arı
yatay
.
ve
ya pının
sevıyelerınde t o p lu
kat
kütle1erinin
olarak bulunduğu
döşeme
varsayıhr.
Perdeli - Çerçeveli Sekiz Katlı Bir Sistemde Perde Kalınlığının Değişmesinin
SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 7.Cilt, 2.Sayı
Perdeler ve Kolonlar Arasındaki Kesmekuvveti Dağıhmma Etkisi
(Temmuz 2003)
H.Kasap, i.Kolay
11.2. Perdeli Taşıyıcı Sistemler
h>
tek ba şlarına düşünüldüğü
Perdeler
zaman yatay
[
[ 15 + ( 2 O 1 m ) ] ]
f. sn 1
*
[ 1 - ( Cl 1 4) ] ( 1) s
bağıntısı ile bulunmuştur.
yükler altında bir konsol kiriş gibi davrandıklan halde, taşıyıcı sis te m içerisinde bağ kirişleri veya bu işlevi yapan d öşeme elemanı etkileşimi ile moment diyagramları kon solunkinden farklılık gösterir ve böylece p erd enin yana] burkul ma tehlikesi de azal t ıl ır. Perdeler yatay yilidere karşı rijitliklerinin fazla olması nede niyle önemli eğilme momentlerini taşıdıkları halde, dü ş ey yük le rden gelen noımal
d aha som·a g erek l i kolon kesit
S istemler de
alanı
tespit e dilirken döşeme ağırlığı, kiriş yükleri, kolon
ve perde a ğ ırlıkl arı ve üst katlard an gelen yükler göz
önüne alınmış ve kaiakteristik k o lon yükü ;
Karakteristik Kolon yükü +
Kiriş yükü yük ler
kuvvetleri biiyük değildir.
D öş eme den gelen yük+ K o lon ağırlığı -t Üst katlardan gelen =
.
(2)
bağıntısı ile bulunur .
11.3. Perdeli - Çerçeveli Taşıyıcı Sistemler
Kolonun boyutunu b eli rleyen
Dünya nüfusunun günden güne artmasına karşılık yaşanabilir alanların sınırlı o lmasından dolayı, yüksek yapıl a r ın yapılnıası zor unlu hale gelmiştir. Kolonlardan meydana gelen sistemlerde
üzerlerine
d üşen
eksenel
normal
Nd : (GK)
t emelle ri
sönümlenı.eleri
değiştirmelerin
bilirler. İşte
kolonlar
gereği
arayıcılığıyla zemine aktararak ve edilebilir yer ka bul sağ lanmas ı nda yeterli alnıaya
noktada
devreye
kullanılmaları gündeme
p er de l erle
birhkte
gelir p erdel e r ise rijitlikleri
ı
Göz
alınan
Kat m ı
yatay
yüklere
sistemlerdeki
a ş a ğ ıda ki
şekilde
(Nd/ ( 0.50 fck))
(4)
3.1 'de verilmiştir.
karşı
R
7
6
5
4
3
yiliderin
kabullerinde ve döşeme k al ınlığı kiriş boyutl ar ı ve ,
Kolon
Kolon
Ad1
2
1�5
Tasarım
3 Qk
6 ı ,22
0,00
A2
105 ,54
0,00
A3
185,49
Al
13 6 , 98
A2
229,2 8
Gerekli Kesit Alanı
(k N)
(k N)
Al
Seçilen Kolon
Boyutu
(cnı2)
(cmfcm)
4
5
6
85,70
85 ,70
30
147,76
30
1 47,76
0, 00
2 59,69
12,50
25 9,69
30
211 ,77
40
3 60,99
40
50,00
620,34
40
218,59
25,00
6 2 0,34
360,99
Al
3 85,96
25,00
2 ı 1 ,77
346,02
346,02
40
A2
358,87
50,00
582,42
582,42
40
A3
592,28
ı 00,00
989,19
989,19
Al
300,20
40
37,50
480,27
A3
A2 AJ
488,46
75 , 0 0
803,84
480,27
50
803,84
50
798,60
150,00
1358�04
1358,04
50
Al
389,16
50,00
624,82
624 ,8 2
60
A2
625,40
100,00
1035,56
A3
1 o12 ..27
200,00
1737,18
Al
A2 AJ
A2
A3 Al
ı
Boyu tl arı Yükü
Yükü
2
Al
taşıyıcıların beli rlenmesi dü şey esnasında TS 500 ve Deprem Y önetmeliği hükümlerındeki d e ğ erler göz tnııu mum sınır önüne ahnarak sistemlerde öncelikle döşen1e kalınlığı hr ;
Kolon
Karakteristik
Gk
YAPININ DİNAMiK ANALİZİ
ö nüne
>
Tablo 3. 1 S ek iL Katlı Yapıda
Yeri
yönetmeliklerde beliıtilen sım rlar içerisindeki yatay yer değiştirme rniktar1arımn ve yapı güvenliğinin sadece basit çerçeveli sistemler ile s a ğlanması ö7elliklede yapının en çok zorlanan alt katlarındaki taşıyıcı sistem boyutlarının mimarinin b akımdan aşırı büyük boyutlarda çıkınası nedeniyle nıüm kün gözükmemektedir.
III.
denklenıi yle
(4)
boyutları Tablo
azaltılınası sağlanır .
et k iye n
(3)
V c belirlenen bu gerekli kolon kesit alanına göre boyutları seçilir. Ç a l ı ş m a da incelenen kol o n y ap ıl arda ön boyutland uma sonucunda seç ilen kolon
karşın ekscnel yük taşırnada pek ba ş an l ı değildir buradaki eksik liklerini kol o nlar giderir, ayrıca perdelerin büyük eğilme ınomentleri t aş ıma lan neticesinde temellerinde büyük dönme momentle ri ortaya çıkar yapının di ğer kolonlarının temel leri ile birleştirilme1eri deprem esnasında temellcrindcki dörune etk i si nin kolonlardan gelen düşey yükleıle
yapıya
1.6
hesap lanrmştır .
nedeniyle büyük eğilme momentlerini taşımalarına
Ayrıca
X
Gerekli ko l on kesit alanı dep r e n1 yönetmeliği 7.3.1.2
kuvvetleri
ACger
bu
1.4 ·f (QK)
Bağıntısı ile bulunur .
taşıdıkları halde yüksek yapılarda deprem gibi yatay etkileri
X
tasarım yükü Nd ;
486,97
62,50
] 035,56
60
1737,18
60
781,75
781,75
60
771 '19
125, 00
1279,67
1279,67
60
1234,79
250,00
2128,71
2128,71
60
75,00
938,69
938,69
70
150)00
1523,77
300, 00
1523 ,77
70
2520,23
2520,23
70
5 8 4 78 ,
9 ı 6,98
1457,31
692,94
A2
1073,12
A3
1 690,18
87,50
17'\,00
35 0,0 0
ll1 O, 1
1
1782,37 2926,25
111O, 1 1
ı 782,37
2926 ,2 5
70 70 70
Perdeli
SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 7.Cilt, 2.Sayı (Temmuz 2003)
_
. � rde K hnhğanm D c' �.1 nın s(·kil Knth Bir Sistcnıdl' ı� .. 6 işmts anc.t n 1. , K t·�nl(ktı\\'Ctll>ağılınıan P�rdclcı· \'t' Kulonlar Arus a EtkiSI. ll. Kasap,
(:crçevcli
.
İ.Kolay
1 V.4.
ETKİSİ ALrfiNDA ÇÖZÜMLEME
IV. DEPREM
"foplaın E�c.tt� ğt·ı· Dep re ın \'likü
l)eprcnı
yapıya
yükler l
ctki y e u yatay yukler
IV .2.
l<�p�am
Deprcn1 yünc:tnıclığı
yükü.
e� dc�er dep rem
6.7.1.1 ınaddesinden
a l ı na ı ı aşağıdak ı (9) dcnklcn1iyle bulunur.
(9)
(6)
C3'4>
Spektrum Katsayısı S(T) Deprcn1 durunıunda ivn1
ncd ni y lc ıncyduna gelen Fi ata k·t kuv\Tt kr inin yapıya iitlelcrin yoğunlaştığı kat döşeııh·si scviyesiııdc ctkidiği kabul edilir. Bu de: ger I )ep n· ın yiiıı<.:; lı ne 1 ı�i 6. 7 .2.3. den alınan ba ın1ı �ayla ( 1 O) aşağ ıdak ı bulunabilir. l-I N ( 25 111 i ·i n FN O alınır.
birinci doğal titreşim periyodu T ı ve spektrum karakteristik periyotları( 1"'A ve Ta ) ye bağlı olarak spe ktrum katsayı sı S(T) ;
(o T TA) (TA<T Tn) (T > TB )
S(T) 1 + 1.5 rf/Tl\ S(T)-=-2.5 ser) 2. 5 ( TB 1 T ) O.H
=>
=::
�
=>
titreşim periyodu T 1
ve
(0cpiL"I11 \'Oll �tnh:liği
(7 )
(
'
nin yapın ı n
TA
Tn
_
)
·
=
=
Spektrum katsayısı S(T)
Ft
birinci doğal
ye göre değişinıi
=-
( Vı
-
1:1\ )
\V
().7.2.) 1 1 '
ı
1
(10)
\Vl ı 1 i
V.K�sınc Ku\·vefll·rinin l(())uu ve Perdeler
Şekil IV. 1 de gösterilmiştir.
Aı·asııuhl P a y ln �ı ını
kat kesn1e Deprcın ctkısi soıuıcunda .yaıJıda o lusan �
S(1)
kuvvctlt;ıırıın\ pL'ıdt: kalınlığının değişıncsiylc perde
�
ve kolonlar arasında dağılı nu incck·nıniş
-
·ra blo 5.1.5.2.5.3.5.4 "t" grafiksel Ş t· k i l 5.1.5.2,5.J,�.'l'te vcrilın.iştir.
�--.. 1
:
' '
,
\
(
1 i 1
ŞQ)
r
=
2,5
( Trf T)
0,8
Tablo 5 ı Kesml' Kll\ �\'tl ı Bınaııın
"------
I<3W
----�-
..______
1,0
1
--
Katııı
), at
t'\ t.k<l i
Perdenin
, ı\t'�I11C
rv1 iktnrı
K IJV\t"ll •
I
_lkN)
- --f� i
�-
) ' '
'=
lllll,'l
___________
,.,....,
..
,
-.
2C.�, •.() !21,5.3
·l �25,77
ı
5 71'J.)3
.__
ivme Katsayısı A(T)
-
Tablu � 2 1\. L'"' rnt' H inanın
tespit edilirken. IV 2 den bulunan spektrun1 kat sayısı S{l') ,etkin yer ivnıc . katsayıs ı Ao ve bına önem kat s ay ısı (I) yerlerine yazılarak ;
Bağıntısıyla elde edilir
IJ6
'lopl,ıın
-
%
ı
5
Kesme Kuvveti
Miktarı
(k N) lı •
-
% 7
.84 61 ı .45 1747.28 ı 4 7711 3
41,74
644,67
58.26
26,95
ı 657,8 ı
73,05
245H.35
45,92
2(ı28,04
415,95 56.9K
.ı(, ı
Pl·nlcnin
Kes nı�
53,46
1520,98
35,84
2644,40
28,39
3455,84
Ald ığı
Kcsnıc Kuvveti
2895,67 3091,29
46,54
64,16
71 )61
54,08
54.05 43,02
Kolonun
Aldı� Kt:smc Kuvveti
5
6
7
489.92
43,66
632.29
56,34
67h.37
29,43
1622,02
70 ,57
1 RJS,45
55,56
1470,24
ı 612.00
38,64
2559,37
J )4 17 1 1 "' 2661,37 ....., f�- ""1 ....t7 _2H50�00 1- -:__-���-) _\(170 ,l)[) ı �()42�27
3 ı ,44
3.348,07
49,.13
J�9,25
.2936.26 2328,63
')
..
X
�
--
·-
·1
r k N)
-l
�
-
7
J
(k N)
- --
4
1 22,21
22<JX,J9 JJOX.()9 -
-
� 1 i� ta rı
Ktıv\·etı 1-
-
(l
·--�--
4
! ı
K olonun A1dt�ı
%
-
ö
de
Mıktan
--- -
.
< ick n
y l'l ı
.1\dL'dt
(8)
1\.ata
K.ıtııı
Kat
·-
A0 . I . S(T)
ll\' l" ı
-
Spektra l ivnle katsayısı
-
ifadesi
2539,02 JJ62,88 12_:�� lı ını ( 30 cm pcnlc knlın lıAı)
5 902.0H
-
(k N)
ı J(J9/J3
--<\ .15·\,02 .� ')
=
•
1 t
-
A (T)
k
-
-
ıv. 1 Spcktrun1 Katsay1smııı Değ1şirni
IV.3. Spektral
.t� tı') ..ı()
- -
Aldı"ı
Kl:."ttnc. Kuvveti
ı \lplaın
\'l'l'i
ve sonuçlar
��·.�lınıı (25 cm pcıdc kuJınlı�ı)
<it·lc..·ıı
--
.
Şekil
Y atay yükler
�
huradaki
ilctılır
olarak
Yap ın ın
2,5
düzeyinde
burada yap ı a etkiyen yatay yük teınc Je ta b a n kesnıt� k u vvc lı ve dcvirici moment
(6) b ağ ıntıyla hesaplanabilir. HN
.
alınır
olarak
.
benL'ctılebilir
1 Binanın birinci doğal titreşim periyodu 1'1 Dcpren Yönetmeliği ( 6. 1 1) b ağıntıs ı gereği ve Ct - - 0.07 alınarak (Deprem Y ö netmeliğ i 6.7.4.2.b ) aşağıdaki
·
döşcınelcri
al t ın d a binaların davranışı diişey bir konsohmkine
IV.l. Birinci Doğal Titreşinı Periyodu ·rı
T---Ct ı = T lA-
(V,)
. 4171..17 4RX".I8 -
-
r·
Xcı.2_!!._ --
1535.,11
%
61,00
(k N)
2755, 78
44.44 61,36
68,56 .50,87 50,75 39,00
SAU Fen Btlim1eri Enstitüsü Dergi si 7.Cilt, 2.Sayı (Temmuz 2003)
Perdeli
Binanın
Katı n
Kat
Yeri
Adedi
G e l en
8
Perdenin Aldığı
Kolonun Aldığı
Kesme
Kesnıe
Kesme
M iktarı
Kuweti
(kN )
2
3
4
8
1 1 3 7,80
5 1 8 53
7
2 3 27,36
6
3 349, 1 5
5
Kuvveti
422 1 ,37
,
74 1 ,56
1 924,67 1 740,07
4
4940,76
1 693, 1 8
3
5480,42
2845 , 1 3
2
5 853,33
3049,49
1
6039,88
3883,02
Katın
Kat
Yeri
Adedi
%
M i ktan
5
6
(kN)
4 5 ,5 7
,
3
2 l
1 585,80
5 7, 47
1 424 ,48
42,53
248 ı ,30
58,78
,
3247,58
65,73
5 ı ,9 1
2635,29
48,09
52,l O
2803 ,84
47, 90
,
4 1 ,2 2
3 4 27
64 2 9
2 ı 5 6, 8 6
,
,
35,71
Kesme
M i ktarı
Kuvveti
(k�)
o/o
Miktarı
4
6
547,2 9
5 47,45
606,20
806,28
34�2
1 550, ı 9
200 6 9 1
59,2 1
1
L
E ·�
l -
·-
..
;.
"' ::ıı
(kN )
JO 00
�
c o
� !
"
7
8
57,47
31,86
45,57
.r<.OLON
35,71
65,73
58.78
42,53
66!4
54 •3
47.90
4809
KATlN \'J:Rj -
--------
Şe k i1 5 . 3 Kesme Kuvveti Dağılımı ( 35 cnı perde kalınlığı)
2356,47
3 3 89,65
,
427 1 ,40
1 862:04
43,59
4998,40
1 844,29
5 44 3,7 5
36,90
3 0 1 3,92
54 ,3 7
1
:!e • 8
·i'
50,
.. ;. ;. c
40,
;;.
1 382,74
6 5 78
40,79
Q D
2409,36
56,4 1
:ııı=
63,10
8 ...
3 1 54, 1 ı
2429 83 ,
5920.48
323 1 ,80
54 ,5 9
268 8 68
6 1 08,93
4095 , 1 5
67,04
2 0 1 3,78
,
.
..
�
45,63
c
c o
45 4 1
�
�
,
32,96
20 10
.. :ı.
1
2
3
4
s
6
7
8
C PERDE
67,04
54. 59
54,37
36,!)0
43,59
59.21
34.22
117'45
KOLON
32.96
45,41
45.63
63 10
56,41
40,79
65 78
52 ,55
L Şekil
KATJN YKR.J
5 .4 Kesn1e Kuvveti Dnğılımı (40 cm perde kalınlığı)
VI. SONUÇ
10,00
ı..
6
41.22
20.00
"
5
34,27
52,55
50,00
ll
!
4
64,29 52,10 61,91
7
60,00
40 00
3
%
70.0ı.1
::ıı:
2
OPEROE
80,00 • :!.
H.Kasap, l.Kolay
Toplam
ı ] 53, 49
4
Etkisi
68 1 4
3 1 86
Kesme Kuvveti
8
5
8
•
54,43
Kesme Kuvveti
3
6
Kcsrneku vv eti Dağılımına
%
Gelen
2 7
Kolonlar Arasındaki
7
6 1 9 27
(k N) ]
ve
Kuvveti
T ablo 5 .4 Kesme Kuvveti �ğ ı !ımı (40 c mperde kahnh�ı ) Kolonun Ald1ğı Perdenin Aldığı Kara Ginanın
J>er·ddcr
Katlı Bir Sistemde Perde Kahnllğının Oc�işmcsin i n
Toplam
( k N)
1
Çet·çevcli Sekiz
( 35 cm perde ka1ınhğı )
Tablo 5 . 3 Kesme Kuvveti Dağılımı Kata
-
1)..
0.00
PC.RDE
tKO ON ,
56,98
45.95
45.92
28 39 35.84
53,46
t13,02
54,05
54,06
71.61
64 16
46, 54
41.74 73,05
incel enen birinci derece deprem bölgesinde
Z4 tipi elverişsiz zenlİI1 koşullan altında kullamn1 amacı konut ve işyeri türündeki 8 katlı sistem,
56.26
KATlN VERİ
Şekıl 5 . 1
Kesme Ku vveti
Dağılımı ( 25
cm
yönetmeliklecin
perde kaltnlJgı)
ön
boyutlandu·ı lmış ve cm olarak 4 farklı
gördüğü
şartlara
,
uyularak
kal ınl ık l arı 25,30,35,40
perde
şekilde
bilgisayar ortarınnda
çözümlennıiştir.Bunun sonucunda elde edilen veriler ve öneriler aşağıda verilmiştir.
,-
80,00
•
::ı!
o
e
;�
70
kalınlığının 25 cm ,deıı durumunda perde]erin aldığı
Perde
....
o
60,
·-
"
ortalan-ıa
, ,
:ı
� ...
E .... ,.,.
.:ıc Cl Q c
� ' ..
"E "
40.
olarak
durumunda
30.
%7,
ortalanla
30cm'ye kesme
35cm'ye
olarak
%13
arttırılması durumunda ise ortalanla
20.
arttırılması kuvvetinin
aıttınlması
40cm'ye olarak % 1 7 6 '
arttığı gözleruniştir.
10.
�
Sonuç
olarak
perdeler
sisternde
yerleştirilirken
ıninıari ve ekonomik etkenJer göz önüne yönetmeliklcrin öngördüğü dikkate
Şek il 5 . 2
Kesıne Kuvveti Dağılımı
( 30cm perde kal ın l ığı )
137
güvenlik alınarak seçinı yapılmalıdır.
alınn1alı
ve
hususlan da
Pt• rtl el i
SAU Fen B i l ı nıleri
Enstitüsü Dergisi 7 . Cilt, 2 . Sayı (Teıııınuz 2003)
_
( ·t' r�<· � c: l i Sddı h. n t l ı H ı r S i � t l•nıdl• ı•,�rdc K alanlt�an m D�ğişmesini n ' ' uı lU• d n ki m kun(!ti Da 'thman ı-c .- d d l·r H' Kolonl ar :\ ı a
Etkisi
'
11.1\asap, i. Kolay
1 1 R]
KAYNAKLAR
Y l l M,\/ E . , Ko lon Boyut Oranı c Ç"erçeve Arasında Kesme l )cğ iş inıınin Per k J ,. K u vv et i [)ağ ı l ınuna ve l ) .'?na tı Oranına Etkisi ", ··y ü k s ek Li s a ns Tezi , . "' A Kütüphanesi Sakarya ..
..
B öl ge ler ind e Ya pı la ca k Y ap ı l.a r � a�k ınd � Şu be sı 1ır lzn sı da O i ler s di en üh M aat ş n İ ik., e1 tın Yöne Yavını No : 2 5 . � E 1c ınan 1 arı n 111 Y ap ı 49 8 TS [2 ] A fe t
[l]
Bo yu tla nd ır1 lnıasında Alı na ca k Türk Standartları De ğer leri " ,
Yük lerin
Hesap
Ens t i tüsü
Yayını
Ankara, Ka sım
1 987 . Betonanne Yap ı l arı n He sa � TS 50 0
[3]
Kural ları
Yap ım Yayını
"
,
Türk
v�
. Ens tıtü. su
"
Sta nda rtla rı
Ankara, Şubat 1 985. [4] CELEP Z., KU MBA SAR N . , : : apı T)inaıniği ve Dep rem Mühendisliğine Gınş Senıa 1viatbaacı1ık İstanbul 1 996. [5] CEI.JEP Z., KUMBA SAR N., "Bctonann� . Yapılar " Sema M atbaac ılı k Istanbul 1 99 � : [6] CELEP Z., K U M B ASJ\ R N·., '' O rnek l e r le '
",
1 995.
Betonanne ", Sema MatbaacıJık Istanbul
",
M at . İstanbul 1 993 .
[9]
ÇAKIROGLU
A., ÖZMEN G . ,
"
Çerçeveler
ve Boşluklu Perdelerden Oluşan Yapı ların Yatay Yüklere Göre Hesabı
İTÜ İnşaat Fakül tesi rrekn.ik
",
Raponı 1 6 İstanbul
l 973 . AKA İ . , KESKiNEL F.,
[ 1 0]
ARD�
1'. S . ,
" Betonarnıeye Giriş ", Birsen Kitapevi Istanbul 1981 [11)
ERSOY U . , Betonarme 'femel İlkeleri ve Taşıma Gücü H esab ı ", ODTÜ İ nşaat Mühendisliği "
Bölümü Yayını, Evrin1 Yayınevi .
ERSOY U., " Betonaııne II
[ 12] Temeller
Döşeme ve
ODTÜ İnşaat Mühendisl i ğ i Bölümü
",
Yayını, Evrin1 Yayınevi .
B AYÜ LK E N., " Deprenıde Hasar <;Jören Onarım ve Güçlendirn1esi Inşaat yapıların Mühendis leri Odası İzmir Şubesi, İznıir 1 999. [ 1 4] KASAP 1-I ., YELGİN A. N., Ö Z YURT M.Z , " Kiriş Rij itliklerindeki Değişimin P erde ve Çerçeveler Arasındaki Kesme K uvv eti Dağılınıma Etkisi ", GAP II. Mühendislik Kongresi Bildiriler Kitabı, Harran Üniversitesi Yayınlan. No : 4.2 1 -23, Mayıs 1 998 . [ 1 5] A KKA YA Y., Deprem Kuvvetlerine Karş ı Betonarme Perdelerin Davranışı ve [13]
",
H
Boyutlandı.rılnıası
Yüksek lisans 1.,ezi, İTÜ
) ',
Kütüphanesi İstanbul 1997.
[ 1 6]
GEN CA Y i ., " Depren1 Etkisindeki Çok Katlı
Yapı Sistemlerinde Perde Tasarım Momentlerinin Hesabı
İle
İlgili İnceleme ", Yüksek Lisans Tezi,
İTÜ Kütüphanesi İstanbul 1 995.
[ I 7]
Oluşan
BİBİOGLU C., Çok
Katlı
"
Çerçeveler ve Perdelerden
Yapıların
Deprem
Yatay
Y ü kl erine Göre I l esabı İçi n Uygulanan Yöntemlerin
Araştırılması
·�,
Kütüphanesi İstanbul
Yük s ek
Lisans
Tezi,
,\SL J\NH AŞ I I . . . . Çok Katlı Perdeli ç·crçevelı Y ap ı lan ı ı '{ a t ay '{iikJer .AI�ında Dınamik Ana liLi Yüksek L i sans �rezi, ITÜ Kütüphanesı İ � tanhul 1 99 5 . P e r de l i - Çerçevcli ve f20J B I<,'J\K �'I 1 1 . , [ IQ ]
,,
H
Boşluklu K esit Kcsnıe
İTÜ
1 997 .
138
Perde l i ('�n;cve l i Sisteınlerde Perde En
Ala nı n ı n K a t
Sakarya
f2Jj
J\ )anına
Kuvvcıleı ı nin
Dcği�inıi'',
Oranın Değişiıniyle
Kolon
Yük��k 1Jisans T'czi,
ve
SJ\lJ
Perdelerde Kütüphanesi
.t\ K 'r"(JN< l) V . , ·� Peıde En Kesıtlerinin
İle
Katiara Ge len Kcstnc Kuvvetlerinin Perd e l i -Ç"cr�·eveli 'ı� J p ı Jardn Perde ve Kolonlara Değişinıi
Duğ ı 1 ı nıı ", Yü ksek L isans T'ezL S a karya.
ÖZDEN K . , PORTAKA LCI A., "Perdeli [7 ] Çerçeve l i Yaptların Yatay Yüklere Göre Hesabı ", Deprem Araştııma B ül ten i Sayı 3 9 A ııka ra 1 982 . [8] ÖZDEN K., KUMBASAR N . ,. S�� AKÇALJ S., B etonarme Yüksek Yapılar JTU Inşaat Fak, "
2000 .
SAU
Kütüphanesi
SALI Fen Bilimleri Enstitüsü 7 .Ci lt.
2.Sayı (Temınuz 2003)
Dergisi
İzolatör Kayaplarının Modellenınesi N.Güneş
İZOLATÖR KAYIPLARININ MODELLENMESİ Niyazi GÜNEŞ Özet Yüksek gerilim güç sistentlcrinde kullanılan izolatörler şebeke fl"ekansında norınal işletnıe geriliınİ ile sistenıde meydana gelen dahil i aşırı gerilimiere dayanabilmelidir. -
..\.yrıca izolatörler,atlama sayısını azaltmak için daha yüksek değerler istenınesine rağınen,hiç olmazsa sistemin temel darbe izolasyon seviyesi gerilimine ve mekanik yüklerede dayanmalıdır. Bu çalışmada yüksek gerilim izolatörlerinde kirlenme,kirlenme atlan1asının tanımı,önemi ve izolatör eşdeğer modelleri açıklanmıştır.WiUdns izolatör eşdeğer modeli kullanllarak,belirli sızma aralıkJarına göre Kale seramik TJ160 BL tipi zincir izolatör kirlenme direnç değişinıi hesaplanmıştır.
•
Atıalıtar Kefilneler- Izolatör,Kirlenme atlaması,Kir •
direnci,Izolatör eşdeğer modelleri Abstract
Isolators which are used for the high voltage power systems n1ust be resistant to the internal overvoltages occured in the system under normal operating voltage at the network frequency. -
Besides, even thou g h the higher values are required to decrease the t rip number, isolators mu st be resistant to basic impact isolation level voltage of the system and to mechanical loads at Jeast. In this study, contan1ination in the high voltage of isolators, definition and significance contamination trip and isolator equivalent nıodels have been explained. By using Wilkins isolator equivalent model, according to some leakage intervals, the change of resistance to contaminatioıı of U160 BL Type clıain isolafor has been calculated. Key words- Isolatoır, Contamination trip,
Contamination resistance, Isolafor equivalent models
N. Güneş; Sakarya
Sakarya
Üniversitesi, Yapı İşleri Teknik
Daire
Ba�kunlığı,
•
•
I. GIRIŞ
Yüksek gerilim izolatörlerinin, encrj i iletim sistenılerin işletilmesinde,önce1ikle besleme sürekliliği ve emniyeti açısından büyük bir önemi vardır. Yüksek gerilim izolatörlerinin yüzeyinde oluşan kir tabakası,enerji iletim sistenılerinde sürekli ve emniyetli bir yahtıın sağlanıasını engeller. İzolatörler;hatlann endüstri bölgelerinden gcçmeleri,kunı,kir ve kiınyasal dun1anlarla ve sahil bölgelerinde deniz tuzundan dolayı kirlenirler. İşletme şartlannda itolatör yüzeyinde biriken kir miktarı, izolatörün pozisyonuyla ve baskın olan hava şartlarından dolayı hoınoj en değildir. Yükse k gerilim izolatör1erinde kir tabakasının yağmur,sis,rutubet v.b. etkenlerle ıslanması sonucu iletken hale gelen kirli yüzey boyunca gerilimle aynı fazda olan rezistif bir kaçak akıın akar.Bu akım izolatör yüzeyindeki alan dağılımını bozar.Ilalbuki,izolatörler kuru iken yüzey boyunca kapasitif olan küçük bir kaçak akım akar. Yüksek gerilim iletim hatlarında izolatur kitlenınesi sonucu ıneydana gelen anzalar,eneıji iletiminde uzun süren kesintilere sebep olur.Böyle bir durum,endüstriye1 ve sosyal hayatı felce uğratabilir.Büyük ekonomik kayıplara sebep olabilir. II. KiRLENME
İzolatör yüzeyinde teşekkül eden kir tabakası kiil,çimento,yağ,is,v.s. ile oluşur. Kirin iki a yn vasfı olduğu kabul e dilir. a)Yapışkan ve su erruci özelliğe sahip olan kirler b )Suda çözünen iyoıılanna ayrılan ve elektrikse iletkenliği sağlayan kirler Kirin izolatörlerin yüzeyinde toplanmasına genel olarak;yer çekimi,rüzgar kuvveti,elektriki kuvvetler ile hoınojen olmayan alanlar sebep olur.[l] . lzolatör yüzeyinde kir biriken miktan,izolatörün pozisyonula ve b askın olan hava şartlarıyla çok yakından iJgilidir.Gergi ve ask1 izo1atörleri, ve hatla aynı yerdeki aynı
.
l�olatör Kayıplannın Modellenınesi
SAU Fen Bilinıleri Enstitüsil Dergisi 7.Cilt, 2.Sayı (Tenımuz 2003)
tip iki
izo latör
.Günq
dahi oldukça
farklı
toplama
kir
performansını gösterebilir.[2] İzolatör
Bu
nenılenmesi
yüzeyiııin
farklı
şekillerde
olur.Şiddetli yağmur ve duşlar,kirleri ve çözülebilir parçacıklan
tehlikeli
uzaklaştırdıklarından
değildirler.Bununla beraber,kirli yağmur suyu,har ile arasında
direk
111.3. Runıeli Modeli
ilctken
boyu,
�ızma
boyuna eşit
Eni
>değişen eşdeğer düzlenısel bir ınodcldir. Bu
modelde,izolatör
açarak
yüzeyindeki
düzlenıscl
hale
k ir tabakasını sıyınp gctinne düşüncesine
dayanmaktadır[ 61.
kana l ı
su
bir
modelde;izolatörün
oluşturabileceğinden,ilk anda şiddetli yağn1ur hattı kısa devre
edebilir.En
tehlikeli
duruın
siste
n1eydana
gelir,özellikle izolatör yüzeyindeki kir uzLU1 süre kuru
Yapılan çalışnıada !(ale
kalırsa tehlikeli boyutlara ulaşabilir. (3]
izolatör
scranıik Ul60 BL tipi
inccleıuniştir. \V ilki ns
.
zıncır
n1odeli kullamlarak direnç
Lleğerinin analitik olarak hesaplannıası aşuğıdaki gibidir.
III. İZOLATÖR EŞDF:GER MODELLERİ III.l.Wilkins Modeli İzolatör
eşdeğer
bir
dikdörtgen
n1odelle
tenısil
edilıniştir.
Bu modelde; İzolatör
ve
nıodel yüzeyleri
aynı
kirle
homojen kaplıdır. ve
arasında
ölçülen soğuk kir ta bakası
eşdeğer dikdörtgen
n1odel
rd -o. 15 crn L=39 cn1 -=0.1656
özdirençlı
İzolatör
1-)
a
İzolatör ve ınodel sızn1a uzunlukları eşittir.
l
a -6.45 cnı Cic=60 flS
tenninalleri
dirençleri eşit
n(L _.r)
olduğu kabuJlerj yapılnuşttr.
----- ta
Wilkins konfoım tasvir yönteıni kullanarak direnç için aşağıdaki analitik bağıntılan bulmuştur[ 4]. Dar model:(a/L c
fonnülünden yeıine konun�a, lablo 1 .S ı;nm
1)
ı----
0(L-X) +log n a
2
a
r
--
1----
/
10
20 25 r----30 ----
1---l---
�
35
-
a
nr
---
2
1ğı boyunca diıcnç değişimi R Kır Direnci
(kD) 40,9 34,5 2ö 21,5 15, l
-
--
86 ')
2,2
2) ftı=O. 15 cm L.=39 Cfll
·
a -
l
= 1 . 2 04
a=46.95 cnı oc=60 flS
1Il.2. Dairesel Şerit Model
�u m?delde,uygun bir geıilim tatbik edilen kir tabakası ıle bır ç�buk e lek �od arasındaki ve topraklannıış
l og
elektrod bır elektrod ıle çubuk elektı·od arasındaki hava ohış1nuş bir deşarj
-
15
(3.2)
�ralığın�n. geçerek
s
--
Geniş model:(a/L :J 1)
soğuk yüzeysel iletkenliği (S) temsil eder.
nra 1
x Desar J Boyu 'l (enı)
(3.1)
R ve Rw deş a ıj a seri kir b ö lgesi direncini (k.O), X deşaıJ. bo ı u (cnı), L sızma (kaç ak) boyıuıu (c nı), a �� model enını (cnı), rd deşarj ucu yarıçapını (cm) , a.c
log
ile yüzeysel
ıletkenlıgının düzenli kirlennıesinin dairesel bir şeridi
2L ---
f1
rd
fonııüldc yerine konursa;
dikkate alınmıştır[5].
140
.
fJ x
- log t an -�
2L
veriler
İzolatör Kayaplarınm Modellenınesi
SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 7 Ci lt, .
N.Güneş
2.Sayı (Temmuz 2003)
.
Tablo 2 S ızma
-
Tablo 4 Sızma
ara ı ıgı boyunca d'ırenç d egışımı -
.
ara
oyunca
R Kir Direnci
X Deşaıj Boyu
X Deşarj Boyu
R Kir Direnci
(cn1)
(k.Q)
( C_!E)
12,3
s
lO
ı ı ,6
lO
8,1
ıs
ı ı' 1
15
7,7
20
10,8
20
7,3
25
10,5
25
7' 1
30
10,3
30
6,8
35
10, ı
35
6,7
5
3-)
(kO) ı1
8,9
V.SONUÇ
rd=3 cın L=39 cnı
Yüksek ge ril i m izolatör kayıplarının bulunması için,izolatör direncin biliınnesi gerekir.
a
-=0. 1656
1 a=6.45
ıgı
. .
' ırcnç d eğış1mı
Yüksek geri li n1 izolatörlerinin dış yüzeyleri hiçbir zaman
cm
terniz ve kuru oln1adığından izolatör kir direnci sabit bir
ac=60 J..LS
değer değildir.
n(L-X) +log n )'�
Kirli bö lg e le r için kolayca izolatör seçimi analitik olarak
a
a
2
r
belirlenebiln1esi
büyük
önem
eşdeğer mod elle ri
geliştirilmiştir.
taşır.Bunun
için
izolatör
fornıülünden yerine konursa, Tablo 3.
S1znıa aralı�ı boyunca dırenç d eğt_.şim1
X Dcşarj Boyu
R Kir Direnci
(cm)
(kO)
5
37,5
10
31,05
15
24,6
20
18, ı
�1--
W ilicins e şdeğer modele karşılık olan ve birbirinden farklı şekilleri olan sonsuz sayıda izolatör bulmak mümkü ndür.Dolayısı ile rumeli modeli,diğer model1ere göre izo latörü n şeklini daha iyi temsil edebilmektedir.
25 30
-
35
12,91 5,2 ı ,2
KAYNAKLAR 1
ı
� ı
[1] Dengiz,H.,JI.,Enerji Hatlan Müh., 1 99l, ANKARA [2] Nasser,E.,Behavioun of Insulato�·<.> with an unevenly
Dıstrubuted Poll u ti on Layer,E.T.Z.A., 1963 Gençoğlu,T.,M.,Yüksek G e ri lim [JI
İzoıatörlerinin
Kirlenme Atlama Davraruşlarının Sonlu E1emaıılar Yöntenu
4) rd=3 cm L=J9 cın a
- -1.204
l a=46.95 cın ac 60 J.!S =
Yardımıyla Be li rlenınesi., Y.Lisans, 1 997 ,ELAZIG. Wilkins,R.,Floshover Voltage of High Volu�� �4] Insulators with U n iform S urface-Pollution Films., 1969
[5]
!
Bendapudi ,S.R.am.,Floshover Voltage of Coııtaminated
İnsulators.Conferencc Record of the 1988 Ieee Inteınational
Sympos iu m ou Electrial İnsu1ation, 1998,BOSTON. [6]
Rumeli,A.,Homojen
İzolatörlerinin
Kirle
Dayanım
Hesaplamııası, 1 979,AN KARA
veriler formüJde yerine konursa;
141
Kaplı Gerilim
Yüksek
Gerilim
İzolatörlerinin
Kaçak Akım Koruma Cihaziarı
SAU Pen 7.Cilt,
Billmleri Enst�tüsü Dcrgisı 2.Sayı (Temmuz 2003)
Y.Yılmaz,
KAÇA K
AKIM KORUMA
CİHAZLARI
Yener YILMAZ, Şerafettİn Özet- Evlerde, i şy erleri nd e ve
N iteltim,
her sene
bir ço k kişi el ek tri k k azalarının kurbanı olmakta ve
kullanımı
°/o40'ı
e lektrik
sonu cunda
hatalı
enerjisinin
meydana
Bu
gelmektcdir.
birçok ülkede ve ülkemizde kaçak akım
yüzden
ciha zi a rın ın
koruma
getirilmiştir.
kullanımı
Kaçak
akıın
neden
değeri
Kaçak
olabilir.
•
GIRIŞ
30
akım
Evlerde, işyerlerinde ve sanayide elektrik kullanımının a rtması, insanların,
onlara
ait eşyalann ve faydalı
hayvanların korunn1asını teknik adamlar için büyük bir öncelik haline gerinniştir. koruyucu
önlemlerin
Bu konuda gerekli olan
ahnmasında,
yüksek koruma
hale
etkisi ve artırılnuş k oruma kapsamına sahip olan hata
mA'a
akımı koruma cih a z ı arın ın kullanılmasını önemli bir
zorunlu
ulaştığında vücuttan geçen hata ak ı mı ölünıcül bir kazaya
I.
•
tenıas akımlarının
oluş ma riskini de arttırmaktadır.
y angınlar ın
ÖZBEY
san a yi l erde elektrikli
a l etle r in kullanımımn artma s ı
Ş.Özbey
yer tutmaktadır.
değeri,
ulaştığuıda elektrik arkının oluşturduğu
Elektrik uygulamal a rında kazalara karşı emniyet, gene l
ısıdan dolayı yangın tehlikesi oluşmaya başlar. Bu
olarak cihaz ve tesislerin kusursuz bir yapıya sahip
makalede, elektrik ak1mının ve g erili mi nin insanlar
olmasıyla
üzerin de
vereceği ve
edilmektedir. Fakat temel İzolasyondaki arızalar, hata
standartlaı4ında üı·etilen
d ununlanna yol açabilnıekte olup, bu gibi durumlar
ve kullanılan cihaziarın ins a n h a y atını korumadaki
çok yüksek olan gövde ak unlanna karşı ilave koruyucu
önemi incelenmiştir.
önlemlerin alınması
300 mA' a
ne
Ulusla ra rası
etkilere sebebiyet
gibi
IEC 61008-1
(yani
temel
izolasyon
yoluyla)
ternin
gerektirmektedir. Bu koruyucu
VDE 0100 gibi iç tesisat
önlemler, örneğin
DIN
Anahtar Kelinıeler- Kaçak Akın1, Temas Gerilimi,
yönetmeliklerinde
beJ irtilmekte
IEC 61008-1
izolasyon hatasından kaynaklanan çok yüksek gövde
Standardı
ve
bu
önlemlerde
akımlarına karşı koruma ön planda tutulw-ken, ayrıca
Abstract
The increase of the e l ec t r ic a l instruments in houses, businesses and industries has raised the
direkt temasa karşı ilave koruma �ronusu da kısmen ele
occurrence risk of rcsidual currents. So, every year
a lınmaktadır
many
-
p eo pl e
are
being
a
victim
indirekt temasa karşı koruma üzerinde duıulmakta ve
Elektrik tesislerinde, üç tür izolasyon hatası vardır.
wrong usage of electrical energy. Because of this
of r esid ual current protection equipment is compulsory in many countries. A the
usage
residual current of
the
300
hu man
body
30
mA causes a fataJ accident on
and
a
residoal
current
of
ınA is daııgerous in tern1s of fire hazard, as the
electrical are consists of lıeat. This paper provides
an introduction to the effects of el e c trica l current and voltage on h uman body and the importance of usi n g
and
breakers
producing h as
IEC 61008-1
Keywo1·ds 61008-1
-
been
residual revealed
[ 1]
of electrical
accidents and 40 °/o of fires o c curr as a re sult of fact,
.
current
circuit
a c cording
to
standards.
IEC
Standard
Gövde kaçağı
•
Kısa devre
•
Toprak kaçağı
(vücut akımı)
Bu üç hatanın her birisi tam veya tan1 oluşmayan yani dirençli - ark kaçağı halinde ortaya çıkabilmelde
olup, gövde kaçağı "kaza riskli" olarak tanınmakta ve
bu nedenle ilave koruma önlemlerinin uygulanmasım
gerektirn1ektedir. Kısa devre ve toprak kaçağı ''yangın riskli" olarak tanııunakta olup, insan hayatını, eşyalan ve
faydalı
hayvanları,
kısa
devreler
ve
toprak
kaçaklarının neden o lduğu yangınlara karşı korunması için
Residual Current, Contact Voltage,
•
bu
konuda
da
uygun
önlemlerin
alınması
gereklidir. I-Iata akımı korwna cihaziarının indirekt ve/veya direkt ten1as yanında yangına karşı sunduldan yüksek koruma değeri, hata akunı korunmasının ulusal ve uluslar arası yönetmeliklerde yer almasını sağlamış
Y. Yılma7,
Ş. Özbey;
Sakarya Üniversitesi Fen B ı liınleri
Elektrik Anabilitn Dalı-- Sakaıya- Türkiye
Enstitüsü,
o lup; o zanıanlardan
beri
bu hata akımı
koruma
cihazları, yüksek koruma düzeyine s ahip olduklarından
J(açak Akım Koruma Ciltazlar·ı
SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi
7 Ciltt 2.Sayı (Temmuz 2003)
do la yı
birçok
V. Yılmaz,
iilkede,
bir
a rtan
üstlenmekte
yoğunlukta
ölüm cül
kullanıln1aktadır.
olup,
bir
uygular.acak
vücudundan
olan
hata
akınu
Dolayısıyla
olabilir.
koruyucu
dahili nde hen1 indirekt
II. 'TE MASLARlN TANil\'11
n eden
kazaya
geçen
Ş.Özbey
önlemin,
ınıkanlar
tenı as ve hem de direkt tema sta
konıma sağla yacak şekilde seçilmesi gereklidir. rreh1ikeli konusu
gövde olması
ka rş ı
akımlarına halinde,
indirekt
korumanın ve
direkt
söz Canh uca
temas
kaçak a kı m insan
direk t tenıas olayında
vücudundan toprağa doğru akar. Nominal işletim akınu
arasında farklılık gözetilnıektedir. (2]
3 O mA_ ve daha düşük değ e rlerdeki
•
II.l. lndirek Ten1as
kaçak akım korwna şalterleri ile direkt temasa kar ş ı
konıma sağlanmalıdır. Bu ekstTa koruma her koşul için ten1el koruına ölçüsü olarak kabul edilmeıne1idir. Bu daha ziyade yuka nd a tanınılanan elektrik kaça ğ ı
İndirekt t e nıa st a (Şeki l I) arızalı o Jan donatımdaki hata
akum, korwna hattı yo l uyla toprağa aktarıln1akta olup, hatanın ort aya çıktığı anda tesadüfen arızalı donatıma t en1a s
eden
insan par a lel
bir
olarak
hata
dwllll11 an iç in bir ilk yardım önlemidir. Aşuı akım ve
akımı
kısa devreye karşı gerekli
devresine gi ımekte ve akınun büyük bir bölümü, direnç koşulları nedeniyle
(In <30 mA) hassas
cihazlarla ayrıca koıuma
yapılmalıdır.
konuuıa hattı üzerinden toprağa
geçmektedir.
l-a7 1
Makine
ve
cihazıarda
kaynaklanan tc h lıkeye
kaçak
izolasyon
akınllara
tcmasta
h atasından canlı
ı ı ı ı
yaşamı
girer. Yaşam tehlikesi durumunda nominal
ı ı ı ı
işletim akımı 111 30 mA ol a n hassas kaçak akun karıuna şaltcrleriyle ani ayınna sağlanır. Bu koıuma rna kine ve
ı 1
cihaz lann gövdelerini yeteri kadar küçük toprak direnci
1
-
---------
ı
1 1 l ı
1 .,... , ,._
-
-
-
_._. __ -
--
--
-
]
Nötr
+
A.. 1 ı ı ı
] 4.
1
--
1
t
ı 1 ,..,...._,
'
�·
� ltı
Şekil 2 Direk temas durumu
(
III. AIGM
ı ı ı ı ı
1
T
o
t
1
küçük değerd e olam bile, öneınsenecek
[
'
-{..
ı
Elektrik dağıtın1 sistemlerinde, e l ektrik aknn ının ç-:
]� .•
1
lA-] ıa.rı
hatanın
olduğu
zararıara yol açabilen Bir
oluşturur.
yerdeki ne ml i
�
izolasyon
bu
ortam, toprak k a ça k
akın11ru yaratrr. Küçük değerlikli olmalanna rağnıen,
-1-.
g eneBikle zayıf i.colasyonlu
cihazlar ve hatalı kab l aj
veya yanl ı ş kullanım ned eni yle oluşan toprak k a çak
akımları,
Endirek temas durumu
insanın
saniye
içinde
malzem e ni n
elektrik
çarpması
sonucu
ölüınüne
neden
ola bjlirler.
işle tme ye
tabi olarak ge ri lim
parçalara veya topraklanmanuş olup
hata
taşıyan
Elektrik akııru insan yaşaını için vazgeçilmez olan iki
durumunda
ana i şle vi etkiler: Solunum ve kalp atışı. Solunum ve
gerilim taş ıyan i1etici özellikli yabancı p arçalara kasti
kalp atışı fonksiyonlarının zarar göın1esi, etkisj altında
olmayan direkt temasında ise (Şekil 2) o l a y farkhdır. o
birkaç
hasa rlanmasına, binalarda yang ı n ol uş mas ına veya bir
11.2. Direk Temas
d ununda
kaz alan
büyük
hatasının, örneği n bir insan vücudu ile teması veya
ı
Şekil. 1
Bir insanın,
BÜYÜKLÜGlİNÜN ETKİSİ
ı:
1 1
1 1
Bu
J ..----�F ��
•
'
1
-
J
J- l.n.
ı
ı ı ı 1 ı 1 ı
-----
-
ı ı ı
Fa.::: -
-
1
' 1
1
(Ra) ile toprakl ayarak sağlanı r .
,.
t·.J(j :ı
ı
ınsan,
k onuın a
hattı
görevinı
143
Kaçak Akl m Koruma Cihazlan Y.Ydmaz, Ş.Özbey
SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 7.Cilt, 2.Say1 (Temmuz 2003)
V. ÇALIŞMA PRENSİBİ
kalınan akımın büyüklüğüne ve akımın geçiş süresine bağımlıdır. [ 3]
Kaçak akım konıma şalteri Şekil 3 'de görüldüğü gibi faz veya fazlar ile nötr çok hassas bir toro idal nüvenin
İnsan vücudundan geçecek olan ak ıımn etk ileri � mA
Karıncalanma Hissi
lO
mA
Kasılma Başlaması (Kişi iletkene
akar
doğal
ger i l imini n güvenlik e ğri si
bobinine
Açtııma
ve
mekanik olarak açma
bob ini
ana kontaklan
ise
'
yapmalıdır.
zarar vermeyecek maksimum değeri, kaçak akımın eşik
L1
mA kabul edilerek ve kişinin bulunduğu
L2
ortama göre değişen iç direncinden hesaplan1r. Normal şartlarda yetişkin bir insanın iç direnci 2 ld1 dur. Nemli
1
ortamd a bu direnç
·-
N
3
1
ı ı ı ı ı ı
L3
..
ı·--
kO'a, ısl ak ortamda ise 480 (fa
kadar düşer.
5
ı·-
'
'
ı
Elektri ğe maruz kalan k i şinin vücudundan akacak olan 30 mA kaçak akun, Ul u sla r arası Elektrotelmik Komisyonu'nun hazı rladığ ı IEC 60479-1 d ek i eğri ye gör e solunum ve kan d olaş ıını i ç in sınır değer olarak
1
ı
'
ı
verilmistir. ,
1
ı
okıman goçi ş
ms
t(XO)
sü a� 1
{s}
��B
;A 1
\ '
ı "
ı ı ı
1. t
ı
200
�
ı 1
1
o
1 •
•
'
ı
ı ı
50
ı
i' �· " 11
20
� "
10 0�1
-
o�
- -•- - ı
o.s
ı
ı
..
A
1 '
ı
_
rn
ı
1 ı
ı
• 1
ı
ı
1 1
'-- -
-
--
- -
--
6
- .
ı
korunıa şalterj çalışma prensibi
\'1. YANGINA KARŞI KORUMAÖNLEMi
...
�---- ...
vücuttmaan k aknrı
akım
...
...
1
Şekil4 Kaçak
..
"
ı
�-- r
o
\
•
1 1
1
Ro
11
ı
100
1
c
1
1
•
ı
1
�
ı
soo
•
M
1
1
1(0)
ı
\
1
2(00
ı
'
1
5CXXJ
yaym
ürünü olmalı ve şalte r aynı işlerrri binlerce kez, batasız
arasındaki sınırı belirler. Bu gerilimin insan vücuduna değeıi 25
açtıınıa
Bu işlem 30 ms nin altında gerçekleşir. Basit gibi görü len bu mekanizma insan hayatı söz konusu olduğu için yüksek bir teknoloji
hayat ile ölüm
,
verir.
boşalır
mandal
açarak elektriği keser.
IV. TEMAS GERİLİMİNİN ETKİSİ: Temas
bağ lı
tmlmatısa
s inyalini
Kalbin dunnası ve ölüm
mA
nedeni yle
gerilim
indüklenen
kuvvetiyle açtınna
düzens izleşnıes i
500
Fark akınn oluştuğunda akım trafosu sekonder
rölesinin üzerindeki many etik ak.ı bozulur. Bir yay ile
Kalbin titremeye başlaınası ve
mA
.
sargılannda
Diyafran1 kasılınası ( S ol un um yolu
tıkaıınıa riski) 70-100
dönen akım
ile
açtırma rölesi üzerinde sulilinet halinin m anyetik akısı
yapışahilir.) mA
akım
arasında fark ol mad ığı sürece her şey nonnaldir ve
1-10
20-30
G e le n
içerisinden geçirilir.
-
2
jc1d0ti
.
5 ,,
-
-
- -- --
- - -
1
10 20
tnA)
·
--- -
so 100
-
200
... . ...
--
- -
- -
-- -
.. -
-
5001CXXl 2mı 5C001 00'l0 m lı 1. His.900 ilm�ı 2. His9S'd ilir 3. ı<a hct olmayan
zara
rb.r
4. Kalıcı olan zararlar
e/ v eya toprak ka çakl arı hata akımı içindeki ark nuhallinde ııisbi olarak yüksek dirençler "ta.n1amlaı11naını ş" devreler ve/veya toprak kısa kaçaklan ortay a ç1 lanası ha linde özellikle yangın tehlikesi yaratıhr. H ata akınılan� kısmen ve hatta Kısa devreler
insan
vücudundan
,
,
'
fazlasıyla aşırı Şekil 3 IEC 604 79-1 'de
v
ak ım
koruma
cihazıarının nominal
akımlarının altında kalması nedeniyle, sigo rtalar veya
akan kaça k akım
otomatik sigortalar gibi
şiddetinin, akını1n geçis süresine göre etki eğrisi
ön
koıuma yapabilen, aşın
akım korunıa ciha.zlarıyla algılanamamaktadırlar. Aşın Nonnal
şartlarda,
yetişkin
biı·
insanın ölüm riski
akun k orum a cihaziarının nonrinal akımını hafifçe aşan akımlarda ise, açılma a n cak uzun bir zaman sonra
oln1adan sürekli olara k ten1asta kal abi l ec eği maksimun1
gerili m de ğ eri 50 V'dur. Aynı ş a rtlar da kişi 100 V,luk
ortaya çıkmaktadır. Toprak kaçağı akımlarının neden ol duğu yangı nl a ra k arşı koıumanın d a sınırları vardır. Aşağıda toprak k açakl a r ına - dolayısıyla hata akınılara·
geri li m e n1aruz kaldığında, ölünı riski o lınadan sadece 0,3 saniye temasta kalabilir. [4]
144
SAU Fen Bilimleri Ensti tü sU Dergisi
Kaçak Akım Konıma Cihaziarı
7.Cilt, 2.Sayı (Temmuz 2003)
Y.Yılmaz,
ve ark oluşmasına yoJ açabilecek olan hatalarla ilgili örnekler verilmektedir. [5]
Bir
•
hattın
/
ve ve
ya
aracının
işletıne
İzolas yonunun kısmen hasarlı olması.
C illazl arı n
•
veya
motorlann
kontaklarında,
etrafı kömürleşmiş olan kavıuk yerlerin ortaya çıkması,
Motorların
•
bobinterin
veya
y üklenme s i
aşarı
eskimesi dolayısıyla,
devrelerinden kaynaklanan
kısmen
sargı
kısa
hata akımlarının
ortaya çıknı.ası. işl e tnıe araçlarına veya te sisatına ait parça]ara
•
rutubet giın1esi ve buharlaşmadan dolayı su oluşması,
E l ektr ikli
•
ara ç lan nı n
i ş letn1e
iletici
içine
özellikli tozların veya birikintilerin gi rme si
Bu tür ha t alar, tarnarnlannıanuş kısa devrelere ve/veya toprak kaçaklarına neden olabilmekte ve yangınlara yol açabilmektedir.
VD.
SONUÇ VE ÖNERiLER
Ülkenıizde elektrik sektörünün en büyük sorunlarından biri her sektörde olduğu gibi kaliteyi göz ardı etmek ve insan
yaşannna
önem
vermemektir.
Kaçak
akım
konuna ci hazları kapı k omş un1uz Avıup a da yıllardan ,
beri uyguJanmsı zorunlu
ol
duğu için uygulama alanı
bulınuştur. Yıllarca elektrikten dolay1 oluşan k azaları
duyduk,
yaşad1k
ve
Doğnı
olmadıklarımız?
okuduk.
Ya
üıiinle
bir
ve
haberdar doğru
bir
k u llanını l a bu kazalar bir daha olmayacakhr. Bilinçli uy gula mac ı,
sa t ıc ı
uygulamasının
ve
kullanılıcılar
yarattığı
yaratmak ve ilk
belirsizliklerden
dolayı
doğabilecek hataları önlemek, elek trik adamları olarak amacımız olmalıdır. Piyasa ekonomisi şartıarına uygun teknik, ekononıik ve her anlamda tüketi c i yi koruınayı
an1aç l a yan
bir
düşünce olduğu
Belirsizliklerin
si ste
m amaç
bir
yararlanmaya
çalışabilecek
uyanlmalıdır.
Kaçak
or taında
b undan
ve
fırmalar
koruma
cihaziarı
kişi
akın1
edinilmelidir.
kı.ıllanılacağı yere göre t e s p i t edilerek, şuan yüıiirlükte olan
ulus lararası
lE C 61008-1 standartlarına uygun
ürünleri seçmek büyük önem taşırrıaktadır. KAYNAKL"ı\R ll] Sien1en s Hata Akıını Koıuma Düzenekieri ile I--layat
Yangı n Koruma, s 3-4, İstanbul, 2002. [2] Elektrik 1996/3, s 108-llO, İstanbul, 2002. ve
(3] International Electrical Comrnission "IEC 61008-1 -
Residual Current Circuit Breakers", pp 78, 2001.
f 4] Federal Elek tTik Kataloğu,
s
5/3, 2001.
[5] http://www j ec c.com
145
Ş.Özbcy
Kontrol Alan Ağlan (CAN) KullanalarakStep
SAU Fen Bilimleri Enst1tDsü Dergisi
l\1otor Kontrol Uygulamasa
7.Cilt, 2.Sayı (Temmuz 2003)
A.Karaca, H.Ekiz,
A.T.Özcerit
KONTROL ALAN A G LARI (CAN) KULLANILARAK STEP MOTOR KONTROL UYGULAMASI
••
•
Ahmet ••
Ozet
-
•
KARACA, Hüseyin EKIZ, A. Turan OZCERIT otomotiv s tan dard ı haline gelmiştir. Aynı
Kontrol 21Ian ağ1(Controller Area Network-
som·ada bir
başlangıçta
zanıanda yüksek hız, düşük maliye t ve yüksek başarım
CAN).,
birbirleri
sistemlerio
ile
geliştirilrrıesine
anıacıyla farklı
arabalarda
alanlarda
bul unan
elektronik
haberleşmesini rağmen
lusa
kullanlln1aya
sağlamak
sürede çok
başlamıştır.
Bu
gibi
özelliklerinin sağla d ığı avan taj l ar nedeniyle, çok kısa
bir süre içerisinde endüstriyel ortamlarda kullanılan saha kontrolü ağlan arasında yerini alnnş tır [1 ].
çalişınada 8051 t-abanh ve üzerinde CAN kontrolör bulunan 89C51CC01 entegresi tanıtılnıaktn ve CAN
CAN, bird e n çok aktif düğümün (master) buibirine 'yol'
protokolü kullanılaral< ağ içerisinde haberleşınenin
topolojisi ile bağlandığı ve çekişıneye d ayal ı (Contention
gerçekleştirihnesi
kontrol mekanizmasının rişim gerçeklendiği bir protokoldür. CAN seri bir iletişim protokolü olmasına karşılık, çoğu seri haberleşme pro tokol üne benzeınez. Örnek olar a k CAN çerçevesi ç oğu seri iletişin1. protokollerinde b ulun an hedef ve k aynak adresleri ile il gili herhangi bir bilgi içennez. B11na karşılık mesaj ç er ç e ves i, mesajın içerdiği bilgi tipini (nıantıksal adres) ve mesaj ın önceliğini gösteren bir denetim ( arb i tration) alanı içerir. Bu alan sadece mesajı tanınıl a ma k ve önc e l iği belirlemek için d eğil, aym zamanda ortam erişim kont rolü için d e kullanılır [ 1]. Şekil 1 'de yapısı veri le n standart veri çerçevesindeki alanlar aşağıda kıs a ca açıklanınakt adır.
kullanımına
anlatılmakta
örnek
olnıası
CAN
protokolünün
aınacıyla,
89CS1CC01
entegresi kullanıhıırak oluştuı.. ulan CAN düğümleri ile ayrı nol{talarda bulunan iki step nıotorun kontrolünü yapan
bir
sistemin
tasarımı
ve
gerçeldenme si
detaylandırılınaktadır.
Anahtar
Kelinıeler
-
Controller
Area
Network,
�likrodenetleyici, 8951 ccoı' step m o tor kontrolü.
Abstract initially
-
Although CAN (Controller Area Network)
has
been
developed
order electronics
in
system in cars to tomminicate each other, it has been used in many di verse applications of time. In this study, 8051
w ith
based the 89C51CC01
introduced and the use of CAN
protocol for the
purpose
the
conununication
in
network
is
described. As a case sıudy, the 89C51CC01 chip has been
wed
applications
to
dcmonstrate
CAN
the
in order to control
protocol
İ\VO step motors
located at reosonable distance each other.
Key
words
Controller
-
ortam
e
,
,
ashort period
microcontroller vvhich has a n on-chip controller, is of
Based)
Area
Network,
Çerçeve Başlangı cı (Start of Frame, I bit): Me sajın
başlangıcını belirtir ve 1 'bit UZUlıluğa sahiptir [2]. Denetim Alanı (Arbitration Field, 12 bit):
Denetim alanı, 11 bit uzunluğundaki tamtıc ı alam ve 1 bit u zunluğundaki uzak iletim istek ( Remot e Transmission Request, RTR) alam olmak üzere iki ayrı alt alancicu1 oluşur. Tanıtıcı alam ınes ajın ö n celiği ve mantıksal a dresi gibi iki fonksiyonu içerir [2]. RTR alanı ise, çerçevenin istek çerçevesi olduğunu gösternıek anıacıyla kullanılır.
Microcontroller, 8951.CC01, s tep motors control. Kontrol Alanı: Altı bit
prot okolü, bir araç içerisinde bulun an elektronik kontrol
nluğundaki kontrol alanının ilk biti; tanıtıcı uzaııtı (Identifier Extensio n, IDE) bi tidir. gönderilecek herhangi bir İlk bitin lo j ik 'O' olma s ı , tanıtıcı bi tin olmadığı a n l a mına gelir Kontrol alanındaki i ki n c i bit, (rO) ayrılmış bir bittii ve kullanı lmamakt adır. Arkadan ge len dört bit ise, veri alanındaki baytların
birimleri arasındaki iletişimi sağlaınak üzere bir Alınan
sayısııu gösteren
I. CAN Kontrol
PROTOKOLÜNÜN Alan
Ağlan
GENEL
ÖZELLİKLERİ
.
(Controller Area Network-CAN)
fırınası olan Robert Bosch GmbH t a ra fından tasarlaıınuş, ilk
olarak
1989
yıl ı nda
otomotiv
Özcer1t; SAU
Teknik
veri
uzunluk kodunu (Data Length
Code, DLC) i ç er i r [2].
endüstrisinde
(Merce des Firmasında) kullarulmış, daha A. Karaca, H. Ekiz, A. T.
uzu
Eğitim Fakültesi
Veri Alanı: DLC değerine ba ğlı olarak sıfır ile sekiz bayt arasında
değişen
uzu n l uğa
sahiptir
il eti lıne k istenen bilgiyi/veriyi içerir.
ve çerçeve ile
Kontrol Alan Ağlan (CAN) Kullamlarak Step Motor Kontrol Uygulaması A.Karaca, H.Ekiz, A.T.Özcerit
SAU ren Bilimleri Enstitüsü Dergısi
(Temmuz 2003)
7 Ci lt, 2.Sayı
Denetım alanı 12 Bit
Veıi
Alanı
Alanı
s
ll Bit Tanıtıcı
o f<
Şek i 1
I
T
D
r
R
E
o
DLC
-
,..
O- 8 Bayt
16 Bit CRC
�
.... ...
7 Bit
2
hatanın
j al ını p a l ı nmadığı ve sezilmediği ko nularınd a
me sa ın
sezibp
gerçekleştirmek iç in
r
soniandırılır [2].
II. CAN DÜGÜVILERİNİN FİZİKSEL
Y APlLARI
için
CAN protoko]ü
istenen bütün özell ikle r i sağlar [3].
tanımlanan iki adet ISO standa r d ı
bulunmaktadır: ISO 11898 standa rd ı
l
Mbit/s'ye
[3].
1200
�
PCA82C25l CAN
-
transi ver
-
� ...
T8Ycsı ccoı
.. - ---- -- ... ------------------------ -- ------------ · 1 1 1 1
Mikrodenetle}�ci
-! � ·
PCA82C2S 1 CAN
f•
1Tansiver
-
.......-
r.
1
T.t.D·�·
Bıt Tımınq L•.•gıf,.
---
T89C5JCC01
•
CAN trans i ver
l'/\NL
·
M ikrodeııetleyici
1
,.._�
1 1
1
...... ._..... ------
-
1
•
qı? "< gısı "''
•
T89C51CCOI
CPR(hl c:ıılbı:'x
_ 1;1 :
-
ır--
1
+
t -
-
_.
1
--
_ .,.. _ ... 1
l\1 ikrodenetleyici
___
_
___
1
_
1 1 _ � 1
' ı ı
1
...
1
1
1
_.
•
Prwr��· Enro�ı
RE'I'.Jıs'i;..rs ı
__
- --- - -
-
1
•
�
(: r.•nlrı.•l
120Q
Şekil 3. Atmel CAN kontrolör blck diyagramı.
Ş ck i1
CAN düğümümlerinin fiziksel yapı ları.
dü ğü n1 ler i
arasu1daki kablo bağlantısı CANH ve CA "JL olarak isiınlendirilen ]kj kablodan oluşur. İlk ve son diiğü mle r in üzerinde soniandırıcı olarak 1200 değerinele bir direnç, CANH ve CANL hatlan arasına bağlanır. CAN düğünıleri üzerinde Philips firması tarafında n üretilen PCi\82C251 CAN transiver ve Atınel firması tar a fında n üretilen T89C51CC01 n1ikrodenetleyicisi bulurunaktadır. T89C'51 CCO1 nıikro denet1eyicisi; iç in de CAN k ontrolör bulunan 8051 ta banlı bir nıikrodenetleyicidir.
KONTROLÖRİİN Y APlSI VE ALMAJMESAJ GÖNDERl\1E İŞLEMLERİ CAN
3 'te bl ok şeınası veriten Atınel CAN k ontrolörd e birbirinden bağımsız l 5 mesaj nesnesi bulunur. Bu 15 mesaj n es nesinin her biri n1esaj alma veya gönderırıe işlenileri i ç in ayrı ayrı programlanabilir. I-ler bir mer.o· � ,
mesajın yaz ı ldığı veya alınan n1esaj ın bulunduğu 8 baydık bir alan ile birlikte alınması isten e n veya gönderilecek mesa j ın t anıtıcı değerinin yaz ı ldı ğı bir alan bulunur. Bu mesaj nesnelerinin yön etimi sayfalama metodu ile yapılır. CAN kontrolöre eriş i m SFR 'ler (özel fonksiyon kaydedicileri) tarafından sağlanır. Başlıca SFR 'ler aşağıda sıralan-nıaktadır: nesne s inde
-
III. A'rMEL CAı�
tarafn1dan
1
1
CANI-I
Atmel
1
1
•
--
c,..r.tic R�rlundaı�y Check
1
•
• •
PCA82C251
Coun1eı
Bit Sıulfın9 n,.�;tııffing
1
e
�
....--1
1
RxDt..
J\tiESAJ
11519 st and artl arı . ISO
ve
kadar gerçek zaman kontrolüne izin veren yüksek hızlı uygulamalarda kul1anılırken, ISO ı 1519 sta n d a rd t üst sınırı 125 Kbit/s olan düşük hızlı uygulan1a l a rd a kullanılır [1). CAN k o ntr olö r CAN protokolü t a ra fından desteklenen bütün çerçeve tiplerini işieyebilir (veri çerçevesi, uzak çerçeve, hata çerçevesi ve aşı rı yük çe rç evesi) ve 8MHz kristal frekansında 1 Mbü/s bit hı zı n da bu işlemi gerçekleştirir 11898
Çerçeve Sonu Alanı: Her b ir veri ve uzak çerçevesi, mesajın sonunu bebrten ve bi bi ri ardıııa sıralaunuş y edi adet '1 ' seviyel i bit içe ren bir çerçeve bit dizi si ile
Şek i ı 2.
3 Bit
Bit
vericinin bilgilcndirilmesine İnıkan tanır.
CA�
-...
l. StandartCAN vcı i çerçevesi.
ACK Alanı: ACK_ alanı,
bir
R
....
...
Boş
INT
EOF
ACK
CRC A1anı
•�
1•
herhangi
Hat
Kontrol
gönderilecek
CANPAGE:
Mesaj
nesnelerinin
seç ınu
ıçın
kullanılır. -
ko n trolör BOSCH GmbH tanımlanan CAN seri haberleş n1c protokolünü
-
,
-
CANM SG: A l ın an
veya gönderil ecek mesaj baytlar halinde sırayla bu kaydedi c iye yazılır . CANID'T1 -4: �1esaj tanıtıcı değeri bu döıt kaydediciye yazılır. CAN lE I -2: Mesaj nesnelerin in kesme yetkilendiııne ka ydedıcisidir.
147
Kontrol Alan Ağiara (CAN) Kullanılarak Step
Enstitüsü Dergısi (Temınuz 2003)
SAU Fen Bilimleri 7.Cilt, 2.Sayt
CANCONCH:
Motor KontrolUygulamasa A.Karaca, H.Ekiz, A.T.Öuerit
Seçilen n1esajın göndeıme
be 1 irlerunektedir.
veya alma
görevleri aş a ğıdaki şe ki lde
için p r o gr amla nmasını sağlar. Mesajın DLC değeri
de bu kaydedici iç erisine y az ıla ra k b e l i r l e n ir
Gönderilen
mesajı
Yavaş butonu
mesaj n esnesi
Mesaj
a l ındı ğ ında
programında
'
CANMS G
'
i1 e,
kesme
kesme
yeniden
başlaması
son un da
'CANCONCH'
hızda
orta
hızda
S eçil en motonın
Hızlı butonu (03h): Seçilen motorun
hızlı
dönmesini
sağlar. Stop butonu sa ğlar
(OOb): Seçilen
motorun
durmasını
.
Motor scçin1 anahtarı: Yukarıdaki işlemlerin hangi -
kaydedicisinden gelen b i lgi
Mesaj alma işleminin kesıne hizmet programının kaydedicisine '88h' d eğ eri
yavaş
.
hizmet
okunarak değerlendirilir. için
ve
özetlenebilir.
(Olh): Seçilen motorun
Orta butonu (02h): dönmesini sağlar
ıçin alma işl e mi başlatılır.
oluşan
butonlar
dömnesini sağ lar.
aJmak i ç i n ;
.
yazıl ara k seçili
bulunan
.
öncelikle 'CANPAGE' kaydedicisinin i ç ine yazılan değer ile 15 mesaj nesnesinden biri seçilir. 'CANIE 1' ve 'CANIE2' kaydedicilerinden seç i l en n1esaj n esne s ini n kesmesi aktif edilir Daha sonra 'CANIDT" kaydedicilerine alın ac ak. olan mesajın tanıhcı değeri yazılarak al ınac ak olan n1esaj belirlenir ve 'CANCONCH' kaydedicisine '88h' de ğe r i bir
sistemde
Bu
ınotora uygulanacağını seçer. Kapat bu to nu
(OOh): fier iki motorunda durmasını
sağlar. Butonların
y anın da
gerçekleştirilmesi
tekrar
sa y
yüklenir.
ı l a rd ır
i çin
gönd erilen
sayının
rakamlar
düğümlere
işlemin
gönderilecek
olan
mesaj da değeı·ini k o ntrol ederek motorun
Düğümler
.
yazan mesajı
aldıklannda
Mesaj gönderme işlemi alma işlemine göre daha basittir. Yine 'CANPAGE' kaydedicisinin içine y azılan değer ile
15
nesnesinden
seç ili r. 4CANTE1 ve 'CANIE2' kaydedicilerinden seçilen mesaj nesnesi nin kesmesi aktif edilir. Daha sonra 'CANMSG' ka ydedi c is in e g ö nde rilınek istenen veri, 'CANIDT' kaydedicilerine nıesaj tanıtıcı değeri ve 'CANCONCll' kaydedicisine '48h' değeri yazılarak nıesaj gönderilir. mesaj
biri
�
Cı\N kontrolörü başlat
CANMSG=OOh
IV. STEF•l\tfOTOR UYGULAMASI Tasarlanan
motorun
sistemde, ınerkezi
b ir
noktadan
ayrı
hız ve start/stop kontrolü ya p ı lmakt ad ır .
düğüm i ki nc i ve düğümlere
üç
üncü düğümle-re
b a ğlı
olan
step
step
CANMSG=Olh
Birinci H
gönderdiği bilgiler ile
rootortann
gerçekleştirmektedir (Şekil 4 ) . Düğümlere bilgiler
iki
Il
kontrolünü gö nderilec e k
CANMSG=02h
kontrol butonları ile
ı..
CAN
düğümü (ı )
�
� �
CAN
düğümü (2)
K .. J
H
ı
Kontrol
butonları
Step n1otor
sürücü devresi
t.
' ,j
Step motor
tJ
CANMSG=OJh
H
Mesajı gön d er
f+� CANL
düğümü (3)
..
,
Step motor
süri.icü devresi
l
Step
,
motor
E
p
CANMSG=OOh CJ\NIDT-0200h Mesajı gönder
CANH
Şekil 4.
Step motor kontroluygu1amast
•
C ANMSG=OOh CANIDT=0200h
CAN
ı
CANIDT=0200h Mesajı gönder
CANIDT-0201 h
blok diyagramı.
Mesaj1 gönder
Şekıl 5. Birinci düğümdekullanılan
148
progran1ın akış d1yagramı.
,
Kontrol Alan Ağlan (CAN) Kullamlarak Step
SAU Fen Bilimleri Enstitüsü De rgis i 7.Cilt, 2
Sayı (Temmuz 2003)
Motor Kontrol Uygulaması .
A.Karaca, H.Ekiz. A.T.Ozcerit
V. istenilen
h ızda
dönmesini
yada
dun1ıası
işlerrlini CAN
gerçekleştirirler.
iletişim protokolü
Tasarlanan s iste ınd e bulunan ikinci düğüm '0200h' tanıt ıcı değere sahip mesajlan üçüncü düğüm '0201h' değere
sahip
n1esajlan
alarak
değerlendirir.
Tasarlanan sistenun
çalışınası için yüklenmesi gereken progranun akış şeması Şekil 5 'tc veıiiınektedir. Şekil 4 'de blok şen1ası verilen devrede bu lunan düğün1deki sürekli
olarak
kontrol
butona
ettiğinde,
kaydedicisine
eder.
karşılık
Basılı
gelen,
Birincj
yükler.
konu n1 unu
butonların
nıikrodenetleyici,
bir
sayıyı
birinci
buton tespit
'CANMSG'
düğümdeki
mikro
denetleyici ikinci işlem olarak ınotor seçim anahtarının konumu nu kontrol eder ve anahtar kapalı ise '0200h' değerü1i, anahtar açık ise '020 l h' değerini 'CANIDT' kayde di ci s i yükler ve 'CANMSG' kayded ic iler ine içerisindeki bilgiyi CA:N yoluna yerleştirir. İki mo torunda durmasını s ağlayan kapat butonu düğüm] ere 'OOh' değerini göndererek motorların dunnasını sağlar (Şekil 5 ).
ot omobil l erd e ve
hız
ve
görülmektedir.
KAYNAI�AR [1] TUNCEL, S inan "Denetleyici
Alan Ağı Endustriyel
İ l et işi m
Amaç b
,
Protokolünün
Doktora Tezi,
[2]
Eğitim
SAÜ Pen Bilimleri
ÖZÇELİK,
İbrahim,
mesaj
alındığında,
programı
devreye
içerjsjnde
birinci
kesnıe
oluşur
girer.
Kesme
düğünıden
gelen
ve
kesıne
hizmet veri
hizmet
progrann
'CAN1v1SG'
hız değişkeninin içine yazılır. Ana progra mda hız değişken ini n aldığı değer sürekli kontrol edilerek motorun istenilen hızda dönmesi sağlanır kaydedicisinden okunarak
(Şekil
6).
)
Başla
0200h nolu
1nesajı
a lm ak için CAN kontrolörü başlat
..
Motoru bir adım döndü!·
50msn bekle. Motoru bir
ad1m döndür. 25msn bekle.
Motoru bir adım döndür.
lOmsn bekle H
�ekı 1 6
Motorların bulunduğu
düğümlerde kullan ı la ı;
programın akış
di yagı·amı.
149
Benzetimi",
Enstitüsü, 2002
"CAN/ATM
ve
PROFIBUS/ATM Yerel Köprülerinin Tasarımı", Doktora Tezi, SAÜ Fen Bili ml eri Enstitüsü, 2002 [3] T89C51 CCOl Teknik Dökümanları,
İkinci ve üçüncü düğünllerde, birinci düğün1den geI en bir
endüstride
g üvenlik ger ekt iren uygu lamalarda kullanılmaktadır. Y apıla n T89C51CCO 1 çalışmada n1İkrodenetleyicisi ile CAN protokolü ile haberleşme gerçekleştirilmiş ve step ınotor kontrol uygulaması yap1lınıştır. Başlangıçta yalnızca arabalarda ki elektronik sisten11erinin kontrolü jçin tasarlanan CAN protokolünün çok farkl ı uygulaına alanlarında k--ullanımına, step motor iyi bir örnek olarak görülmek tedi r. CAN protokolünün özellikle e n düstriyel saha alan ağlarında etkin ve yaygın sahip olacağı açık bir gerçek olarak kullanıma yüksek
tanıtıcı
SONUÇLAR
www
.atmel.com
Oilin1leri Enstıtüsü Derg1sı 2.Say1 (Tenınıuz 2003)
SAU Fen
7.Ci1t,
İle Üretiltn Mikroyapisal Özelliklerinin İnccJcnmcsi Ö. Yüksel, N.Canikoğlu, H.Ö.TOJllan
Kontrollü Kirrıyasal Çöktürme Yöntemi
Yü ksek Volta,jh ZnO Varistörlcrin
KONTROLLÜKİMYASAL ÇÖKT{}RME YÖNTEMİ İLE ÜRETİLEN YÜKSEK VOLTAJ.LI Zn O \7 ARİSTÖRLERİN MİKROYAPISAL ÖZELI.�İKLERİNİN İNCELENMESİ
Özlem YÜKSEL, Nuray CANİKOGLU, H. Özkan TOPl_jAN Özet-
I.
ZnO esaslı varistö rler çok bileşenli yarı iletken
seraınil\lerdir.
b i leşe nli
Çok
ele ktr iks el
seranıiklerin
ol<sit
d a ,ıra nışl arı
hen1
malzemenin
mikroyapısına henı de ZnO t a ne sınırlarında oluian
ürünlerin yapısına bağlidır. ZnO varistörlcr, klasik seran1ik
geleneksel
olarak
yö nt emleri
üretim
(;İRİŞ
ile
karakteristikleri
seranıiklerdir. V ari stör
gerilin1 hatlarında ve
üretilirler. Zn O ve diğer ınetal oksitlerin homojen
yükselmelerıne karşı
olara k ka rı şnıas ı arzu edilmektedir·.
devrelerde
Sulu ki ıny asa l
p ro se sle r i n b a şlıc a avantajları, r ea l<si yo n a giren iyon ları n kısa sürede yayı b nala rı ve d üşük reaksiy on s ı cakh l d a r ı nda yü ksek saflıkta varistör tozlarının
)
nınlzemelerin görevleri y üksek
e l e k tronik devrelerde
koruına
sağlaınaktır.
anı voltaj
Bu an1açla
aşın voltaj koruyucusu olarak kullanılırlar.
P r atikte aşırı voltaj dan
korumak
için dizayıı
yüksek
ve
nıaliyet
düşük
cihazlar;
E-J
iletken
yarı
bjJeşenli,
çok
ile
(
akım voltaj
ZnO Yaristörler, lineer olmayan
edilen
güvenilirliğe
sahiptirler [ 1 ].
üre1ilnıesidiJ�. Bununla birlikte kinıyasal p ros esin en probl e ıııi
büyük
kontro l lü
topaklann1adır.
ç öktürme
kinıyasal
çalışmada;
Bu
kullanılarak
tekniği
serarrıiklerdir.
Çok
bileşenli
çok
varİstörler
esaslı
ZnO
bileşenli
iletken
yarı
oksit seranıiklerin
lineer
homoj e n tane boyut ve tane şekil dağ ılı nuna sahip
oln1 ayan elektriksel dcıvranı�ları heın malzemenin mikro
ZnO varistör tnzu ür-etiln1iştir. Ayrıca üretilen ZnO
yap1 sına hem de Zn O tane stn ır lannda
varistörün mi kı- o �' a pı dağıhnıı incelenıniştir.
yapısına bağlıdıı-. Va ri s törün ana bileşeni ZnO' tir. Ancak
çok
varİstörler olarak kullanılabiln1csi için
Anahtaı- kelinıcler: ZnO Varistör,
Mikroyapı, Faz
n1etal oksit
(
katkJların yapılinası
Dağılıını
voltajı,
Abstarct-
zinc
The
multicomponent electrical
ceranıics.
senıjconductor
behaviour
varistors
based
oxide
of these
type
oxide
are
düzensizlik
Zinc oxide
varistor
sayıda farklı
gerekmektedir. Her ilave,
kırılma
veya
birkaç
katsayısı
paran1etreyi kontTol eder
[ 1 ].
gibi
bir
The
Z.nO
ceram i c s
de vice and on deta iled proccsses oc c u ring at the ZnO
boundaries.
ürünlerin
Sb20.ı, CoO, fvlnO, Ti02 gibi )
ve
both on the ceramics microstructure of the
depend
grai n
Bi203,
oluş an
Katkılar
�
Karıştırnıa ve Öğüt1ne
have been
pre p ared by con Y enti o nal ceramic tec lı niq u es lt has .
been
r ecogniscd
homog eneous
that
it
d esi r a ble
is
ınixture of the
zinc
to
oxide
have
a
Kun1tn1a
and the
additive oxides. The ınai n adva ntage of 'vet chenıical
prosessing is the short diffusion lenght of the reacting
Granülleş tinne
ions, resulting in IO\V reaction tempeture a nd high
of
degree
cheınical
hoınogeneity.
Ho,vever,
a
disadvantage is the g e nera J ly observed strong particl e
Şekillenctirme
controiJed cheınical In this study, preci pit a tion t e ch niq ues used ZnO vari s1 or are prep arcd which have ho n1o g eno us the distribution grain size and grain sh a pe. However, prepar ed the
Sinterlen1e
aggregation .
n1icros tru ct u r e
distribution
of
ZnO
powders
are
examined.
Key Words: ZnO Varistor., Micrıostructure, Phase Evolution Ö.Yü k sc l
·
Saka:·ya
Malzeme Müh.
N.
ren B i li mleri Enstıtüsü,
Jl.Ö.TopJan; Sakarya Meraluıji ve 'vlalzenıe Mlih.
Canikoğlu,
Fakulte�i,
nnivcrsıtcsi,
Unive··si�csi,
M�talurJ i
ve
Mühendislik
Şekil
I. 1. ZnO
va
ı istör üreti nı i iç.in
basitleştirilmiş akış diyagran11
SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi
7.Cilt, 2.Sayı
Yüksek Voltajlt
(Temnıuz 2003)
ZnO, in üretiminde standart seramik üretin1
te
knikleri
kullamlır. Genellikle meta loksit tozlarının karıştırılı11ası ile üretilirler. Zn O ve diğer metaloksit ilaveler yaş öğütülürler
ve
ho moj en
olarak
karışırnJarı
ol arak
sağlamr.
Öğütn1e
işleminden sonra k anşım kurotulur ve granüle hale getilir. Daha soma kanşım isteni le n şekil verilmek üzere preslen mek ie ve yükse k sıcaklıkta sinterlenmektedir. Tipik sinterleme sıcaklığı 1000arasında varistörün bileşirrıine göre 14000C değişnıektedir. s interlenen malzemeler e l ektro dlannıa k t a ve bu işlem i ç in genellikle gün1üş veya alüminyum kullanılnıa k t ad1r [ 1, 2, 3, 4 ]. Şekil I.l. 'de Zn O varistör üretimi için basitleştirilmiş akış diyagra ıru verilmektedir. Ina da[ 5],
va
ç a lı şnu ş tı r
ris t ör
sisteminin
faz
oluşum u
üzeıinde
çok bileşenli ZnO seranıiki erin oluşum nıekaniznıasını ZnO-Bi20rSb 203 ( ZBS ) üçlü sistemindeki ısıtma ve soğutma sırasında oluşan reaksiyonlardan ve sistemdeki il avel e r in etkilerinden anJaşılabileceğini göstermiş tir. Saf ZBS sisteınindeki Py fazı ( Zn2Bi3Sb3014 ) 650°C'ın üzerinde ol uşur ve 1280°C'ta ergir. (I.l) nolu reaksiy ona göre ZnO ile Py ı eaksiyona girer ve serb es t sıvı Bi203 i le f3-spineliru .
ZnO Varistörlerin Mikroyaptsal Ozellikleı·inin lncelennıesi
Ö.Yiiksel, N.Canikoğlu,
400-600°C
sıcaklıkları
arasında
üzerinde
Zn O
oluşui
ve
dönüşür. Cr, Mn ve
,
incelenmiştir.
II.DENEYSEL
ÇAl.�IŞMALAR
Bu çalışmada; kimyasal ç öktürn1e yöntem i ile üretilen ZnO- Mol. %0.50 Bi203 + %1.0 Sb203 + %1.0 CoO + o/o.50 CrıO J + 0/o0.50 MnO + o/o 0.025 Alı03 kompozisyonuna sahip
seramik
Sıvı
kararlı a-spinel oluşhınır. partiküll er
hali n de
tane
Zn()
oJuştuıur. Sıvı
Mn(OH)2 ve Co(OH)ı
ZnO Süspansiyon+ NH40H ila vesi ile Çök türn1e
KOH İle Çöktürülmesi �
'
ve
faz,
Hızlı Karıştırma ı:-I-I> 1 O
Bi 2 03 ergidiği sıcaklık olan 740 °C'de
Atık Çözelti:
oluşur.
Soğutn1a hızına ve sıvı Bi203 varl ığına soğutma i şl en 1i sırasında ıneydana gelen
Filtrasyon ve Yıkama �---·
bağlı
--------�
olarak
reaksiyonlar
(I.2) ve (1.3) nolu reaksiyon larda verilmektedir.
Kuı11tına
( 1 1 0°C 24 saat)
( I .2. ) 3 Zn7Sbı0 ıı
[p]
+ 3 B i ı03
(s)
+ 17 ( 1.3. )
� 2 ZnıBi3Sb3014
ZnO
Sıvı
çöktürnıe
Mn ve Co Tuzlannın Çözeltiye Alınması
Çöz. Alınması
Zn7Sb20ı2 'den küçük bir miktar Sb ve oldukça büyük nıiktar Zn çö ze re k sıvı faz sinterlemesine yardımcı olur. Sb/Bi molar ko n s ant rasyon oranı 1 'den az ise fazla sıvı Bi203 mikt arı Py fazını Bi203,
sisteminin mikroyapısal
öze1likleri i ncel e nnri ştir. Şekil II. 1. 'de kimyasal sistenunin üretim akım şen1ası verilmektedir
serbest
spinel'e dönüşü m olnıaksızın f3-spine1 ve a- spin e l küçük sınırlannda yer alırlar.
Sb204 'e
Pek çok araştırmacı, k la sik üretim yöntemine alternatif olarak değişik kimya s a l çök tü rme y öntemleri ile v arist ö r tozlannın lıidro ksit olarak çöktüımek için metal klorür ler veya nitratlar lu1lanmışlardır. Bu çalışmada ; kontrollu kimyasal çöktürme yöntemiyle ZnO varistör üretilnuştir. Elde edile n tozun mikroya pısal özellikleri ve faz dağılımı
Sb203 'ten 900°C'nin 1000-1300 °C ara s ında P-spinel'e Co ilavesi 800°C'n in üzerinde � ve
Sbı03,
'
Tuz]arımn HCl İçerisinde ise
H.Ö.Toplan
dönüşmektedir. 600-650 °C s ıcak l ıkl ar ı arasında a- Bi203, dönüşü r . Bu faz y-Bi203 'e 750°C'de ergir ve ZnıBi3Sb30 ı4 ( Py ) fazının oluşun1u başlar. 800°C'nin oluşumunun üzerinde a- spinel x- ışın1an p i kle ri görüln1ektedir. 90 0°C ni n üzerinde Py ile ZnO reaksiyon a girerek u-spinel ve sıvı Bi20 3 fazları oluşur.
Bi, Sb, Cr ve Al u-sp1ne1i
•
••
Araştırnıac1,
oluşturur.
İle Ü retilen
Kontrollü Kimyasal Çöktürnıe Yöntemi
Kalsinasyon (750°C 2 saat)
kristallenir. Bu
görününı tircari va ri st örl e rde kullamlan oksit ilaveler ile oldukça kon1pleks hale gelir. Co, Mn ve Cr bü yü k oranda Py ve spıne1 faz içerisinde çözünür. İlave edi l en Si02, Bi203 içerisinde çö zünür ve sıv ının viskozitesini arttırır, b öylece S'IVl faz sinterleme mekanizmasını k o ntro l eder. Bi203, P ve ô-Bi203
olarak
_t_
Varistör Tozu
Şekil
15 ı
IL I.
Deneysel çalışmanın akış
ciiyagranıı
NH4Cl, (NH4)ıSO4,
NH4N03, KCl ve KN03
SAU Fen Bi J ı nı lerı l
n:,tıWsli
7.( · ııt, 2.Sayı ('1 eınnnı;; :�()(lJ)
Kontrollü k iın�··•�al (,'ökfürmc Yöntt'mi ile fırt'lill'U
lkı gi�ı
Yük.,t·k \'olt4ıjlı ZııO Va�rbtörlt>r·iıı \1ilu·o)Hpa�aı Öıdliklt•rinin inrclcume�i
() Y ii k� d. r-; .Cuııikuğlu. .
\'ah�n1a
bL· Ili ZnO, J3i(N() .h.)J 1:�()� Co(�03)2.ü11!CJ, I\1nCI_,.4li�(), Sh('] h ('r(N<>;),.9Il/J. j\}('1�.611 () n-ıetal tu;hın ba�lang1� ki ınya�alları olarak ku1la�ıl rrı� �tır. Sb. Hi C 'r \e A 1 tuzl arı su i�·cnsindc çözeltiyc- alındı \l lJCl t:k.lent:r�k asidik ÇÖ/t'ltı dde edjJdi. J�a�ka bir kapta/nO ı Su .süsptHı�iyonu lılıl.llhJndı 1\s1tbk �·()/.l'lti Vl" ve �üspan'-)1)10lli:3 \;ILOH ıhı\'� edddı ZnO �üspansiyo11u lıı;I(.J Lırı�tıııt.ırak Sh, Bı, {'ı \t Al C, 'ökl'ltn1c :-,ırJ">UH]a, hidroksitlcrin �·üklnesi �(Jp,laııdı. l rı �·();r.e lt� i n ı e ı ı � o lan ı\11 n.. ('n t u;ll diğrr k ap ta ha 1 ıı l:.ınn vt' ( o ı ı a ,.e edtl<:rek l\1ı i unu l KOH 'lı sulu sü�p..ın�v h�r ikı ı hidroksitlcri nin çöknı esı �agl andı. IJaha sonu da,
H.Ü.Turllan
sallık lan
,
'
kaptabulunan ıııetzıllııdrok�ttlı.:�ı hıL'lı karı�tırılar�ık üretirrı tanıanı I andı.
Kiıı ıyasal \·üktünn1.: sır <.ı� n ı da ı neydana ge kn reaksiyonlar
(111.1.-7) nolut.>�itlık lerde vc:rilı ni�tir l6J. /n
.
.
7(Uli)"
Zn( (>Il)_,
(IIJ.l.)
+
2( ()ı 1)
Cof()lf) -
( 111.2.)
")
(.o
.
-'
IVlu
�ı2(()llf
B i • -�ı 3( t)H) ' C'r , t J ( ()I I ) '
Sb.
Elde. edil<:n -..�<)k.lltJ hıık.a�· kl.'/ yk ı aııJk ı .tau �ouıLı I UtC\.le 4X .saa t kurulu ldu. 1 )aha sont :ı 750'\ '\k 2 sa�t kalsinasyon i�lt·rnı ık /�nO •3i_,(); SbıC>i l'oU Cr:�()3 1\1n() A 1:(); bı k�n ı 1n ı dek 1 va ı htbr to/.U elde edildi. Elde edilen vari�tör 1 D/U granüllc�tirnll' ı�Jeı ni ne tabi tutuldukt .uı soma kuru ptL'S y:Hdnıııyla �ekillendi rilıniştir. �ekilkndinuc i�lcnı i ııden S<.Hıra dde t.:dj]cn peletler } 100-1200 ve 1 Jü(tt' suıtt'rleıne sıcaklıklarında 1-2-· �ve) sac.ıt slire ilc sıııtc·rknnıi7krdir.
1
)
-�
,.
(>( <) 1 I}
. Ar '+1(<)1lf
.
Mıı(t)lJ h
( II1.3.)
B�( CH 1 ) Cı(< Jtl)
( 111.4.)
( lll 5 )
ı
Sb2t) ı'><- 311!<)
( uı.o. )
Al(()!f),
( 111.7.)
()"öktürnl<.' i �le nı ın d e n sonra e kil" edıleıı ne nıl i toz sıra�ıyla kuıutnıa ve kt.ılsın'-lsyon işlernlerine tubi tutulduktan so11Ta
\- ar ı� tör
to;u Ll · d� cdılnn�tır. l::.ldc edılen to:;un ��kil
111.2'de SEM g()rtintüsü ve ı�us anuhz sonuçlan gür ii ln1�ktedir. S 1.: M fotuğı afuıdan görülebileceğı gibi ki n ı yas(Jl �-üktlirnıL· i �lc nı ı so11ucunda o]dukça homoJen h i r tane boyut Ja[lı l ıı nı g üı iilnıü�tlir. Tane boyutu yakla�ık ı '} pnı\lur ve.: ı:ı)S anali1.i sonucunda katkıların h�� ı arılı olaı ak \·ök tü r üldüğü �öı üıl ııektedir . Ayrıcva atık ç()/l'lı ı u iıı kirnyasi.ll �nali/ ı s o n u L u n d a kay ıplann ihnıal cdl ı ebıliı tirııitle i�-cı ısınde olduğu tespit edilıni�tir. ..
Eldr e dilen sintı..�ı kıınıi� pelc.:tl�ı in J-..aLtkh·ı İ;:as:ıonu i<;: in X-ısınlan ana lı/ı, Sl:M n· l�l)S a nalı/h'ri yapdnıı�tır. Ayn c u u tık \' ü 1 c lt ııtin I ( ' P ( �pe k l ra 1 k uıı ya sa 1 aıı a 1ız i ) analz ı ı yap ılın ı � tıı . '
·
ı..
•
Ul
""'·"·'
)thillll � Kuru
pre�
sn i terJenJe
yardunı)la :;;artLJımda
difrak� ı yon yapıda' /n(J
�na li1.kri
Kıınyas�l <.,'ö1dCil'•nc Yüııtcıııı ık
�ekillendi rileu '>ÜıterJendikten yaph ı ru�tır.
peletiı-r sonra
1\ rı�lıL
(;�ctikll ([ırk h
\ -ı�ınlaı
1
sonuc uıı<.h1
( j\S ı svı nu: )-066-+ ), P- Bi2U_.; (AS ı ıvı no. 27-050) \t' i'n7Sh.2012 spinel ( AS l'i\1 no: 15.
lo/lllt SI·M (jün'ıntusii
VL
1·1 >S 1\n�li/ı
C>H7
) fa.t.laıı tespit tdıhnı�tir. Bu sonutl ,: ar pek çok :.ıra;;tınııacı ik para le 11it.. gösternıt>1:tcdir. �ekıllll.�'dcll75l(''de 1 sa atsinterlenm1ş nunıunenin S ı::v1 ( baLk · �catt�t ) �ür lı n tü sünde ıııikroyapıda bulunan ü�· f�iZ ��·ık. bıi �ekı ldl' !!ÖrCilnıektedır. Şekil lll.] ' d e
�;\li Frn Btltnıkrı 1 7 Cılt.? Suyı (I
ıı�tılL��u
ı.:ınıııu/
göı üldüğü gibi
.l(HH)
clde
,kıl!ı�ı
Ylih\t'k
elli lt ıı nııkıoyapı K ara ka�
v
_.
Voltajlt
Zn()
.
..
h.inıyasal �·t)ldüı·nll' Yüntrrni ll� t lrrtil{�n Vari,tör lt?rirı \likro) c.ıpJsal ÜL.dlikl�riniıı inn·lrnrnt·si Ö. Yük�d, �.('anikoğlu, H.Ö.Turt:.ın Kontrolili
Leel7}'
kırnyasal <;üktürnll' yöntenıı ık e] de ettığı vaı istöı nlikroyapısı ile bir paralellık ��<bteıı ncktt·diı. run
..
:)tkil 1 1 1.3. 117').)( "de
J -;aut siuterlenmı� nuıııuHcnin Shl\1 gö1üntüsi.i.
! -� 1 . l 'l) P 1
!\N, 11. () , \·ı; ��llE ( ( H. ()ZKA_\1, () .T., "Zn O I·s�l'ılt Vuristöıkıııt ()zl'lhklerı ve K ullanıı rı Alanları'' 6. 1 >t:oı:t I ı M al.t,enıe Scınpozyunıu t3 ildiriler� Paınukkale ll nı versitesi Miihendıs]ik Fakiilte�ı, 1995, Denizli ı ..ı. J ( 1lJP'l'A1 ·r. 1\.., Apphcation of Zinc Oxide Varistor A Revıevv't .1. Anı. Ccraırı. Soc. 73 l7J, pp. 1�1 7-1S4()
Kımya)a] �·öktiiınıc yüntl'n1ı ık /.n() v ıri�ti)r tu/u bJ7a11 ık ürl'1iln1i�tn. ) a pı l an .tl.>S analizi ve atık ';ö:;eltiye u yg u l ana n k u ııy a s i. t l u naliz sonu<.: u nda 1 Li u ı katk ll an n ha��ll ı il<: \'öktü ı ü 1 d üğü ve bununla hi rli k ll' k �J yıp bnıı ihınJI l.'dil�bı lır ';ev ı yede olduğu gürüln1ü�ttir. Yapılan \RD analıLıııde� sint�ılenıL' sonucunda olu � a n nukıoyapıda � /ıı('ı. l)-13ı_,(): ve zn,Sh_ı()1., �pıııeJ fu;Jarı tespit edjlıııı�tiı. Sonw; ularak nihaı ıııikıoyapının lıL'tn I iterat üre hen ı de ticari olaı ak kul la ııı hnı \'aı1 stü r k ri ıı ıııikroyap1sına uygun olduğu gürülnüL�tür. ..
'
l]ektıiksd
pp.(>7J-771 Apnl l<f7�. [<>!
"
Vogcl''s
()uantitative
1norgetnık
KAlZJ\ KA�,
Y , J.l 1:, Vv. E . ., ··Proces�ing and Phase �·volutıon ııı Zn() Varistor Prepared by Oxıde Coprcpjcıtatiun" Br. Cerarn., ·ı rans., 'JJ., [2J, 1994
.
Vanstüıkrin
Ül'.t·lliklerj"'
!\1etaluıji,
121'J'()PLAN, ll()., �·Kinıyasal Yürıtenıle Cırl·till·n l>li�ük.
\� ikroyapısal Yari� törler ın .. ()zellikkrıne 'f'j()) 'u in Et�ısi" SAL ı. J·:nstitüsli, Eylül 199g, Sakary�ı
SVEllLA, U.,
/\nalyi�ısn lJoııgmans (>01 l:d1t1on, 1990.
( 'ı)t/VolLınK·: 24. Sayı/Nu: 1 25, 1 1)99 V oltaj .
.
( ı<)<.)() ) . ) J I NAl )A, M., '';vticrostructure of Noıı-Ohmic Zıııc ()'(ıJe ('erarn1cs, Jpu. J. Appl. Phys., Vol. 17, NtJ.--1,
171
1_ 1 1 TOPL;\N, ILC)., KARAKA�, . Y., ·�znc) Vt"
.
··
KA.Y,AKLAR
\llıkroyapısal
'
ve
l·l'ıı
1� k ktriksd
1 �ılimlen
1 \l
SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 7.Cilt, 2.Sayı (Temn1uz 2003)
Korona Kayıplarmm ModellenmtSi
S.D.Güneş
•
KORONA KAYIPLARININ- MODELLENMESI Sesi!
Özet
Enerji
-
üretim
merkezlerinin
Doğan GUNEŞ ••
merkezlerine uzak yerlerde kurulmasından dolayı kilometrelerce
uzunlukta
yüksel<
gerilim
iletim
hatlarının tasarımı yapılırken kayıp verileri dikkate alınmak
zoı4undadır.
oluşturan
Kayıptart
I.GİRİŞ
ttiketim
Ene rj i iletim hatl arı nı planlanması ve işletiminde k ayıplar, t a sa rınn
hat
parametrelerini
ve
iletkenler
arası
mesafe
de
ise
müdahale
öneml i
bir
faktördür.
değiştirilebilir ve planlanabilir faktör iletkenin çapı ve
etkileyen
Yük sek
gerilim
değerlerinde
iletke n
genellik le
gaz iyonize
etrafındaki
havad ı r)
edilemeyen faktörler vardır. Bu faktörler iletkenin
ortamının (bu gaz
çahşacağı
oln1asıyla başlayan korona ol ayı hatlarda kayıplara neden
oı4tamdaki
atmosferik
koşuHar
ve
kirlenme sebebiyle iletkende oluşan tabakalardır. çalışmada, yüksek
batıarında
meydana
gerilim
enerji iletim
korona
kayıplarının
gelen
modellenebilnıesi için gerekli devre parametreleri incelenmiş,
Peek
kullanılarak örnel"
ve
bir
Peterson
formülleri
iletinı hattına ait kayıplar
hesaplanmıştır.
Analıtar Kelimeler-İletim flattı, Korona J(ayıpları, •
Iletken Ki rlennıesi Abstract
-
When tlhe high voltage transmission lines
of thousand kilometers long are designed the loss data must be takeın into condideration due to being that the power generation plants are installed in the
places for away fronı the consumption areas.
koron a
kayıpların
Çapı küçük
faktörlerdir.
conductors,
but
inspite, there are
the atmosphe rical conditions of the environınen t where the conductor will work, and the layers of on
the
conductor
arising
olumsuz
,
büyük ç apl ı iletkeniere göre daha düşüktür. Korona iletken yüzey indeki püıüzlülük lerde
belli
eder .
kendini daha fazla
kendini
İletim hatlarındaki korona güç kaybına neden olmasının
yanında, hat yak ı nı n d a radyo ve tv parazitlerine neden olur.
Duyulabilir rahatsız edici
sesler oluşturur.
Hatlarda ku ll anıl a n ilctkenin yarıçapının yükseltilmesi ile etkin iletken yüzeyini aıtı r ı r iletkenler arası mesafenin büyülc tutulmasıyla korona o las ıl ı ğ ı zayıflar. Ancak bu y ön ten1 hat tasarımın da direk ölçülerini etkiler ve mali y eti ,
artırır.
factors which can not be intervered on. These are
contamination
için
olan iletkendek i nem ve toz
II. ENERJİ İLETİM HATLARINDA KAYIPLAR
the diameter of the conductor and the distance the
başlaması
kirinden dolayı oluşa n koron a k aybı aynı oranda kirl enmiş
The changable and planning factor causing losses is between
,
olur. Gaz ortamının yanı s1ra hav adaki nem, t oz, sıcaklık ve
basınç Yapılan
ortarnı
fron1
Kayıplar ayrılmaz
elektriksel
biTer
ve
parçasıdır.
n 1ekaniksel Ancak
tüın sistemleriJı. i s ten ilen; enerjinİil
korunumu ve ekonomik şar tl arda maksimum veriındir. Santraller tüketiciye ver ec e ği fayd al ı gücün y anında, iletim esnasında ol uşan kayıp ları da karşılayabilmek için şebekeye
contamination i n the air.
daha fazla cneıji verıne1idir. Şebekeye daha fazla enerj i
In this study, the cycle para ıneters required for
fa yd al ı aktif
voıtage power transmission lines are addressed and
t a ş ıma k ap asites i küçülüı-.
ınodelling of the Korona Losses a ri sing on the high using Pack and Peterson forınulas, losses for an
example transmission Jine have been calculated.
Keywords
verileb ilnıesi için fa z lada n yakıt tüketilir. Bundan dolayı
enerj i başına düşen maliyet artar, kayıplar
şebekeyi yükler, gerilinıln kalitesi düşer ve hattın enerji
K ay1 p la ra sebep olan etkenierin iyi bilinmesi� bu noktada önlen1ler alınabİlınesi için önenuidir. K ayı pları n şekillerinin
-
Transnı.ission
Line,
Corona Losses,
Conductor contamination
S.Doğan G·üneş; Kocaeii Universitesi, Başkan h ğı, Kocaeli
Yapı
işleri
Teknik Daire
ve
devre
modelleı-i ndeki
planlamasında ön enıl i rol oyııar.
yerlerinin
tay ini
,
sistem
Kayıpları, yüke bağ ı mlı ve yü kten bağımsız olarak iki kısınıda inceleyebihriz. Yüke b ağ ınılı kayıplarda, sisteme
Korona Kayıplnrmın ModcJiennıesi
SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi
S.D.G·üneş
7.Cilt, 2.Sayı (Temnıuz 2003)
yüklerin ç alışilia aıunda çe k ti kle ri akımın o andaki değerine bağb ola rak me yd ana g el i r. Akım değ erinin karesi j]e orantılı olarak de ği ş en bu kayıplar ; hatları, dağıtım trafolannı, ölçi.i cihaz larını ve ölçü bobinlerini d e yükl er ve hepsinin üzerinde s ahip 2 olduklan direnç özelliğinden do lay ı i .r şekJind e ı sı kay bı açığa çıkarır. bağlı olan
E l ektrikse ] yü k l er i 3 bö lü me ayırabiliriz. Sabit e mp ed ans yükl eri (ısıtma, aydınlatma, vs.), s abit akını
( metal ka p l a ma elektroliz gibi teknikiere dayalı n1etal ürj1 ve e l ek tr o ki n1y a konuları, vs.), sabit güç y ükle ri ( asenkron n1otorlar). y ükleri
,
ise, (boşta ç alışma kay ıplar ı olarak da bihnir) sistenıin yükl ü veya yüksüz Yükten
kayıplarda
bağımsız
o lduğu iki durumda da nıeydana g el ir . Trafalardaki
kayıpları) izo la tör kaçaklan, hatların dielektrik kayıplan� sayaç ve ö lç ü aletlerinin bobin kayıpları yükten b ağ ıms ız kay ı p lara örnek verilebilirler. derrur
III. KORONA NEDIR? •
Küçük y a rı ç ap l ı elektrotlarda göıiil en t am ol maya n fakat kendi kendini bes leyen b o şa imalara korona ,
Yavaş yavaş ge ril i ınİ artırdık ça elektrotlar arasındaki a]an yükselir ve geril1nıin belli bir değerinde
çarpma
iyenizasyon başlayarak elektTotları kuşatan ince bir zar halinde tam alınayan bir deşarj ıneydana gelir. İletirn h a ttı nı n et ra fı nd a gözle göriinür bir ışık yoluyla
tabakası oluşur.
b ul und uğu
gu lanan
alan
yardırnıyla
ortaındaki gazı iyonlaştıraı·ak
kısm1 bir
,
uy
elektrik
,
,
iletkenin etrafında oluşturduğu ışıklı zar ile görünebilir hale gelir bu ışıklı zar serbest elektronlu pozitif azot iyonlannın birleşmesi sebebiyle oluşur. Korona, mavi renkli püskül ve kanaIl ar şeklinde de oluşabilir. Kanal tipi b oşal ma dallı boşalma olarak da bilinir v e iletken yüzeylerinden ra dya l olarak y an s ı tı l ır . Püsküllü boşal ma olarak bilinen boşaln1a şeklind e ise, iletken geril im seviyesine b ağ l ı olarak herhangi bir yerde 1 inch uzunluklu bölün1den birkaç in ch uzwılukta olabilen yoğunlaşmı ş bir göv deye sahiptir. Gövde kendi dış ucunda birçok ke z dallanır ve daha d üşük geril imle rd e birkaç inch ten ; ço k yüksek gerilimlerde 1 foot ya da daha fazla bir uzunluğa sahip o lan n1or renkli ağaca benzer hale şeklinde Korona
belirginleşir. [ 5]
,
boşalması denir. [I J
Yüklü bir ile t ken
iletkene yakl a ş 1 rken negatif y arı dalgasında iletkenden uzak l aşır. İl etk en in etrafında iyo ni z e olan havadaki elektronlar ç arpışma yoluy la değerlerini 2 k atın a çıkararak hadise devam eder ve so n u çta çığ olayı meydana gelir . İ le tke n yüzeyind e maksimum değere ulaşan elektrostatik alan ş idd eti iletkenin ekseninden uzaklaşıldıkça azalır; ancak iletkenin üzerindeki ge rilim arttığı taktirde kritik alan ş i dde t i değerine ulaşı r .
İletim hatlannda
uğultu, ıslık y ada rahatsız edici ses]er olu ş tumuısının yanı s ı ra, radyo ve TV parazitlerine de s ebep olurlar. İletim hatlannda artan geril i m seviyesiy le birl i kt e rahatsız edici sesler ve paraz i t ler daha da aıtarak devam eder. Korona kaybından dol ayı o luşa n gürültü, ses; boşa l n1a sıras ında poziti f iy on l ar ın hareketi tarafından üretilir. Hareket hal inde olan elektronlar elektrik akınılanın oluşturur ve bu n edenle hem manye tik hen1 de elektrostatik alanlar verici antenie ri yakınında yüks ek frekanslı geril ım darbelerine, dolayısıy l a parazitlere neden olurlar. Bunun yaıu nda korona olayı esnasında ozon (03) gazı oluşur.
deşaıj oluştuıur.
Yüksek g eri l i ın eııeıji hatlannda sıkça göıiilen ve ilel k e ni n etrafında ışıklı bir zar olarak ort a ya ç ık an korona boşa lınaları yük s ek ge rilinı hatlarn1da neden oldub,>U güç kay ıplar ı yanı sıra el ektr o k i myasal olaylarla meyda na get i rd iği kimy as a l b ileşenler ile yalnız elektriksel zararıara değil malzemele rde mekanik arızalara ve canlılar üzeri nd e bi yoloj ik
etkilere neden olmaktadır[2].
lletim hattında korona boşalı11asnun başlaınası iç in ileikenin etrafını çevreley e n havanın deliıune dayantmLnın aşılmış o hna sı gerekir.7 60 mml-Ig basınç ° ve 25 C'ta kuru hava, 29,8 kV/cm ma k s i m uın değer, 2l,lkV/cnl e fek t i f değerinde delinnıektedirl3]. J(orona bo şal n1ası kendi kendini besleyen1eyen, geçici halde o lduğu gibi; sürekli h al n i te liği kazanıp kendi kendini besle ye n bir hal d e de olabilir.
IV. PEEK
FORMÜLÜ
kayıplannın alte rnati f
Korona
gerilirnde hesap lanması için Peek'i.n aınp iri k forrnülünden yararlanabiliriz. Uf (faz n� ·: ge rilinı.i ) nin ; Uro (çarpına yo luyl a ba şlaya n iyonizasyon gerilinıi) 'dan büyük olmas1 d u ru mu nda başlayan korona kayıplan Ur ve lJro geri liınle rinllı farkı mn kares i y le oran tı 1ı E0 ı n pürüzlülük faktörnyle etkin değeri büyür. düşünüldüğünde, -
'
,
'
Eoeı=21, l.m
,
(kY/cm)
ve alan b a s ı ncı U ro arası bağıntı ; dir
ve
(4.1)
s ı c a k l ık
(Eo)etk=21, l.rn.ö (kY/cm) Um=-21, l.m.r.ö.In
ge zinen elektı-on1ar iletkenin alternatif akıırun pozitif yarı da l g aswda
Atrnosferde serbest halde
i ç inden geçen
ol uş a n korona hattın yalannıda
155
a r
(kV)
faktörüyle d üşünülünce. E0
ve
(4.2)
(4.3)
SAU Fen
Korona Kayaplannın Modelleurnesi
Bi !imleri Enstitüsü Dergisi
7.Cilt, 2.Sayı
(Temnıuz 2003)
S.D.Güneş
düşürülür; hattın endükt a nsı oluşacak radyo ve tv parazitl e ri hat boyunca ol uşan ve gerilimin kalitesini bozan güç kaybı
Pfk=
241 8
.(f 25). !...(lJf- U ro) +
a
2
.ı O -s
(kW /kın,faz)(4.4)
8 bağ ıl
(kW /km,faz),
şebeke frekan s ını
,
r
nötr
yo ğunluğunu, [
hava
İletken çapını (c ın), a İletkenler v ey a
arası açıklığı (cm), Ur Tek
üç fazh siste md e faz
U ro ça rp ma suret ile iyoniza syonun başladığı faz-nötr ge ri 1 imin i {kY), m ile tkenin pürüzlülük faktörünü ifade eder[ 1] [4]. geriliınini
V.
(kV),
PETERSON şekl ind e
..
olup,
kı smen
fiziksel
düşüncelere dayaın1arak çıkarıldığından teorik fom1ül
değ ildir .
korona kay bı kW/krn ola r ak ;
P {k-
titreşiminin
genliği
azaltılır.
Ancak
demet
ile
kullanılacak iletkenin metrajı artacağından daha fazla izolatör kullanımı gerek ir rüzgar yükü ve buz yükü art ar. Her faz için yüksek kesitli tek bır ,
iletken kullanılırken , ayıu toplam kesit1 i iki yada daha çok iletken ayrı ayrı izolatör zincirle ri nden asılır.
De=(Dız.Dı3·D31 )1/3
o larak yazılelığında ;
(6.1)
De faz iletkenleri arasındaki eşd eğer mesafeyi (m) ifade eder.
Demet iletkenlerin k apa s it e
hesaplamalarında kullamlan
D � =(r.d)112 D b =(- d2) sc
D
!/3
1.
b
5c
(6.2) (6.3)
3 ı�
=1 ,09.(r.d )
(6.4)
olup, formüllerde;
Peterson 'a göre faz yada iletken ba şın a açık havadaki
_
freka ns
ge ometrik oı1alaına yarıçapları için kullanılacak formüller;
.. FORMULU
Bu foımül daha çok deney sonuçlarının grafik analitik değerlendirilmesi
,
iletkenlerin lcullanınn
Pfk tek veya üç faz l ı sistemde faz ve km baş ı na korona kaybını
,
2, 1.1 o-s .f.Ur2 .F a
2
demet ile tkenin
(5.1)
r
lnr
geometrik ortalama
değiştirilmiş
yarıçapım (m), r kısmi iletkenterin dış yarıçap mı( cm),
kı smi iletken
(k W !ktn,.ı.+.a z )
-
D :c
C=
9
ı
arasındaki me s a feyi (cm) ifade eder. (Flm)
De
-----
18.10
.ln
b
d iki
(6.5)
D sc
C ha tt ın kapasitesini (F/m) ifade eder[3].
formülünden hesaplanır. Burada F, U/Uro yada U/lJ0'a
4].
bağlı bir faktördür[ l] [
Uro=21, I n1 r ö213 ln .
U�Uro 1,00 ı ,02 ı ,04 l,06 ı ,08
ı) ı o
1 '12
ı, ı 4 r--:.. ı 1 ı6
F
.
.
Tablo
0,037
.
a
VII.
r
l. U'Uro oranına bağlı F kayıp faktörlen F U!i'Uıo UlUw Ur! Uın r --
1,26
· --·---
0,120
1 ,28
O, 136 0,154
0,045
1,32
0,176
1,34
0,200
0,048 0,052
0,057 0,063
ı ,30 1 .• 36
0,260
1,40
0,300
-? ,:>-
ı
1 'ı o
1,80
1,56
1,59
ı ,82
1 ,58
1 , 88
ı ,84
1 ,60
2,20
ı ,64
2,52
1,88
2,83
1,90
1,62
1,66
1.46
0,600
1,72
3 97
o, 105
1,50
0,900 --
1,24
VI.
DEMET İLETKEN
KORONr\YA
ı ,76 -
'
4,23
ı ,98
6,81
_j
4,48
KlTLIJANIMININ
ETKİSİ
İletiın hattı boyunca ıl etkent e r in
gerilim alan ş i ddet ini azaltn1ak yada
daha
faz l a
yüzeylerinde oluş an aınac ıy la faz başına ik i
iletken kullanınıı yol una gidilir.
Böylece koronanın başlayacağı gerilim
380kV
yerleştirilmiş
5 O km
hatta
faz arası gerilime sahip faz
iletkenleri
uzunluğundaki hat boyw1ca 7 40mmHg, ortam sıcaklığı 1 5°C ve
o rtalama ha-ra basıncı
frekans 50 Hz olduğu
d u rumda toplanı ko rona k aybının hesaplanması.
1-A) Peek Formülü Kullanarak;
241.(f +25). o
�.(Ur- Uro)2 .ı o-s a
ö ve U fo ifadelerini bularak yerl e rine yazalım, ö= 8
=
0,392.p 273+ t 0,392.740 273 +ı 5
==
(4. 3)fom1ülünü 3 Uru=
yükseltilerek
156
arasındaki
8m, iletkenlerin pürüzlülük faktörü 0,87'dir.
Pfk=
6,01
7,00
0,082
çapı 3,038cm olan ACSR iletken
Peek'in k o rona kayıp fo rmülünde (4.4),
2,00
] ,20
ş değer
5,8 ı
6,61
3,70
ı ,74
5,60
ı ,96
1,70
0,740
5,39
6,41
0,075
1.48
5,17
1,94
1) 18
0,092
4,95
3,42
ı ,68 ··--
4,72
6,21
0,380 0, 480
ı ,86
F
e
planlanan
eşdeğer aç ı klık
ı ,92
1,42
1,22
Faz başına
siınetrik
3,13
0,069
-�
1 '78
ı ,33
ı ,54
0,228
1,38
1,44
1)
k.--ullanılarak
0,039
0,042
(5.2)
(kV)
HESAPLAMALAR
ı ,007 fa z l ı sistem için yorumlarsak,
J3 .2l,l.n1.r.8.1n
�)l r;
Korona Kay•p hırınm Modellenn1esi S.D.Güneş
SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 7.Cilt, 2.Sayı (Temmuz 2003)
J3. 21,1. 0,87.
Uro=
Um=304,45 P fk=
241 1,007
800
1,519. 1,007.ln 1,519
2-B) Peterson Formülü Kullanarak;
--
Uro= .J3
kV
(
. 5o + 25
1'
).
519
800
Pfl< =42,26kW /kın
.(380- 304, 77) 2. ı o-s
r;
Unı= v�3 .21, 1.0,87. 1,519.(1,007)213.ln kY
U11Um=380/3 03,5
:.=
faktörü Tablo 1 'den
2
800
-1 ,519
Tüm hat boyunca
·
ı ,519
o luşa
1-B
==-
h 3
'\1
.
açıklığı küçültüp
hesaplaınalannı
ye nide n
Pfk=
1,007
�c =(r.d)
21, 1. O, 8 7. l ,519. 1,007. ln
1/2
1
C= ---1--- ·De 9 ) 1 18.10 .In 18 .l O 9 .In
600
1,519
(
Pfk-72,6 kW/kın
).
ı,sı9 .(380- 290,34)2 .1 o-s 600
Kilonıetre başına düş e n korona ka yı b ıdı r
De=
çapı 1,1 0 8i nch dir. 1,108inch.25,4mn1= 0,028 14ınt ( 6.3)
k W/km- 3630 kW
formülünden
oıialama yarıçapını
D c=( r .dı)
�
'
demet
iletkenin değiştirilnıiş geoınetrik
113
�c =(0,014.0,42) 113=0,13m
Hattın faz-nötr kapasitesi (6.5)' den
Tüın hat boyun c a oluşan korona kayıbı, 50kın. 72, 6
0,074
7 ,55ın
Drake ilctkenin
D
.
75 , 5
=1,202.10-11(F/nı) 'dir
3-B) Ha t tı üç li.i dcınet olarak düşünürsek;
yarı çap= O, O14 n1t
. 50 + 25
değiştiiilnuş geon1etrik
lt2
l);c
290,34 kY 241
'
Hattın faz-nötr kapasitesi (6.5) den
Peck Formülü Kullanarak;
2-A)
1,108 inch dir. 1,108 inch.25,4n1ID- 0,02814mt yançap= 0,014mt (6.2) formülünden deınet il e tke ni n
D bsc =(0,014.0,4) =0,074m
düşen korona kayıbıdır.
ve
7,55m
ortalama yarıçapını
n korona kayıbı, k W/km= 115 kW olur. 1-A
=
iletkenleri arasındaki eşdeğer
Drake iletkenin çapı
'Vi/1 (lTI 2 ,3 k\l
eşdeğer
(6.1) fornıülünden faz
De=(6.6.12)113
D
2) Faz 1letkcnleri arasındaki
Um
=
l-l attın faz-nötr kapasitesinin hesaplannıası.
ınesafe De=(D ıı.Dı3·D3ı ) 113
F=O,ll2 olarak bulunur.
.
KiiOJnetrc baş ın a
3-A)
800
l ,25 bu orana ka rş ıl ık gelen F
2' ı . ı o-s 5 o. 3 8 o 2. o' 1 1 2
6nı alarak yap a rs a k �
,
İkili
Drake' dir.
)
..
2,3
1,519
,
3 2. 3 . 'lJ ıu-.Y -3 .21 l.m.r.o .In -ı
50km.
L.
den1et 3 fazlı bir enerji taşıma bartında f azlar arası gerilim 3 80k V , fazlar arası açıklık 40cm fazlar arası yatay nıesafe 6n1' dir. fiat uzunluğu 1 OOkm ve k ullanılan iletken 3-)
ifadelerini bularak yerlerine yazalım,
ln
O, 7 kWllcın
SOkn1 . O, 7 kW /kn1= 35 k W olur.
r
p ık=
=
2
a ln-
Um=J03,5
600 -
9)
1,31 bu orana karşılık gelen F fak törü olarak bulunur.
Tüm hat boyunca oluşan korona k ayıb1
p,k= ------
T
1 ,5 ı
l
Kiloınetre başına düş en korona kayıbı dır .
2,1.1 O -s .f. Ur 2 .F
ve Ufo
U/Uro=380/289,48-
ln
Peterson 'ın koron a kayıp fonnülünde(5 .ı),
F
Uro-289,48 kV
5 2 0, 165 . 80 .3 10 0 .5 " 1 2, Pfl<= �
1-B) Peterson Formiilü Kullanarak;
600
.
Tablo 1 ' den F=O,165
Kilometre başına düşen korona kayıbıdır. Tüm. hat boyunca oluşan koron a kayıbı, SOkn1. 43,6 kW/knı 2 1 1 3 kW olur.
J
.21, 1.0,87.1,519 ( 1,00 7 ) 213 .ln
olur.
157
Koı·ona Kayı1>lanmn Modellenmesi
SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisı
7.Cilt,
C=
2.Sayı (Temmuz 2003)
ı
=ı '36. 10
1
De
---�--
18.109. ln
S.D.Güneş
18. 1 0 9 . l n
b
D sc
7 55
-
11
('F/m)' '
ortalan1a
fonnülüne
sonuçl ar ına
cinsini daha
büyük
korona
Falcon
olarak
vennediği
yarıç.aplı
kayıpların1n
Falcon iletkenin çapı 1,545inch' dir.
Aynı
1,545inch.25,4 mn1_; 0,0392mt
yarıçap= O, Oı 9n1t
demet
formülünden
d e ği ş tirilmiş
i l et ken in
2) 1/3 ( r. d
=(O 019 O 42)113=0 .
'
'
1
18.109.\n
C=l,49 .1 o1-A i l e
--
D
O, 14
ve
ve 1 B ile 2B sonuçlarını yoruml amak ve
Peterson formüllerine göre yapılan
faz i letk en ] er]
ya p ılan hesaplamalarda, aynı
a rası eşdeğer açıklık
(Falcon)
b üyük
yança pl ı
yer1eştirilmiş
ilet k en
iletken
bir
iletim
sayısırun arttırılması
kullanarak
etkin
çapm
etkin il e t k en çapı iletken in hattnı taşıma
etki li
faktörler
çalışına bölgelerinin hat
boyunca
korona kaybının oluşun1una
Tekni k Üniversitesi
istanbul, [4]
daha büyük kapasitesini
basınç,
nem,
sebep
özelliklerine g öre düzgün olurlar.
oln1ayan
Tüm hat
için t e k bjr ifade ile tanıınlaınak ve h e s a pl a mak gerçek
kay1pları yansıtmayacaktır. belirlenn1esi
fonnülleri
için
l-ullaııılarak
Peek
l 992.
SIROTISK.l,L.I.,
Teklük
olmadığından söz konusu ha t
k a y ı pla rını n
Ci l t
1,
İstanbul
Teknik
.Yüksek G e rilimli
Ene�i
Fen
ve
Bi liml eri Enstitüsü,
Çev:
Muzaffer
Özkaya,
s
38-40,
Yüksek
G e ri l in1 Tekniği Gazlarda D e şarj Olayları, Cilt 1, İstanbul
boyunca k i rl e nnıe, basınç ve atınosferik ş artlar aynı
korona k aybını
Olayları,
Op timal İşletilmesinde Etkili Korona Kayıpları, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul
yağnıur, kar, toz ve sıcaklıktır. Uzun iletim hatlannda göstererek
Boşalma
EGiLMEZBAŞ, H., Çok İleti n1 Hatlannın Planlaımıasında
VIII. SONUÇ oluşumunda
ve
Gerilin1 Tekniği Statik Elektrik
[3]
a rtırdığı görü lınüştür.
'
aralıklarda
Eylül 1999.
sayısı ve ayıu
deınet
arası n1esafede
Pete rson un
yapılan
TAPLAMACIOÖLU, M.C., SAYILIR,Ö., DİNÇER, M.S., Koaksiyel ve Paraksiyel Geometrilerde Korona Başlangıç Anali z i Elektrik-Elektronik Bilgisayar Mühendisliği 8. Ulusal K ong res i, Gaziantep, s 740, 6-12
3-A'da Drake iletken için, 3-B'de F alco n iletken için
Koron a
ve
arttırılması, hattın faz- nötr kapasitesini arttırır.
görülmüştür.
farklılık
ile
,
3-A ile 3-B hesaplan1alarında Drak e iletkenli hat için ikili demet ve üçlü den1et düzenine göie hesaplamalar yapılarak, demet düzenindeki i le tken sayısının artırılnıası il e hattın taşıma kap as i te s i n in de arttığı
bu fakt örle r
formü l ü
[2]
küçüldüğünde korona kaybı yükselmektedir.
Korona
Pe ek
s 273-281, İstanbul, 1996.
1 8.109.1n 7'55
D sc
h esap lamal a rd a,
o lan
yaklaşım
iyi
formülünün
Ü n i v ersi te s i ElektTik-Elektronik Fakültesi, Birsen Yayınevi,
ı
ıı (F /ın) d1r.
2-A
düzende
Alanı
(6.5) den
---- ---
:
ger ek irs e ; P eek
fazlar
bir
bulunnıasında
[ 1] ÖZKAYA,M., Yüks ek
14Jn
Hartın faz-nötr kapasitesi
C=
laboratuar
KAYNAKLAR
=
'
ô
(}13 ifadesi ni n Peterson
hattında faz başına demetteki
geoıne trik ortalanıa yançapını
sc
hesaplamalarda
yapılan
sebebiyle
görülmüştür.
verebiln1ektedir.
Db
görülmüştür.
hesaplaınalar gerçek kayıp değerlerine daha yakın değerler
.
:c
göre
dayanması
)111 D e-7 , s-
D
azaldığı
kayıplann
sıcalclığının alnımasının öne m i ve
besaplarsak;
(6.3)
ile
açıklığın
değeıi n in seçinrinde ortanı sıcaklığından ziyade hattın kendi
0,13
Hattı üçlü deınet ve i lct k e n
geometrik
faz iletkenleri arasındaki eşdeğer
tutu l n1ası
büyük
Peterson
' -
dir. 3-C)
hesaplan1alarda
ve
yapılan
158
Üniversitesi Yayınları,
s 197-243, İstanbul, 1964.
SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi
7.Cilt, 2.Sayı (Tenımuz
Matı·is
2003)
Çevirici
J(ontrol Tekniklerinin Bilgisayar Ortamindaki Benzetimi
İ.Coşkun, A.Sayg1n
MATRİS ÇEVİRİCİ KONTROL TEKNİKLERİNİN BİLGİSAYAR ORTAMINDAKi BENZETİMİ İsmail COŞKUN,
çalışn1ada, girişindeki 3 fazlı alternatif sinyalleri çıkışında değişik frekans ve genl i ğ e sahip 3 fazh dönüştüren, AA-AA ntatris sin)' a ller e çc"iricilerin ya p ısı incelenmiştir. \1en turini ve uzay vektör modülasyon kontrol teknikleri kullanılarak yük akımlarının bilgisayar ortamında Id benzetimleri yapıi nnşt ı r. Uzay vektör ınodülasyon tekniğinde değişik bir anahtarlaına yöntemi kullanılnnştır. Her iki kontrol tekniğinde de kullanılan modülasyon oranının değiştirilmesinin yük akınıları üzerindeki etkileri analiz edilnıiştir. Ç alışma sırasında iki kontrol tekniğinde de aynı anahtaı·Jama fr ck a nsı kullanılarak, değişik çıkış frekanslarında benzetiın çalışmaları yapılnuş ve elde edilen s o nuçlar sunulmuştur. ()zet- Bu
Anahtar Keliıtıeler- 1\'latris Çevirici, A lgoritma s ı, lJzay Vektör Modülasyon
Ali SA YGIN I. GİRİŞ
Klasik frekans çcviricide AA gerilin1 DA' ye ve telcrar DA gerilimden AA gerilime dönüştüıiiln1e yapılmasın a karş1n matris çeviricide AA-AA dönüşüm sağlarunaktadır. Her iki uygulamada da an1aç değişik genlik ve frekanslarda yükü be sieyecek sinüsoidal sinyaller üretilmektir. Matris çeviricilerin klasik doğrultucu-evirici frekans değiştiricilere göre sahip olduklan avantajlar aşağıda sıralanmıştır( I). Bunlar; •
• •
•
Abstnıct-
different
output
inıplcmented
frequencies
simulation
and the results p resented .
has
been
Key words- Matrix converter, Yenturini A l go rithm , Space Vector
i
Modulation
Coşkun, A. S�ygın;
Elektrik
Eğit1mi Bölümü,
Gazi Ün iversitcsiıTekni k
Eğiti nı Fakültesi,
06500 Teknikokullar 1 Ankara
çıkış dalga şekillerinin minimum harmonik bozucu etkilerine sahip giriş
ve
olınası,
Venturini
In this study, the structure of matrix converters, wlıictı have three phase AC signals at the input convert to the three phase vaı4iable frequency and aın p lit udc AC signals at the output were examined. 1'he sin1ulation of load current, using Venturini and space vector mod ulation control techniques 'vere impl emente d b)' us i n g c omp ute r. A diffcrent switching method has been used in space vector modulation tecniques. Changing the nıodıılation ratio used in both control techniques, the ('ffect of load c ur rent was analysed. ln order to contpare d u ring process, same S\vitching fr e quenc y was used for both control techniques and at the
Sinüsoidal
•
Kontrol edilebilir güç katsayısı� Filtre devresi dışında enerji depo eden eleman bulunmaması, İki yönlü güç akışına uygun oluşundan dolayı 4 bölge, de anahtarlama kombinasyonlarına uygun olnıası Sabit giriş güç katsayısı değerinde çalışma imkanıdır.
MatTis çevirici topolojisi
1976 yılında Gyugyi tarafından
ince1 e nmiştir. Yapılan ilk uygulaınalarda giriş ile çıkış ger il 1 mi arasındaki dönüşüm o rannun 0.5 ile sııurh olduğu ifade edilmiştir ( 1) (2). Zaman içerisinde mat·-' çeviricilerle iJgjJi değişik kontrol algori tma l a r ı ara ştırılnuş ve 1980 yıl ınd a Yenturini tarafından yeni bir darbe genişlik n1odülasyonu (PWM) u;gulaınası gcrçekleştrilrruştir. Bu uy g u lama ile çıkış frekansı istenen değerde tutuln1a imkanı elde edilmiştir. Ayrıca giriş alaını ile çıkış geriliıninin dalga şek illerinin s inüsoidal sağ] anarak, yerdeğiştirme olması katsayı larının değiştirİlınesine imkan sağlanmıştır (2). Bu
çalışmada Vcııtuıini kontrol
tekniğinde gerilim
dönüştürme oranın1n maksin1uro değeri olan J3 / 2' yi sırasında çıkış ten1cl elde etmek için anahtarlama harn1oniğinin üzerine giıiş geriliminin 3. hannonik bileşeni eklenerek ve çıkış gerHintinin 3. harmonik
1\latri\ (tYirid KuntnJl ·rt·kniklerinin
ii IJergi�i üs ıl st En ri le im il B n Fe SAU 2003) 7.C11t, 2.Sayı (Ter:ınn.ı;
çıkanlarak
bileşeni çalışmalan yap1 hn1ştı r.
11.1. Vcnturini
g eni şl i k
ınoclüla�yon
ŞL'kil 1 · de yaptsı !' Ö �tcrilcn ınatıi
çevirici
çık1şındn ürctilc�n
\'. l
() vh (t) l vl (ı)
tekniğindt·
\'ıın
�
_
Matris ç eviric i 9
oluşur. Bu
Anahtarlar
KON'l'I�Ol
çala�nıaları
Ts..
-
1 1 fs'
::...
�
y ön l ü yarıilctken a na f ı t ardan anahtaılar ıki yönlii akırn gl'ı;ışinc uygundur. uygulaınadn ortak c n ıit crli, ortak knlh::ktörlli
bA
·,A ,
J
1·
,
thA
t 1l/,
ı
,
teA' tbA
... .. cB,
•••
t (·A
t .ı H
+ t bB + l cB
.
\.: ,
t a {. +
,
t t·"'' + t · ("
<!iris \L' çıkı, gc riliın dönüştiirn1e oraıurun '·ı�.;"\>U.I� değerı olan 0.86ü nın elde edilınesi için anahtm,...._ ifadesinde çıkış ten1tl hannoniği üzerine gm; harnıoniği t:klcnir ve çıkışa ait 3. ham nik ç.� (jiriş hanııoni ğ inin euıhk değeri giriş tem ı u;ü,u'""' gt:riliın genl ığiııin lt4 k atıdır. Çıkış han niğinin ... � .\.4....._)
3det çift
..
veya diyot yerh;ştirilıniş teklı yarıilctken anahtar1 ı ()larak bulunmaktadır. Bu anahtarların çeviricıd� yt"rle::;inıı Şekil 1 " de verilnıişlir. Va
l ll 1\
=
\'El\:TÖI� 'I'EKNiKI ıl� I� İ
J
ı
os
siir�sincc t.ıA
Il. VE�Tl 'RİNİ \'�� lJZ,\ ':
l\tiODÜL1\S\'()N
(cu, t) co s (en, t ·1 21t /3) ((l),t 4n/3)
t ür leri iktııtKk nlınalıdır. Anahtarianın p 1)' tu Ts ol r:ızn ait unahtarlaıua !jür elerinin toplamı aynıdır.
pL'tyDt
fıL·kaııslardaki yuk
aknnları ile harn1oniklerinin hcıız�1iııı yapılmış ve üstünlü kle ri vcrilnüıştir.
ç
c os
dır. lleı faz anahtarı
fn·k�ııı�ı kııll�ınılaLık
dL'ği�ık
�nı
iricnin darbe gt>uışli k ınodülasyon tckniğind nahtar' ı fadeleri i<; in f�ız geri lin1 iHıdeleri kullanılır. e\m·gn i int: u y g ul anan fni' gçrj liınkri ifade dil .. ot
anahtarlaınalar sır<ısında �ıralı anahtarhınıa y�ıpılarak çıkıştaki yük faz akınılan incekıınıi�lir. K ıyas la ın: l sırasında farklılık olnıanıas L ıçın heı ik i kl)O ı ro1 de aynı anahtnı hun:.ı
I>arbC' Gt'nişlik todüla yon
'l'ckniği
faz kullan1larak nıatris d6nüştiirü�ünüıı J.. orı tro l Cı y�ıpılır. Akı m ve geriliın vcktör1Grinin ±az a�ıları, giriş gii\" katsayısının istenen değcıdc ohn,\sını sa�byacak ;.L·k.ılde, ıletiın anahtarların yarıi1cik�n dönüştürücüdeki s ıra la ınaları n ı geç ıtı\..' ılctinlc ve zamanları
tekniğinde
.
.
bırarası yönteminde giriş faz akın11arı \'('çıkış nız k u l b nıl u . C i iriş t�ız uzay vcktorlen in rin lle in' ril ge '-' <;ık ı� akımlarının uzay ve ktörli nd ek i 1 az cı\·ısı Vt' lararası gerilimlerini n uzay vcktihlindeki Eı� açısı
darbe
V
,
.
transf kontrol
vektör
de
'
.
��
Uzay
1
�dul
'r·al ış�lan diğer ak aı ol ın yg y� de in er til' e id Matris çeviric yhntcııudc l J :z.a y o nu y ı..; a l i.i od rn ik şJ ni ge e rb bir da cnıidir. Bu nt yü l rcı nl ko ) IV1 V (S n yo as ül Vektör Mod sı <(Ok ..karın��� kur laı gu uy de ci ri vi çe is atJ· ın � lin yönten tl tn.lc dolaylı rrJ lıt gı k.ıu tc on �y la dü ıno öı kt ve (3). Uzay . hu o lup, ıl h da ıw ıhu gn ı nı �ı er fonksiy o nu yak la
belirler(4,5,6,7 �8).
i.CJo
c ola k isirrd::w " . �•..:ıı....._ \/ a \� v c lt:nninallcr çevirici giri�leriııi, VA' c i e �C'II B re ı, de çıkış la rı nı ifade etnu�ktcdir. ŞekiJ yaniktkeıı anahtarlarının ilctin1 zaman 'C bclirlennh��inde yukarıda ifade edilen n . ...... yöntc.;ıı1i ağırI ık lı olarak kullnnılınaktadır. li r iki t.. tt.: k nı ginde de darbe geniş lik n1odülasyonu }önı�... �öıe analı tar lauıa yapılınaktadır.
h enz� t in ı
oı tn ınında
bilgis�1yar
Hilgi ayar
·
degeri ise
ç:ıkı� tenıel harnıonik
gerilinı genliğinın k at ı nlıııalı iır (1 (2). Bu uygulaınalaı ayennd r gcrili rnin i n tepe dcğ�rinın herhangi bir t örn #ı,'-<lı., için giriş gerilinıinin tepe değeri n e oı nımn O.
.
ulınct"ıı
sağlanır.
n1aşnıa\Hıı \
...
\ ıkış
sağlayan
gerilinlinin ınaksimum
gerilim
·
... .,.,ı-..
ifadesi
crılını�tjr .
V,,1(t)
[vjt))•
vo1(t) vo,(t)_
s cA \1n
=
V,
'.
Şekil
1.
lJ�·
faz giriş
ve
.,.ıı<ışa ·
'
,
aıı.. ,
·
111:.ı1ı
c o • (1)\ı t +O<' - 2"'rr J •
)+_V, cclc..·(J 4
l • ro ı
ı-
V0 CO,
çcvırıcınııı y.apı\ı ·
i�
• •
160
Matris Çeviri ci Kontrol Tekniklerinin
SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi
2. Sayı (Temmuz
7.Cilt,
2003)
Bu eş itlik anahtarlama nıatrisi ile ifade
e
,
dil ec ek o l ursa ;
( ) [M(t )) . (v. (t ))
Vo t =
(4)
mleri
olur. Çıkış ve giriş g eril i
Vo
\li
1
i sinden
c n
J3 12
=
n+(2) n+(3) n (2) n+ (3) n+(2) n+ (J) ..
arasındaki transfer oranı
dir. Eş itl ik 3 'de ki
Vi
s
yeniden düzenlenecek o lur a
e1de edilir.
geriliınİ Vo
COS
6
o
yazılacak
(5)
değerlerini almaktadır. C
'
1
<
mu
J
.. L:rn IJ .
:=
.ı=l
<
'
e
o
herbir rnatJ·js
ı < i < 3, 1 < j < 3
ıçın
1
1
(6)
[m1 =Ji 3
nı� (2) (3)
rrıT
nı+
ın+(l)
Mat
olnmktadır.
ın_(ı) nı_(3) nı_(2) m_(l)
(3)
rn+(i)=cos( ( m_ (i ) = cos( (ro
wo
� u
o
.
-
_
�
-
(16)
.
j
ı
I ) kontrol matrisine eklenmesi gerekir. Bu durumda kon tro l matrisinin genel ..
(8)
3xl
lik birinı matrisin
(
çozuınu, . .
[m(t)]
-ll
=
� [r]
+
[m1
olur. Çıkış geriliı11i
(9)
o ranının
en
n1atıislerinin
dir. B urada,
1
(15)
1 vo ı - u 2- -:;V -
için,
i içerisindeki ifadeleı- açı lacak olursa,
)t+ eo - (i -1)2n:/3) 80- (i- 1)2n /3) -CO i )t
,
olmaktadır. Yük akıınınlarının süre:diliğinin sağlanması
r s
+ (J)i
3
(14)
dir. Eşitlik 14' te,
olnıak üzere A matrisinin ifadesi,
ın_ (3) ın_ (2r
Ö ı +-=-
q_(2) q_(2) q_(2)
q_(3) q_(3) q_(3)
q+(i)==cos( (3co0 + roJt+380 -(i -1)2n/3) q_ (i ) ==co s ( (3m0 - coJt + 380 -(i -1)2n /3)
(7)
ını.(l) ın+ (2)
q_(ı) q__ (1) q_(ı)
ş ek l ind e dir. Matris eleınanların açık i fa deleri
ifadesi için A, B ve C alt matrisle r oluşturulur. O
matrisinin ifa desi ise,
q+(2) q+(3) q+(2) q (3) q4(2) q_�(3)
olursa, Eşitlik 5 d
(12)
(13)
ki k ş ulu sağlaınak için M k ontr l matrisi
Eşitl ik 4' tc
n_(3} n_(2) n_(3) o_(2) (ll) n_(3) n_(2)
olmaktadıı-. Eşitlik l 1' de,
(3ro0 t + 380 ) cos (3ro0 t + 3 8 ) cos (3ro0 t+380 )j c os
Vo
yeniden
.)
ı +Y 3
_(1) n_ (1) n_ (ı)
n
n+(i)=-cos(4ro, t- (i -1)2rr/3) n_ (i)== co s (2(J)i t- (i- J )ın 13)
cos 3roi t
2n Cü0 t +80- ...,
i.Coşkun, A.Saygın
dir. M atıi s elemanlannın ifadesi ise,
aşağıdaki ifade
) ( cos(3coi t) cos(3coi t)
Bilgisayar Ortamindaki Benzetiıni
+
[m k
+
[mb
(ı 7)
ile giriş gerilinil arasındaki dönüşün1
yüksek değerde olması istenir ise kontrol
aşağıdaki
değişkenleri
gibi
ifade
edilnıelidir,
tan <Pi tan <Po
.
ı
+
tan ct>i
---
tan <Po
(l 8)
(1O)
Bu değere bağlı olarak kontr l matrisinde kullanılan ö
eşittir. Eşitlik 1 O'da �i : çeviriemin gırış güç katsayısını, <Po : çeviricillin çıkış güç katsa yısıııı ifade çeviriemin diğer Benzer yaklaşınıla edilnıektedir. kontTo1 nıatrisleride i fade edilebilir. B matrisinin ifadesj
değişkenlerinin
değerlerine
alclığı
o
değerler
kullamlarak
çevi ri cide kullanılan yarıiletken anahtarl ar
anahtarlama sinyalleri üretilir.
.
.ISE',
161
-
y
matris
için gerekli
11.2. Uzay Vektör Darbe Genişlik Modü1asyon
Eşitlik 2� Ciııiş akımlarının uzay ve1ıöru
bulunur.
Şeki13 ı te verilnliş tir.
matris çevi ricide Şekil 1' de verilen 9 adet çift yönlü
yarıil e tken
anahtarların
Çeviricinin beslernesi
denetl enrrıesini
fazları kısa devre düşünülerek
ed i
sağlar.
lıneınel i
ve
sağlanmalıdır.
tJzay
vektör k ontrol tekn iğ inin ınatris çev i ri c i ye uygulanması
(3,. . , 1 0).
4.
5,
+
f
ko mbinasyonları
1·
Tablo
anahtarlamalar
3
ana
de
sağlayaıı
'Tablo
verilnıiştir.
gruba
I.
ayrılnuştır.
1'
deki
.
2,
"'t
3
- ı.
3
2,
vektörünün faz açısı çıkış akın1ları ıızay vektöriinün faz
Her iki
bağlıdır.
olarak uzay
tekrriğinde
vektöründe
denctleneınemesi
vektör
darbe
kullanı1ınaınaktadır.
anahtariarnalar için Tablo
gen iş li k
�ek ı ı 2. (,'ı k ı�
ınan-is
ınodülasyon
Çcviricideki
de
1'
sebebiyle
-4 +7. +R
faz açıların111
veri len
a
1
grup ta k j
faz açısına bağlıdır. Aynı şcki1de giriş ak ıınlan uzay
çevirici
+
rv
vektörünün faz aç1sı, giri ş g e ri h rnle ri U7ay vektörünün
bağımsız
ll -
anahtarlan1a
anahtarlarna ko ınbinasyon larında çıkış gerilimleri uzay
açısına
-9
,
III
6
vektörü
anahtarlama kombinasyonu bulunmaktadır
Bu
durumlan
+
-8
'
f1
sıras1nda giriş
yükün e ndüktif olduğu
akımın sürekl iliği
sırasında 27
7
-
3 fazlı AA kaynaktan yapıld1ğı
için yarıiletkenleıin iletinıe geçirilmesi
uzay
akımlarının
gırış
kullarularak
tekniği,
Uzay vektör darbe genişlik ınodülas yon kontrol
· i.Coşkun A. a)gıı
şekilde
Tekniği
Kontrol
1\.ont rol �ı·ckni kle d nin Hilgisayar Ortamindaki Benuti
M at ri� (,�eviı·ici
SAU Fen Bilimleri Enstitlisü Dergisı 7.Ci1t, 2.Sayı (Temmuz 2003)
tünı
(�
II. ve lll.
- '\
- '
-6
-.9
geri li m le ı ı uzay vektöru
2
·1
.
5.
..
8
1
gruptaki anahtarlama konıbinasyonlan kullanıln1aktadır.
Tablo 1 ,
ve
de Il. bölgede (a., b ko n1bjnasyoınında
anahtarlaına
c) verilen 1 8 çıkış gerilim
adet
-
1 -ı.J '
7
'
- 3,
uzay
vektörünün faz açısı giriş gerilim uzay vektöıiinün faz
açısına bağlı değildir. Ay11ı vektöriinün açısından
şekilde giriş
JV
akını uzay
faz açısı çıkış akım uzay vektörünün faz
bağınısızdır.
-'- 3
'
+
6
'
�-
Gerilim vektörlerin ifadeleri yazılacak olursa,
ı
Vo
==
( J 2
ab +av be
V
---' •
AB + a V BC
olmaktadır.
2 a
+a
V ca
') -
V
)-v CA.
)
i e -'ai
==
ja. Vo e
9
)d<il
(19) o
-
VI
- 2. - 5
�
Clinş
3.
geı il i nı
Çıkış
V
+
1,
+
4.
+
7
cikunları uzay vcı·�örü
vcktöıii
1.
bölgede
iken
çevirici
anahtarl::una elen1anlarının ilctinı sürelerinin bulunması için Şekil 2 ı de gösterilen genlin1 vcktöründe,
(20)
Aynı şekilde faz akın-ıları giriş-çıkış uz ay
•
(23)
vektörü ifadesi ise;
ı VO ı
ıV ı
_.
-:
ıo
-3 _
2
(·ı
A + a ı B +a ·
2
·
Jc
)
=
1o
jB e
(21) o
1'
=:
X
-
1
.
V
o
1 si
a.0 +
.JJ
cos30
n) 6
-
)
')
(22)
=
2 -
Jji Vo 1 si
...._
ı
dir.
Tablo
9
7t
giriş-çıkış akımlarının uzay vektörleri ifade edilebilir.
--�(v 3
6,
- .
Matı-is çeviricide fazlararas ı giriş-çıkış gerilinıleri ile faz
v-
-
vy 1 - ..
de II. bölgedekj anahtarlama kornbinasyon
1 Vo 1
lar� n?aki çıkış gerilinılerinin uzay vektöıündeki yen Eşıtlık 20 kullanılarak Şekil 2' de verilıniştir. Aynı
ı vl) 1
=
1V 1
=--
y
cos30
i
s n -
==
2 6
ı Vo 1
-
.
Sı
ı
a.
r
162
1t
G
Jj 2
(25)
{)
-
<Xo
'
2:. -cı (2� 6
o
SAU Fen Bilinıleri Ens·.itüsü
7.Cilt, 2.Sayt (Temmuz 2003)
Matris Çcvirici Kontrol Tekniklerinin BiJgisaya.r Ortamindaki Benzetimi
Dergisi
I.Coşkun, A.Sayguı •
bulunur. Gerılim vektöründeki anahtarlama ifadeleri çözii1c-cek o I ursa, 1f
+
ao
?
- ? -
8�
s:� J3 Vca= ' V ,fi Vab-u6
-· ··
o
2
J3
i=
1 Vo .ı
6
(27)
(5-ao
(28)
n
. sın
(3 1)
1 I;" . =
1-:� 1 sm .
-
1� 1
· cos30
n:
6
• + a .
2
Akım vektöründe de aynı eşitliklerin bulunn1ası gerek i r. Aknn vektörü 1 . bölgede iken anahtarlaına elemanların1n iletiın süresi için çözüm, -
1 ix 1=1 ii
7t
ı sin
6
1.·,.
..
ı·
sın
1[ O.·--
1t
--
2
ı 6
6 r ı -.:._= _ ---=- = - � l 1 l= 1Ix. ., - ı -: ı cos30 -·
·
jj
·
ı
sı .
[3 ı
2
n
a· -n:
-1(
ı
6
83
J3
ıA
==
1 ı.
-.,
ı=
ı
2
J3
.
-:-
-6
-
(33)
·-
6
1t -+
1 � 1 sı n
(32)
(3 4)
6
dir. Matris çcviricinin çıkışında istenen fi·ekans ve gerilinun genliğini elde etmek için her bir anahtarlan1a elemanının i1etiın süresi, yukarıda verilen gerilin1 ve akım uzay vektörleri kullanılaiak bulunur.
(lO)
6
2 .
aı
1t
7t
CX.·1
(29)
--
. 1t 217 = J3 ı; 1sı n 6 +
fj
olrrıaktadır.
-
--67t
Tablo 1. Anahtarlan1a kombinasyonları
1
t
Grup
#ı
Nan1e
6 7 8 9
Ila
lO
17 18 19 20 21 22 23
-
b
c
Bb
b
-1
b
a
-2
�4
-4
-1 5
-S -
+6
-6
·-
+7 -7
+8
-8
+9
b c c
a
b
a c
b a
c
b
a
c
b a
c
b a c
b
c c
a
b a c
b
a
25
o
a
o
c
b
a
c
b a c
a
c
27
a
b
c
b
-
b
-9 o
b
a
24 26
a
a
a
c
c
c
-� ı
c b
a
b
-12
-
c
c
-
12
16
Ilc
.
-3
15
r-
-
-
b
-
·--
+3
14
Il b
-
] ı 13
111
-
4
-
a
-
3 5
a
-
2
I
A
c
b
a
c
a b b c
c
VAJ3 V ab
-Vca
-Vab V be Yca
V be
V ab -Va b
-
Vl
ıç
-V b
e
Vc a
-V c
-V
a
ab
V ab
-
V he
vbc
-V c
::ı
V ne -V·
-Vca V ca
Vab o
-
o
o
o
o
-1
8
o o .
-l
.
ıc
-ı
Vab
- Vl>
c
V ca
o
.
c
o o -
-ı .
o
A
lA lA .
o
.
-l A
o o
.
.
-l
lA
lA .
•
-l a
.
ı a
-
.
13
.
-ıs o
o
.
-t .
c
ıc
.
ıe
-ıc o
A
•
-l
o
o
1
o
1
o
1
o
o
o
o
ı
1
o
o
1
o
ı
o
o
o
o
1
o
1
A
o o
o
ı
o
o
o
o
1
o
ı
o
ı
l
1
o
o
o
o
1
o
ı
-
ıs
ı
o
o
o
o
o
ı
o
ıs
o
1
o
o
1
o
o
o
o
o
ı
o
ı
ı
.
.
ıs .
-ı s .
o
o
-ı
-
.
.
c
ıc .
·-
o o
o
o
ı
o
]
o
o
ı
o
o
o
o
o
o
o
ı
163
o
o
o o o ı ı o
ı
o
o
1
o
1
o
o o
o
o
a
ı
o
o
ıc
1
o
o
ıe
ı
ı
. -
.
c
1 o o o o
o o
o
ıc
sb n
o
o
o
o
.
•
o
ı
o
o
1
-Vc
Yc a
B
ıa
vbc
a
b
ıo
V ab
-V c
b
.
o
V be
o
lA
o
b
A
.
o
-Vb e
a
a
o
V ca
a
.
o
u
ıJC
-V a
-l
o
V be
-V
o
lA
-l
-
o
.
lB
lA
Vbc
lA
.
•
lA
.
ıc
.
-
ıs •
.
SbbA
o
ıc
lA
lB
V ca
V ab
o
c
ıc
-Vc
o
a
c
Vca
.
.
.
Vbe
V ab
o
ıc
-
o o
Yab
V ab
o
lA
Sac
ı
ıs
.
San
ı
.
ıc
.
ab
()
.
tc •
.
ıs
-V
o
lg
lA
Vb c
-
o
lA
-
S aA
le
.
.
Vbe
-V ab
-V c a
o
-
lb
.
-V au
oc
Vca o
V ca
Vb c
-Va
la
YcA
.
.
o
.
o
o 1
o ı
ı ı
o
ı
o ı
Sbc
o ı
o
ı
o
o
o
ı
ı
1
o o
o
o o o o ı o o
o
1
o
ı
o
o
o ı
o
1
o
o
o
o
ı
o
.,
o
o
o
1
ı
o
o
ı
o o o
o
1
ı
o
o
o
o
ı
o
1
o
-
ı
ı
o
o
ı
o
ı
o
o
o
o
ı
o
ı
o
ı
o
o
o
o
ı
o
o
ı
ı
o
o
ı
o
o
o
ı
o
o
ı
o
1
o
o
o
o
o o
ı
o
o
o
o
ı
o
o
o
ı
S cA ScB See o o ı
ı
ı
o
Mat ris
SAU Fen B i limleri Enstitüsü Dergisi 7.Cllt, 2 . Sayı (Temmuz 2003)
ger il im vektörlerinin
ve
Akın1
bölg d
durumuna a it anahtarlama süre l eri n i n ge ne l çozuınu,
8t 83
84 öt
ı V ı1 sin ı vi ı
2
�o
J3
=
,
ı1 y ı sin J3 ı V; ! 2
J3
-
/
7T
+-
a
s ın
6
o
n
.
-
--
�
a
�
.
(3 5 )
.
ı
10
.., .f•
.
. ,.'
,
•
....
' '
J-
'ı
f
-
_
0
-
ı vo ı ı vi ı ....
2
ıv ı ! vi ı -
- J3
_
0
.
s ın
a
n \j sin
..L-
o ı
6
(36)
6
-
-
TI
- - a·
s ırı
3
o
sin - - a
6
4:
(3 7 )
ı
•
r
-----rı
s ın a ı·
\ı
\
•
r
•
.
\.
•
•
.
1
· !ı
:
l
.
.
-1
o}.
t\
1 1
�
ı
(38)
•
o
\ .
ı
' 1
ı
4:
•
TC
\
�
s
\
'
1
1
t
yap ı lmı şt ı r .
Çeviıic1nin
10 l---.
0 1S
0 14
yöıılü
peryodu i ç eri sinde Şekil 4 ) de giriş
süreleri
t11tuhnuştur.
frekans ı 5 0 Hz
bir
•
:
•
l\
'
,
'\...�
"
•
(s)
ı
0.18
1
02
0.17
--,-.. --
(
.. 1
ı
.
·1 o
0 1
'
)
...
/, ,
.•
�\
\ :
. ��
�-
'
•
\
•
\
--
.
'
t
\
'
\
/
'
�
1 /
1 :
o ıı
0 14
('cvıric i çıkışn ıdc.ıki yOk Vo1Vi=0.�2)
1 1ı 1 1
\
\
(
!
1
'
o.1s
o.16
o t8
�
o ı!
1-'---'-.-1-
(s)
(b)
faz akımları
a - Venturi n ı k on t rol yönlenli
•
1
'
..J- - ___.l_
o ı 3
\
'
. ,
,./ 1
/
•
\
(
Zaman
Şekil 4.
\
,. .._
t
. .
o. 1 1
.
1
.·
_ _ l
/ /
,._.
1 f
'
0. 1 1
(
fi=SO :!-··
c ")
fo=20
z.
b- Uzay vektör rnod ü i asyon kontrol yönt.
tekniğinde
Şeki l 5 ' de ise gj riş frek ansı 50 Hz, çılo ş frekans ı 80 Hz ve g e r il iın dön üştünne oranı 0.64 olarak kabul edilen çıkış faz akın ılar ına a i t bilg i s a yar benzetim soı uçları v e ri l mişt i r. Şek il 5 -a, dalci Yenturini kontrol
.
iletin1
\
5
Bu uygulamada ge r i lin1 veya akım vektörleri bölge sıralı yapılnnştır. � ir değiştiğinde anahtarlarnal ar . . t nı1 anahtarlan1a zaınanı içerisinde eğer yanietkenlerın ıle sürelerinin toplaım anahtarlama peryodunu geçiyor i s e yap ı l arak
.•
\1 ' }!
-
.
:
anahtar lamalar sı r asında sıralı anahtarlama yapımuştır.
oranlaına
.
1
bilgisa yarda b enzeti nıleri yap ı Innştır.
k on trol
1
�
ı--·- L-
kontrol te knig ı ıçın de
ınodülasyon
.
1' 1
edilmiştir. Benzetiın çalışınaları değ i şik çıkış frekensları ve dönüştürn1e oranlannda yapılmıştır. Her iki yö�t.eı:1�e de anahtarlama frekansı 5 kHz alınmıştır. Çevırıc ının ş eb ek e de n beslendiği baz ab nara�< giri� f�e�ansırun 5 0 220 V Hz ve giriş faz g e n l i mi ni n e tk ın dege rımn old uğ u kabul ediln1işiir. Yük o l arak dengeli 3 fa zlı faz için direncinin R- I O endük ti f yükün bağlandığı, her n ve endüktansının L=O. I H olduğu esas alınarak vektör
-
\..
anahtar kul l anıldığı ve bunların i dea l oldukları kabu1
Uzay
\
, , •
.... .
__.
3
ı
-r--ı-
\'
bi���sa��rdaki ç ift
ı
•
..
-�-
•
mode lleı11esinde
\
J
(a)
KONTROL TEKN"İKLERİNİN BİLGİSAYAR BENZE�rİMİ
benzetim
\
\ ı
Zıtınan
.
ç a l ı şnıalar ı her iki
.
\. .
\
o
0. 1 ı
o 1 1
o 1
•
i
ı
l_-
(
\
,
..,.;
___
\1 ı
\'
•
•
•
\
'
'·
.....__
.
ı ' de verilen nıatri s çevirici için
\
/
..
• ..
1
Şeki l
'
1
.J
ı
oln1aktadır. Yukarıda verilen çözün1ün diğer b ö lg e l e ı Yuk an da bulun� içinde ç özü lme s i gereknıektedir. anahtarlanıa süre le rini n toplan1.ı bir örneklen1e s ü re s ı n ı geçmeme li d ir III.
.r'
.r
"
�
'
o:
/
•
:
o
..ı. . , .... . .' '
\
'
\
-"'
n
,, " -
'r
l
5
CX ı·
�
-,----
\
2
=
==
-
i.Coşkun!
·
incelendiğinde uzay vektör mo dü la sy �n �e�ğin"deki faz a kı n1.1 ar ı daha düzgün o ld u ğ u tespjt edilmiştır.
� � ? lnıası
1.
Kon tı·oJ Tckni klcr ·i n i n Bilgi saya r Orta min dak i Benz.efi
Çevh·ici
al gor itm asın a a i t ç ı kış akım lan
anahtarlaına
ve Ş ekil 5-b �
de ise uzay
vektör rnodi.i las yo n tek niğ i matris çeviricide k.ul larul eld e e di l en ç ı k ı ş faz akımlan verilmi ştir. Giriş frekans ının i..i�tünd eki fıe k an s lard a Venturiıti yöntenıde faz akı nılarnun s i nü s o i da l l iğinde daha faz la bozulmalar tes pit e di lm işt i r.
çıkış frekans ı 20 Hz olan ve geri l i m d önüştürnı e oraru 0.82 ka bul edilen aknnla.rı yük ç ık ış ı ndaki matris ç e v i r i c ini n gösterilmektedir. Ş ekil 4-a' da V entuı-ini kontrol yönterıli ile yapı l an analıtar]an1alar i l e elde edilen akım eğrilerj Ş e k il 4-b de ise uzay vektör n1odülasyon verilmiştir. kont ro l yöntenıi ile n1atris ç e v i r i e mi n anahtarlanması durumunda faz akımlan v e r i l mi şt i r. Her iki ş e k il ,
I-:Ie r i k i ben zet i rrı sonu ç l ar ında da uzay vektör kontrol alg ori tınas1 ku l l an 1 ı ara k yapı lan aııahtarlanıadaki akı nıl arı n
�
Ve nt uri ni
kontrol a1g oritmasına
s in üs oid al o ld u ğ u gö zl e ıunişt ir.
1 64
göre daha
SAU Fen Bi lünleri Enstitüsü Dergisi 7.Cilt, 2 . Sayı (Tenımuz 2003 )
Matris
Çevirici
Kontrol Tekniidcri nin B i l gisa y a r
H a rmonik 3 --------·-.-
r
2
'•
'
.,
.
--
•
1
i
�
,· .....
1
. ı
1
'· \
'
6
•
r
'
'
'
� 1
\
.
ı
1
' '.
...
J
-
''
1
-
.
•
1' ·.
<C
' \
2
'
r
o
0 14
ı ...
, './'/\ , .... . 1·.
ı
j
\'
:...
1
!
0.145
1
1 "
.
.
.
�
• •
o
<{ �
�
\
,
1
•
i l )
'
r
1
r
. •
•
J ..
.r
ı
1
. ·.
'· ,,
.
...
5 . Çevirici
L.
.
çıkış1ndaki
..
.
o 1 35 Zaın a n (s)
..•
_ _ _
(b)
yüklin
Vo/Vi=0.8)
faz akınıları (
..
-'---
deki
2500
(fı=50 Hz, to=20
6. Yükc ait rnz a k ı m ı n ı n harmo n i k analizi
kontrol yönterni
Hz,
1 .4
�
1 .2 � q: '-'
ı
� E
-J
o 14
Harmonik sp�ktrum u
1 .6
i·
1
ı
o 8
ı
0.14 5 0.4 0.2
fı=50 Hz fo= 80 Hz,
o
Yenturi n i kontrol yön terrıi
b- Uzay vekLör nıodülasyon
Şekil 4 '
:1
_;_,
Vo/Vi=0 .64)
a-
,.
______
0.13
.
J
'·.... "\.
•
) L----0 . 1 75
(b)
1 . 8 r---
ı
1
'
ı
1
.�ı ı 1 ı
.
,
'
:
2
.
\
' \ ; ıi
•
:
'•
. . •
'
·..
2000
b- Uzay vektör modülasyon kontrol yöntemi
... .
1
1
'\..
(
·. ,
.
Şekil
. .
"
:
r
.
.\ l
1
·"' q_
,,....'lo··...,
.
1500
rrekans ( H z )
Ş eki l
\.
..
,
1
'
1000
a- Yenturini
· .
•
.
'
. /
soo
0 •���--�----�
(a)
. . .
ı
1
ı --------�-- ----
Zamarı (s)
�1 ı
·,
; ·
0. 135
3 .------.,.-
3
.
_____
o 13
.X
1
'
4 •1
� ı
•
!
'
·.
0.125
\.
_, .ı
.
1
.
·2 r
'
'
j
'...
ı
\
'
:
1 1
-1 �
5
•
1
,
----t·
"'
1\
i '
1
1
o
\
:
•
\
..-.
<(
s oektrum u
., -----
.
'
E
İ.Coşkun, A.Saygın
'
1
<( --
Oı1amindaki Benzetimi
kontrol yöntenıi
yük faz akınılarınından bir
o
lııh
1
ı lıı ı1'' 'ı.. .'' ı• ı l •' '1ıll ı 1ı''•'''ı'ı ııııı 1 5 00 2000 2500 3000 3500 4000 -4500 5000 Frekans (Hı)
ı ııııı' ' ı'1ı1 l
500
1000
(a )
faza ai t
Harmonik s p ektrumu
haımonjk analizi Şekil 6' da verilmiştir. Aynı şekilde Ş eki] 5 teki yük faz akımlarından bir faza ait han11onik analizi ise Şekil 7 ' de verilmiştir.
1 .8 r--'T-r - ---ı--- ·-.---�,----.--,---.r---.---.
�
1 .6
-1
1 .4
Harmonlk spektrumu
ı
7 ,-----...,
cı:
-
5
_,.
ı1.
E
cı:
.X
ı
0 6
'J
·'
�
<( .....
� E
il
1
o
31 2
o
1 o
o 8 -
_ _____ ___ _ lı ı '.. ....... ..___ _, ......-J �.�---'---'-lı---1--1000 0 500 1500 2000
Frekans
(a)
(Hz)
ŞekiJ
2500
4 -
l.�� _..____....ı. ---'O
500
1000
1 5CO
--'---�----...L...-
2000
2500
3000
3500
7 . Yüke ait faz akımı r ın hannon i k analizi a- Yenturi ni
kontro! yön te m i
(ti=50 Hz,
b- Uzay vektör nıocC iasyon kontrol yöntemi
1 65
4500
FreKans ( H z )
(b)
Vo/Vi=0.64)
4000
J
5000
fo=20 I-Jz,
l\1atris Çevirici Kontrol Tekn i klerinin Bilgisayar Ortamindaki Benzetimi
Fen Bilinıleri Enstitüsü Dergisi 7.Ci1t, 2 .Sayı (Teınrrıuz 2003) SAU
IV.
l.Coşkun, A.Saygın •
SONUÇI.JAR
vector modulate(1 matrix canverter with mininıızed a and svvitch ings of nurnber feedforward
benzetin1 çalışınalar1 tekniğinde de aynı yük ve
iki kontrol tekn iğine ait bilgisayar
yapılıruştır. Her iki kontrol
sırasında
te kni ğ i nde
uzay
vek
tör
faz
ku l lanı l a ra k
genişlik
darbe
örneklemeler
n1odülasyvn
vek töıiindeki
uzay
aknnlannın
ge unbalance, Power Drives and Energy Systeıns for Electronics, Industrial Growth, Proceedings of the International Conference on, Volume: 2, Page(s): 833 -839,
conıpensation
Anahtarlamalar
frekansları kullanı lınıştır.
anahtarlama
yapıinnştır
ve
açısı
uygulaına
anahtarlan1a yapılarak ç ı kı şta yUk akımlar1nın düzgün olnıası sağlanm1ştır. Uzay vektöT ko n t rol tekniğinde ınodülasyon genişlik darbe anahtarlama sırasında sıfır vektörlerinde de an ahtar lama koşulları oluştuğu için Verıturi ni k ontrol algorit1nasına s i n üsoidaJ sinyal göre çevirici çıkışında daha dü zg ü n sıralı
sırasında
üretildi ğ i
ve
[7]
etrafında
ol duğu
art ı ş
an htarl a n1a
a
görülmüştür.
frekansına yakın
harmoniğİn
fi·ekans ı
Ayrıca
[ 8]
değeri
teıne l
d eğe rdeki h arnıoniklerin
sinuso idal inputloutput Applications,
Fifth European Conference on, V o l uıne : 7 , Page( s ) :
1 70 -· 1 7 5 , ( 1 993)
L.,
m o du la t ed
c a n verter Industry
Volunıe:
and
Boroj ev i c,
three-phrıse
to
D.,
Space
three-plıase
veetar
matrix
pO Yt'er _factor correction , IEEE Transactions on, Applications,
31
H'tth
input
Issue: 6, Page( s ) : 1 2 3 4 - 1 246, ( 1 99 5 )
L . , Watthanasarn, C . , A n Efficient Space Veefor Modulation A lgorithnı }-.or A C-A C lv!atri:x Con verters: Anazvsis A nd lnıplen1entationl Power
[5] Zhang,
Electronics
and
Variable
Speed
Drives,
Sixth
International Conferencc on (Conf. Pub l . No. 4 2 9 ) 23-25 S epte nıber Page(s) : 1 0 8 - 1 1 3 , ( 1 996)
and
1 1 07, (200 1 )
Spac e veetar control of nıatrix canverters rrirlı un i�y
and
1rvith
IEEE 3 2 n d
,
Pt)\ver Electron 1cs
fmplenıentation of a
sıeps coJnn'lutated rn atrix converter,
sinıp/e
Power
PESC 99. 30th
1 , Page(s): 1 7 5- 1 80 vol.l,
comnı utation,
Page( s): 1 749 - 1 754,
Mun.k-Nielsen,
Povver Electronics
[3] Casadei, D., Gra nd i G., Serra, G . , and Tan i , A . _, and
1 3 lssue: 5 , Page(s):
Ziegler,M., and Hofınann, W., two
IEEE
Industry
S.,
(2001)
A novel loss
reduced modulalion .\'trategy for nıatrix converters,
( 1 990)
I-Iuber,
-891, ( 1998)
[ 1 O] l-Ielle, L.�
voltage and current source in verters, based on A C
fac.:tor
V o l un1e :
� eet i ng, Volun1e : 3 ,
Lipo,
A C rn a trix canverter tlıeory, lndustry App1ications Society �A.nnuaJ Meeting, Page( s): 1 ı 90 - 1 1 95 vol . 2 ,
[4]
882
Electronics,
Po\ver
Applications C'onference, Thirty-Sixtlı IAS Annual
Hol ıne s , D.G., A new nıodulation algorithm for
povı:er
can verters,
matrix
topology
D . G . , and
"tva ve_forrns,
approach for the analysts oj the input power quality
[ 9 ] Lix.iang W., and Thorna�. A . L . , A novel converter
PESC '89, Page(s): 353 -359 vol . l , ( 1 989)
input
,
( 1 999)
T . .A. . , l!n[Jlementation oj· rı controlled rectifier us ing A C-A C" nıatrix canverter theo1y, Po\ver Electronics Specialists Confcrence,
[2]
C as adei D., Serra., G . , and Tani, A . , A general
Annual TEEE, Volunıe :
KAYNAKLAR ,
volta
Electroıucs Specialists Conference,
etkilerinin düşük olduğu tespit ediln1iştir.
[ 1 ] H ol me s
of input
Tran sa cti on s on,
harmonik bileşenlerinin daha az olduğu bu
bileşenler
( ı 996) in
çalışmada tespit e di lıni ştir. I Ier iki kontrol tekniğinde de
hannonik
B l a abj erg, F . , and P edersen, J.K., Space
[6] Nielsen, P.,
Matı·is ç e viricide en yaygın şek i lde k u l lanıln1aktn o l an
,
,
1 66
Speciahsts
Annual,
Volume:
Conference, PESC. 2, Page(s): 1 1 02
-
On ldempotency of Lineaı· Conıbinations ofTwo Commute
SAU Fen Bilinıleri Enstitüsü Dergisı
?.Cılt,
2.Sayı (Temn1uz 2003)
ldemı•otcnt Matrices
H.Özdcınir,A.İnci�
M.Sarduvan
ON IDEMPOTENCY OF LlNEAR COMBINATIONS OF TWO COMMUTE IDEMPOTENT MATRICES
Halin1
Ozet ••
ÖZDEMİR, Aydın İNCi,
komutatir
-
ideınpotent
nıatrislerinin l i n ee r
koınbinasyonunun da bir iden1potent matris oldu ğ u tünı durunılan karakterize etme probleminin tanı bir çözün1ü ortaya konulmaktadır. Ayrıca, bu çahşm ada ele alınan idempotentlik probleminin bir istatistiksel ''orumu da verilmel<tedir·. '
Analıtar kelinıeler- Köşegenleştirnıe., l\linimal polinom,
E ğik izdüşüın,
Or·togoııal izdüşünı, l(uadratik fornı, Ki-kare dağıhmı
Abstract A complete solution is established to the probl cnı of ch a racterizing all situations, -
where a linear conıbination of t\VO comnıute iden1potent
n1atrices
P1
and P2
is also
an
idcn1potent nıatrix. A statistical interpretation of the idempotency problem considered in this note is also pointed o ut. Key•vords
polynomial, proje ctor, distribution
1\'linin1al Ort bogo n al
Diagonalization, Oblique proj ector, Quadratic forn1,
Chi-square
l\1urat
SARDUV AN
In fact, the nıain aim of th is paper is to establish an alten1ative proof of one p a rt of theo rem recently ob t ained by Baksalary and Baksalary in [6], which deals wi1h the
perati o n
o
proof given should be of interest
nonzere el emen ts of a
two
different
1
c ,
c o mm ute
nıatrices over .3 The syn1bols y 1 .
Q 1, Q2 P.,
considerations are
,
P2 are
idempotent
sun1
P1
-i
P2 or
P1,
concerned with
ple x scalars and ınatrices.
com
-
A.
of the differences P1- P2,
one
,
idcmpo te nt nıaLTices
Q 1 and Q 2 , and y 1 and y 2 comp lcx nun1bers such that Q 1 - Q 2 is Hermitian. Qu a d ratic fornıs wiıh i deınpoten t matrices are used
tis tical theory. ::Jor this reason, the idenıpoteııcy p roblen ı considered in thi s note adnrits a stntistical interpretation due to the fact that it' a randonı n:x: 1 veet ar y has a 1nulti variate norma l density w ith e x t en si v c ly in
sta
to I
İncj) M.Sarduvan; Depurtnıenı
Sakarya Un iversüy, 54040 Sakarya, Turkey.
,
where I stands for thr:
of 1'V1athematics,
if
y'Ay has a
a nd only if
A
ide ınp o t c nt n1atTix; this is an impoı1ant res:ılt
analysis
Lcınn1a
of variance; cf.
9.1.2
Theorem 5.1.1
ın [4]. (Also see in
in
[8] for details.)
is an
in the
[3]
or
II.MAIN RESUL T As al rae dy pointed out the main result dcals with the
altemativc proof of the one part of the theorem in [6]
usi n g diagonalization of nıatrices. Beforc giving the rnain
H.Özdemir.
fact
and appropriate addit ion al conditions are P1 P2 fu lfi l le d ; cf. Theorem 5.1.2 and 5.1.3 in (4]. The solution obtained asse rts that these three situations cxhaust the lıst of all possibilities when attention is restric ted to conınıute idempotent matrıces, or complex
y 2 and
are used instead of c1, c2 and
when
-
,
are any
c?
of the
that character1stics roots and vectors, and polynomia l s are useful i n statistics. Three such situations are kno\vn in the litcratlıre, viz., if the combination is either the
noncentral chi-square densit y
field .3 and P1
noıızero
because
ide n t ity nıatrix, then the qu adrati c form
I.INTRODUCTIO�
P1 and
preserves tlıc idempotency property. However, the
P2
covariance n1atrix equal
It is assun1ed throughout that
of coınban ing linearly
resu lt
we
note that eve r y ide mpate nt n1atrix is
d i ag o na l izablc) and has only the e igenvalucs
Let us fırst
give the following lemma.
1
and
O.
On Idempotency of Linear Combinations ofT
SA U Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi
2.Sayı (Temmuz 2003)
7 .Cilt,
ldempot H.Ozdemir,A.Ina M
O
-�
.
diagonalizes P1
Lemma. Let P1 and P2 be two coınmute i d emp oten t
ınatrices
P
and
be
n.xrı
their
P2
as
sı:s -ı 2:
'vhere and c2
c1
.
Then P is
P1
Since
diagonahzable.
P2
and
e.g., [7], pp.52). I-Ience there
diagonalizable (see, a
sing le
siıni larity
ınatrix
S
such
that
1 A == s- P1S and M== s-1P2S are di agon al ınatrices. In addit io n , their diagonal entri e s are the
that
Hence, direct calculations
.
(2) is id empotent if and only
n1ultiplicities. Thus
and P2
P1
eigenvalues of we
with
or, clearly
proper
i
+ C2f.li )(c1Ai + c2�!;
( c1 Ai 1,2, . . . ) n,
are
i d enıpo te n t and conunute, they are simultaneously is
sh o w
== c 1 A + c 2M P of the forın
if
Pr·oof. Firs t of all� no te that an ideınpotent rrıa trix is
So, w e have
P=c1P1 +c2P2 ==c1SAs-ı +c2SMs-ı =
diagonalizah le.
and
l inear
combination of the foı,n
\vİth nonzero s calar s
in (1).
and P2. Thus, we may write P1
=
1� i
'�'here
(3)
J.l i are the d i ag o nal entries of
and
On the other hand, both
M respectively. ,
have only the are
-1) =O,
1
ei g en va lues
idempotent.
P1
and
and O since P1
and
i nto
Taking
A and
account Lernma
2
P.,
assumtions of the th eo r em it is seen from equations (1 ,
get
that if
(1 )
pairs
(0,0)
,
attains eacb of the
==0,
then
(ApJ..L;)
(0, 1)
and
(1,0) at least once for at l ea_q
P1 P2
one value of i. H e nc e equations (3) ,
and only if c 1
fulfilled if
and bence
=
are conmıonl_
1 (implying
c2
==
1 ).
\vhich is the situations (a). Furthermore, in wiew of the assun1ption that
and
This comple tes the proof.
P1 P2
==
P1
=f:. P2, The equal i ties P1 P2 cann ot
P2
Now let us give the thoerem.
the p airs
Theorenı. Given two different nonzero comnıute
·P1 and P2 , Iet P be their
linear combination of the p = c ı Pı
(2)
and c2. Then t h ere
three situations, idempotent rnatrix:
exactly
(a)
c1
=1,
c2
=1,
(b) c1 =1, c2=-l,
\Vhere
P
are
is
an
P1P2 == P 2;
Proof. Since
P1
sim.ultaneously
diagonaziable. Assun1e
ınatı·ix,
P2 commute, which
at least on c e for
at
va u e
=
P1 P?
==
P1. And therefore, it
can
e
shown simpl y that e qu a tio n s (3) are comnıonly :fiılf.leri if and on ly if
c1
==
1 (implying
c2
=
-1)
for
former case, which i s the s irnat ions (b), and c1 (inıplying
c2
==
1)
=
llle -
for the latter case, which is the
The proof i s compl eted.
(c) c1 =-1, c2 =1, P 1 P 2 == P 1.
invertible
attains each Ot-
situation (c).
P1 P2 ==O;
and
_
l of i i.f P1 P2 "P2, and each ol the (0,0), (0,1) and (1,1) at least once for at lea"'-
least one pairs
(Ai, J.l i )
(0,0), ( 1 ,0) and (1,1)
one value of i if
form
+· c 2 p2
with noıızero scalars C1
simultaneous�y
hold
Consequently, under the last assuınptions, it is agam seen fro nı equations ( 1) that
idempotent matrices
P1
=
they that S
are is
siı11ultaneously
H.enıark. As pointed out at S ee tio n 1, it is estab:isiı.eri an alten1ati v e proof (having practical value in statistics of one part of the theor em recently obtained b Baksalary and B aksala r y in [ 6]. In that paper: a ·
�
con1plete solution was established to the problem of characterizing
all
sirna tio ns (including non connunrte
case). Morever, ]t \vas given two corollaries:
176
Fen Bilimlerı Enstitüsü Dergisi 7.Ci1t, 2.Sayt {Temmuz 2003)
On ldempotcncy of Li nca.- Combinations ofTwo Commute
SAU
(1) Under noncommute
the
ldempotent Matriccs
H.Özdemir,A.ind, M.Sarduvan
assun1ptions
theore m a necessary to be an condition for P C1 P1 + c2 P2 idempotent matrıx is that each of the products P1 P2 and P 2 P1 is an idempotent matrix; cf. cas e) of the
REFERENCES
(including
,
=
[1] J.K. Baksalary, s tatis t ical
Corollary 1.
(2)
Given
rn·o
different
Q1
iden1poteııt matrices
difference Q 1 linear
-
and
is J-Iemıitian, let
Q2
con1bjnation
Q == Y 1 Q 1 + Y 2 Q 2 nnmbers y 1 and y 2 .
situations�
where
of
with Then
is also
Q
nonzeı-o complex Q 2 such that the Q
be their
the
nonzero there
fonn complcx
are exactly three
[2]
Algebraic
implic ati ons of
characterizations
t he
and
coımnutativity
of
o rtbogonal projectors, in: T. Pukkila, S. Puntanen (E ds.), Proceedings of the Second International Tanıpere Conference in Statistics, Univers ity of Tampere, Tampere, Finland, 1987, pp. 113�142. J. Gro�, G. Trenkl er On the p roduc t of oblique proj ectors, Linear and Multilİnear Algebra ,
44(1998) 247-259. [3] A.M. Mathai� S.B. P rov ost , Quadratic Forıns in Randoın Variables: Theory and Applications, Dekker, New York, 1992. [4] C.R. Rao, S.K. M itr a, Generalized lnverse of Matrice s and Its Applications, W il le y New Yo rk, 1 97 1. [5] Y. Takane, H. Y ana i On oblique projectors, Linear Algebra Appl., 289(1999) 297-310. [6] J.K. BaksaJary, O.M. Baksalary, Idenıpotency of linear combinations of two id eınpotent matrices, Linear Algebra Appl., 321(2000) 3-7. ,
iden1potent;
,
Q 2 and Q,Q2 :=:O== Q2Q1, (ii)Q=Ql -Q2and Q1Q2 == Q 2 == Q 2 Qı,
(i) Q = Qı
+
(iii) Q =Q 2 cf. C'orollary
Q 1 and Q1 Q 2
-
stu d
Q 1 == Q 2 Q 1 �
[7]
2. of
idempo tent
matrices
P1
and
theorem is now
supplemented
showing that for the cas es (a )-(c) there matT ic es satisfying the required conditions:
by
exist
Example for the case (a) i s provided by -1
-1
-1
ı
1
ı
ı
]
ı
Example for the case ı
o
o
o
ı
o
o
o
ı
Example for
Johnson,
)
,
(b) is
p')
the case (c)
-1
-ı
1 1
-1
p2
=
==
ı
o
1
-ı
o
-1
o
o
o
provided by 1
ı
1
o
o
-1
o
o
ı
is pro v ide d by o
o
-ı
ı
1
ı
1
ı
o
o
ı
Matrix
,
C o mpany, lnc.,California, 1969.
ie d ( quite intensively) in the literature; cf.
main
C.R.
Analysis,
Caınbridge, 1991. [ 8] F .A. Graybi ll , Introduction to Matrices with A pplications in Statistics, Wadsworth Publishing
Ref. [1,2,4,5,8]. The
R.A.Hom,
Cambridge University P r ess
Other functi ons P2
==
177
Fiber İletişim Sistemlerinin özellikJeri G.Aydemir, A.Ferikoğlu, C.Odaba�, Z.Beyhan Optik
SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisı
7.Cilt, 2.Sayı (Teınnıuz2003)
OPTiK FiBER İLETİŞİM SİSTEMLERİNİN ÖZELLİKLERİ
Gamze A YDEMİR,
Abdullah FERİKOGLU, Coşkun ODABAŞ, Zeki BEYHAN
Özet- Bugün insanlık bilgi patlamas ı nın ortasındadır. Her kanaldan sınırsız bilgi akışı insanı çevrelenıiştir. Sorun ise bu kadar yoğun bil ginin nasal ve hangi
I.
iletişim aracı ile taş•nacağıdır. Dalga ldavuzlayırısı olarak
fiberlerin kullanımi
teller de
g ündeme
sistemini
haberleşme
ve gelişiıni, optik fiber
elektronların
getirıniştir.
hareket
etmesine
Bakır
dayanan
elektron ik yerine, ranı teller· diyebileceğimiz optik fıbe rlerde, f atonlar hareket etmektedir. Optik fiber iletim sistemlerinin diğer ileti m sistemlerinden üstün
birçok
öze l l iği
vardır.
Bu iistiinlükleri
sayesin de
ülkemizde de telel<omünikasyon alanında ve farklı daha birçok a1anda optik iletimin yaygınlaşınası optik fibere olan ilgiyi arttırmıştır. Bu çahşnıada optik fiber sistemler incelcnrniştir. Anahtar Kelimeler-Optik Fiber, H ab er l eşme, İletim Sistemleri
Abstract
-
rfoday, humanity is in the nıiddle of the
data e xplos i o n. U!11limited
data
ilo"' from various
channels surrounded the people. The problem is ho"v
GiRiŞ
1880' lerde Alexander Gralıam Beli sesin
ı
şı kl a iletimi
konusundaki çah ş m aları s onucu telefonun icadından dört
ederek 200rn mesafede kullanılabilecek "photophone"u öneıınişti. XX.yüzy1lın başlarında op tik ilet1şinı üzerine araştnınalar devanı ett i yse de uygulamada s1nırlı kaldı. Temel sor unlar uygun ışı k kaynağı bulunamaması ve
y ıl sonra diyafranıla güneş ış1ğını m o düle
atmosferdeki
iletişinıin
görüş ufku ile s1nırlı
bunun sonucunda da yağınur, kar, sis, toz gibi etkilerden çok
fazla
olması
atmosferik
etkilennıesi idi.
Radyo ve mikrodalga frekanslan attnosferik
etkilerden çok d al1 a az etkilendiklerinden dalga boyl an na bağlı olarak bu frekanslarda oldukça uzun m esafeler aras: i letişim sağlanabi1ınekte fakat b i t gi taş1ma kapasİtesı s1nnh kalmaktadn·. Teorik olarak taşıyıcı frekansı arttikça i letişi nı bant gen i şli ği ve dola)'lsıyla da b1lgi ta ş ı ma
and with whicb comunication way to carry this much
kapasitesi artnıaktadır. Bu nedenle telsiz i leti ş imi VHF,
dense information. The int r o duction of fi bers as a
artan
wave
guide
has
brought
the
optical
fiber
conımunication to the ag end a . A numb er of features make optical fiber comnıunication superior to others.
UHF, rnikrodalga ve nıilimetrik d alga gibi
gi t tik ç e
fre k an s veya gittikçe azalan dalga boyuna
eğilim göstermiştir (dal ga boyu
1960
ytlı
baş larında
Lazerin
=
tşık h1zı
doğru ' _r 1 frekans).
bulunması
-
ile
Owing to its 1ncnts not only in con1nıunication but
ilctişimde ışık k aynağ ı sonı n u çöz ülmüşse de
also in many other areas much inter est has been giyen
ortaını
to optical fibers. In this papeı· optical fiber systems
uygula1nalann
have been exa rn ined from various aspects.
Atrnosferik
Key
Words
- Optical Fiber,
Telecommunication,
a ma cı y l a
olarak
serbe s t s1n1rl ı
yıhnda
camdan
(dielektrik) dalga k ılavuzunun 1şığın iJeıidc eş eksenli geçecek
Endüstıi Meslek Lisesi
( koaksiyel)
sistcnıler
olarak
iletişim
kullanım1
neden
yine
olmuştur. kurtulmak
sınırlamalarından
olarak kullanı1n1asın1n önerilmesi ile
Con1munication System
G.Aydenıir. C.Odabaş, Z.Beyhan; Sakarya Telekoınünikasyon Bölümü, Adapazarı A Ferikoğlu; SAÜ Teknik Eğitim Fakültesi
kaln1as1na
etkile1in
1966
uzayın
optik
üreti l en
yahtkan
yayılacağı ortam bu tür sistemlere
kabJo]u sistemlerin yerine
ba lolmaya
b aşl anmı ştı r.
(koak:siyel kabloiantı 5 1 l e I OdB/km değerleri ile karştlaştıı1labilir seviyede bile değ11) kullanılan kablo ve konn ektör teknolojilerinde yapılan iyileştilmelerle 1 O yıl içinde Başlangıçta 1OOOdB/km olan kayı p ıniktan
5dl3/knı'nin alt ına innı1ş, günümüzde de 0.2dB/km'ye
Optik Fiber itetişinı Sistemlerinin Özellikleri G.Aydeınir. A. Ferikoğlu, C.Odabaş, Z.Beyhan
SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi ?.Ciıt. 2.Sayı
(Temmuz 2003)
.
ulaşmıştır. Bak1r kablo, fiber optik kablo tercilıi, fiyat performans kriterlerine göre her geçen gün fiber optik lehine olmaktad1r. Bununla birlikte m e vcu t al t y apının daha çok bakır kablo ( önıeğin telefon şebekesi) teın elin e dayanmast bakır İnıkanlarının k ablodan iletişi m zorlanması üzerine de yiııe yoğun çalışmalann yapılnıasına neden olmaktadır Bunun dışın da baku· kablonun kaçınıln1az olarak kullanın1ınt gerek li kılan uygulamalar da vardır. Önı e ğin i le ti şi m i n gerçekleştiri Idiği aynt z aman d a güç. k ablodan göndeıilmesi de söz kon usu ise (Öıneğ1n t elli telefon) bakır tel k u l lanı mı kaçın1hnaz olnıak tadır [8].
Kat edilen yol 1ş1n1n geliş aç1sı büyüdükçe yani y ansıma aç1s1 küçüldükçe aıiar.
giderler.
Ca1n f ib erleri n başhca üç t i p i var dı r.
1.
Basaınaldı indisli� çok modlu optik fıberler�
2.
Dereceli i ndisi i çok m odl u optik fiberler,
.
ll.
OPTİK FİBERDE SİSTEMLER
Basaınaldı indi sh tek n1odlu opti k fiberler. Bunlaıın transnıisyon özel likleri birbirinden fark lı d ır. Özellik farkları, öz ve örtü tabakalann1n çaplan ile özün kı rı Inıa in disinin, kesit içinde geoınetrik olarak s abi t veya değ i ş ke n oluşundan kaynaklanmaktadır. Üç tip fiberin tipik bazı sayısal özellikleri Tablo l 'de verilm1ştir. 3.
Il. t .1. Basarnakil 11.1. ()ptik Fiberin Yapısı
İndisli Çok Modlu Fiberler
Işık i let i tni n d e kullanılan fıberler, tanı yansıma olayından
yararlanan optik dalga kılavuzlan dır. Şekil l 'de göri.i1düğü gibi silindirik yapıdaki bu dalga kılavuzlan başlıca iki k at ma ndan oluşur. Ortamda asıl iJet in ı i sağlayan si I indiı-i k öz tabakas1 vardır. Bunun dış1nı çevreleyen bir örtü tabakas1 bulunur. Örtü tabakasınuı kırı ln1a indis1 öz tabakanınkinden biraz d aha düşüktür. Bunlann üstünde de k o ruy u c u plastik kılıf tabak as1 vardır. Ekscne dik ve düzgün şe k i lde kes1lmiş fiber kesüine, da r bir 1şnı de1neti tutulduğunda, 1Ştn fiber içine girer [ 1 J[2).
Öz
Şek i 1
Bu tip fiber lerde, özün k1n lma indisi, öz k es it ı yüze yin ce sabittir. Öziin çapı, kullanılan 1ş1ğ1n dalga b oyuna göre çok yüksek olduğundan, flbere farkh açılarla giren ışınlar, karşı u ca değışi k y o ] ardan ve farklı sürelet·le nlaşır1ar. Siirc farktndan doğan faz farklan, ahş ucunda, ışı n lan n birbilini s önd ürd üğü ve güçlendiği kesit b ölgeleri o1uşur. Bu oluşuma "Mod" denmesinden dolayı, bu çeşit fiberlere "Çok Modlu Fiber" denir. Şek11 2 'de Basarnakil İ n di s li F1beıi n yap131 göıülnıektedir. II .1.2. Dereceli İndisli Çok Modlu Fiberlev"
Yansıtıcı
Tabaka
Şekil 2. Basaınaklı İ nd isli Çok Modlu Fiber
Koruyucu
1. Fiberin Yap ıs ı
Optik fiber den1nce, aklımıza cam fiberler ge lmek ted i r. Kullannnı duşük düzeyde olm ak la b eraber, özel pla st ik malzemeden yapıJan optik fiberler de vard1 r. Bunların ışık zayıflanıalan cam fiber] erin on, yüz, hatta bin kat üstündedir. Bunlar, bina içi bilgisayar bağlantılannda olduğu gibi, çok kısa n ıesa feli bağlantılar da, kullan1n1 k ol ay lığl nedeniyle t ercih edilmektedir. Tek bir ışın1n fiber içinde izlediği yo la ''mod" denir. Fibere deği ş1k açı larla giren ışı n lar fark h aç ı larl a yansı y a ra k gideceğinden farklı yollar i zler le r. Diğer uca farklı s ür ele rde ulaşırlar. Ön1eğin öz eksenine gele n ışın yan sım aya uğramadan asal eksene paralel en kısa yolu kat ederek en k1 sa zamanda u ca u laş ır . Bu moda a na nıod denir. Eksen e açıyla gelen 1şınlar ise öz içinde yansıyarak
179
Şekil 3 Dereceli
indisli Çok Modlu Fiber
Basamakh inciisli fiberlerde görüle11 sakıncalan ortadan kaldı rma k üzere dereceli indisli fiberler geliştırilınişti r. Bunlarda, standa1i öz çapı 50 mikrenmetre ol up öz ke si t in de, n1erkezden örtü tabakasına doğru, kın lma indisi küçülür ve dolayısıyla, 1 şık hızı y ü kselir. Şekil 3 dek i gibi değişi m in pa raboli k o ln1ası halinde, d e ğ i şi k yollar izleyen ışınl ar karşı uca hemen hemen aynı sürede ulnş1rlar. B öy lec e mod e tkisi büyük ölçüde azalır. Bu tip kın lma indisi d eği ş i n11, fiber üretim inde, kesitteki ,
'
••
•
SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 7.Cilt, 2.Sayt
C.Ayclemir, A.Feriko�lu,
(Temmuz 2003)
katnıanlardakj
•
•
Optik Fiber Iletişim Sistemlerinin Ozelltklen
katkı tna ddeleıinin
miktan ayarlanarak sağla n ı r . Dere cell in d1s l i fiberlerde ı�ık darb� sinin yayvan taşması azalır ve daha yüksek b1r transınıs�on kal i tesi e lde edillr. Bunlarla, l 00 Mb1t/s yüksekhk-te transm1syon h1zmda� 15-20 km 'lik tekrarlayıcı nıesafesine çıkılabiln1ektedir. Halen orta ınesafe bağlantı Jannda kullanılabilnıektedi r.
11.1.3. Bas ama klı İndisli Tel< M odl u Ji'iberler
Öz ç ap ın ı n 11 mikrometrenin alt1na inmesi halinde mo dl a r oluşmaz. Böylece sadece ana rnodu ileten tek modlu fiberler elde edilir. l-I alen, öz çapı 9-1 O mikrom etre olan fiberler standartlaşmıştır. Nonnal olarak, tek m od lu fiberler basaınakh ind i sh yapılırlar [2]. Şekil 4'de B asanı akl ı İndisli Tek Modlu F i b erin yapısı görü lmektedi r .
C.Odabaş, Z.Beyhan
11.2. Optik Fiberlerde Uygun İletim Dalga Boyları
Optik fiberlerde uygun i l et i m için üç deği şik dalga boyu kullanıln1aktadır. Optik fiberler ilk k ullan 1 ld1 ğı nda (1996 :yılında) ışık dalga boyu 850 nm (1. optik pencere) kul1an1lmıştn. 1975 yıhnda ışık dalga boyu 1310 nm ( 2. optik pencere) olarak kullanılmaya başlanmıştlr. 1987 yıhndan başlayarak dalga boyu 1550 nm olan (3.optik p en cere) ışık ku ll an ıl m a ya başla nm1ştır. Şu anda optik i leti m ve araştınnalarda 3. opti k pencere temel alınmaktadır [5]. 11.3. Fiber Üretimi
F1ber uygun yöntemlerle lıa7ırlanmış cam çubuklardan erit11ip ç ekn 1 e yoluyla üretilir. Cam çubukların 1ıazırlanmasında yaygın olarak "Kimyasal Buhardan Çökeltnıe'' yöntemleri kullan1lmaktadır [1]. Bu yönten1Jerde sa f silisyun1 tetraklond (SiCl4) gazının saf oksijenle (02) yakılması sonucu ortaya çıkan silika (Si02) zen·ecikJeri çökeltilerek biriktirilir. Kimyasal reak s i yon fonnül ü aşağı daki gibidir: ......
Si02 + 2C1ı
Fiber kesitinde değişik kırıln1a indisieri elde edebilmek için bu gaz içine baz1 el e ın ent 1 eri n de klorid gazlan uygun oranlarda katdır. Kirnyasal reaksiyon son u cunda Şekil 4. Basaınaldı hıdislı
oluşan birikim ısıtılıp
Tek Modlu Fıber
edilir.Üretici1er taraf1ndan ç ökeltınede farklı yöntenıler kullanJ]makta, bu yönten1lerin üretiın h1z1, elde edilecek
Tablo 1. Fiber Çeşitlerinin Özeliiideri
Kınlma
Çap()lın)
indisi -
Öz
Fiber Tipi
ergitilerek de cam çabuk elde
Öıtü
Öz
Kılıf
Örtü
Sayısal Açıklık
Basa1naklı İnd;sli
Çok
85- ı 00
Modlu Fiber
Tck Modlu Fıber
ı .460
ı 430
O.J4
-
ı
�
Modlu Fiber
Basamak h lndisli
250-300
ı1 ı
14°
ı
12°
ı
Derecelı İndisli Çok
12 S- 140
ı
Max. Girış Açısı
50
125
250
1 460
1.445
0.21
---
-·----
1
1
9-10
125
250
1 460
hız1nı ve tekrarlay1c1 ınesafelerini yükseltnıek m aksad ı yla kın lnıa indisi dağı h mı değişik türde tek modlu fiberler de üretilmektedir. Tek n1odlu fiberlerde darbe bozu lnıası bü yük ölçüde azaln1ıştır. Kaliteli üreti mle l< ilometrik z ayıfl amal arı 0.2 dB/kın ınerte bes i n e inn1iştir. Halen, 565 Mbit/s yüksekhkte transnıisyon h1zına çıkabilmekte, 140 Mbit/s de kın'nin üstünde tekrarlayıcı ınesafelerine 100 ulaşı]abilmektedir. Tek mo dlu fiberler yaygın olarak
1.456
o .ı ı
6.5°
Transınisyon
,
kulJanJ lnıaktadır
180
ç.ubuk boyutu, kı rı l m a indisi homojen]iği, OH soğuıınası, zayıflaına, işlem kolaylığı yön l eri n de n birbirinden bazı fark l arı olduğu söylenmektedir. Ancak bugün bu yön ten1leıi n hemen heınen h epsi yle yüksek ka11tede fiber elde cdilebilnıektedir [ 1].
Optik Fiber İletişim Sistemlerinin Özellikleri G.Aydcmir, A.}"'eriko ğ lu, C.Odabaş, Z.Beyhan
SAC Fen Bilimleri Enstitilsil Dergisi ?.C'ilt. 2.Sayı (Temmuz 2003)
11.4.
Optik
Fiberin
Optik fiberler üretiınlerinden sonra kablo yapıın1nda
kolayca
ku11anılnıazlar.
kırılmas1n1
K a blo iç inde fiber1eıin b e lli bir l inıit altında kavis yap m a sı ve kınştk diyebilee eğ i m-i z çok k üçük kavislerin oluşması da önlen m eli dir. Ç ü n k ü bunla r ön e nıli öl çü de
Kılıflanması
Ön ce
zayıflanıa
ve
doğrudan doğruya dış
e tkenlerl e
karakteristiklerini n
bozulnıasını önley e c ek bir k ı lı f iç i ne konulurlar. Gevşek kılıf ve sı kı lalıf olnıak üzere iki t1pte o lan k1lrfların
t ransm isyon kayıpla r ı na yol açar. Öınek olarak g ün l ü k sıcakh k farklan bu ç e şi t etki ler yapabilir. Kablo
içindeki
ile
nem
bozulmastndan
elektriki
kablo dak i
iletkenlerin
uygul a n1ad a bazı ara tipleri de vardır [3] [4].
o luşabilecek
Bunlar,
özelliklerini etkileyerek transmisyon karakteristiklerinin
•
Te k fibe rli gevşek kılıf
•
Çok fibe r li g evş ek kıl ır
•
Sıkı k1hf
•
Kompozit ktlıf
ele ktrohzinden
b ozuhnas1na,
OPTiK FİBER
ı an d a
sağlaınaktır.
bağl a nh la rın a da imkan ve1ir.
Kablo yapıstnı n dizayn1nda, gen elde kablonun kullanma ,
yeri ve şartları önemli rol 0)1ıar.
k ab lol ar
I-Iava 1
,
ask1da kalmasından
gelecek
vermeyeceği şek ilde,
burularak
o l masını
kink
önler.
opt ik
fib erler uygun kı hflanyla
elemanının etraftna sanlırlar.
birlikte bu
m eı·kez
Şekil S'de Optik Fiber
Kablo Çeşitleri görülmektedi r.
111.2. Optik Fiber Kablolarda
İletim
faktör e (yüksek frekansh
üzerinden
gönderileb 1 l mesi
si nyaller in
bu
k ablo
gö nde ri lebile11
ve
bit
oranında önemli d erec ede ki artış) çözüm getirmesine
rağmen g önder ile n b l lg i oranı ve güve nl i ğ i çift burgulu
C.Jömıııe kablolar, karşılaşacağı çeşi tll kuvvetiere
kablolarda olduğu gi bi sınırlıdır. F ib er optik kablo ise
dayanacak
pl as t ik yabtkanla kap lı çok ince
ve
kemirgenleri n
zararlanndan
cam tüp biçim i ndeki
korunaca k şekilde,
kablolardan oluşur. Cam1n kınlgaı.tlığ1na karş1 koruyucu
Deniz a l tı kablolan, y ü k se k basınca dayanacak
o l a rak
şeki l d e
kablolarda taş ın1 l an bilgi kab1o üze r inde elektrik sinyali
.,
•
kablo11un
k e vl ar denilen malzerrıeden yap11tr. Kabioyu ol uştu ratı
çok
k uvvetl e r in ve günl ü k sıcaklık farklarının z a rar
•
karş1
Geometrisi dolayısıyla koaksiyel kablo sınırlayıcı pek
Örnek olarak,
•
f1ber l eıi çekmeye
Merkez eleınan burulu çehk t ell erden veya fiberden veya
k or u mak ve ser v is ömrü iç in de
Aynca, kablo, çoklu fiber
bölünıünde
meı·kcz elemanın bulunmasıdır. Bu merkez eleman aynı zan
transm isyon karakteıistiğinin kararlı h ğı 111
•
[1 ].
k oruy a n ve kablon un çekınc mukavemetini sağlayan b ir
KABLOLAR
Optik Fiber Kablolama
Ledelennıelcrden
fiberin
aynca zamanla kopmal ara neden olur
e ksen
kablonun
Optik fiberleri kablolamanın amacı, tesis esnas1nda fıberi fiziki
h i dr oj en
çtkabi1ece k
değişınektedir. Bütün tipierin orta k özelliği genel li k le
Şerit şeklinde o l ab i l i r1er.
lll .I.
ortaya
Opti k fiber kablo tipi e ti kul1a11ım yeri ve şaıiların a göre
•
III.
veya
plasti kl e rin
Dahili
ka blolar ,
haberleşmenin
üstlerine
kesılmeyeceği
bas1ldığında ş ek i l de dizayn
edilmelidir.
olarak (fiber)
en d1şta sert bir k a p l a m a vard1r Fi ber optik
değil de, üzerinde
ta şın ı r . Kısaca,
çok ince
ca1n
tüp biç im indeki kablolar
d ü z ens i z değişen 1 şık ıştn1aıı şeklinde
veri 1letiş1m · i 1şık vasıtasıyla sağlanır[�.·
Işık dalgalan nın elektrik dalgalan na göre daha geni ş bant g e n işliği (bandwidth) olduğtmdan bu yöntemle saniyede r
ı' �
yüz1erce megabit iletılebilir. İletirnde elektrik sinyal leri
•
kul1anıln1adığı i çilı de herhangi bir elektronik etkileşim s öz konusu değildir. Işık d a lgalan ayrıca elektromanyetik
kan şm a ve çapraz konuşmaya k a rşı daha daya n ık lı dır.
Fiber optik k ablo su aynca, elektriksel ol a rak gürültülü or a m larda, t
kanşmas1n1
Şekil 5. Optik Fıber Kablo Çeşitleri
önlemek
b11ginilı
amac 1 yla )
de ğ i şmesi
daha
veya
az sa )'l da
bit
oranlarını gönd er nıek için o ld u kça kullanışhdlT. Fiber
Aynen, kablolara s u girmes·i, kablo 1çinde nem ve hidroj en gazı ol uşrtı ası da önlenmelidir. Netn ve h idroj en
gazı oluşmaması için uygun yalıtıın ve kabl aj ınalzernesi se
(gö nderilen
o p ti k i n kullanHnı güvenliğin önemli olduğu ort a mlarda '
önemli ölçüde art1n1ştır çünk ü bu kablo üzerinden kaçak
veya gizli bağlantı kurmak veya bilgi sızdırmak olarak çok zordur.
çi lineli dir.
181
fiziksel
.
SA U Fen Bilimleri Enstitüsli Dergi s i
7.Cilt, 2.Sayı (Temmuz 2003)
[ 1 ][3Jl4 ].
Bir fiber optik kablosu, gönderilecek her bir s1nya1 için
Opt-ik
fiber
bir ışık k aynağından gelecek zararlara karşı korumak için) içinde bu l u nan bir tek fiber içe1ir. I ler bir fiberden
•
az
n ede niyle
iki fiber gereklldir.
verileriıı
gerekl idi r
Bu
.
sinyalleri n y en iden
da
gönderen
mümkündür.
elektrik
optik
elektronik
tersi
uygulamr.
Tipik
n e denlerden
dolay1, orta mesafeli!
hem
sayısal
trans misyo na
geniş
şeki lde
şehir
y ah ne
•
içleıindcki haberleşme tesislerinde,
gönderici light
•
Kap al ı devre TV s iste m lerinde,
k ullan ırkeıı,
alıc1
•
Data transn1isyonunda,
fotodiyot (photodiode) veya fototrans i stor kullann.
•
E le k t roni k
Fiber optik kablolama, 2 I<ın 'ye kadar uzayabii en geniş
•
enıitting
diode)
a]anlarda,
lazer
veya
diyot
iletişlın
kapasiteH
yüksek
tran sn1 i syo11
elel<tti lıkasyon
•
Yü ksek gerilinı hatlannda,
•
Trafik kontrol sistemlerinde,
•
Askeri
•
Proses kontrolünde,
bağlantılarda,
kul 1 an ı 1 an
diğer
•
karşılaştınld1ğında,
optik
Patlayıcı madde ortamlannda,
•
Banka uygulaınalannda.
•
LAN& W AN uygulamaları
•
Jntenıet
•
CATV
•
Dig1tal 1"V
•
Videophone
sistenıleri n i
sistem leriyle
Demi ryo l u
uygu lamaları n da,
ortam1
lll.3. Optik Fiber Kabloların iistünlüklcri transmisyon
ci hazların
sistenılerin aşağ1daki özellikleri
oı1aya çıkn1aktad1r:
a)
Yüksek l nzda transnıisyona i1nkan verir.
b)
Uzun repetör aralıkianna imkan verir.
c)
Kanal başına maliyet düşüktür.
d)
Elektromanyetik bozma l ar dan
e)
Diyafoni problemi yoktuT.
•
F i ber To The Desk
f)
Haberleşıne çah nnıas ı çok zordur.
•
Vi de o k onferans
Alış ve veriş u çlan a ras1nda eJektriki yalıt1m
•
\1ultimedia uygulaınalan
vardır.
•
Vıdco-on-demarıd
h)
Her türlü çevre şartlannda kullanılabilir.
•
Fibe r
i)
Kablo
g)
üretiminde
çeşit
il e nnıez.
zenginliği
beraber henüz standartlaşnıa döşe me
e tk
o1ınak1a
yoktur.
j)
Kablo
k)
l-l en üz lokal dağıtım şebekesi nde cazip değildil·.
l)
Düşük transmisyon kayb1 vardn.
Optik
kolayl ığına
karş1lık
ek
ve
bak nn da titizlik ister.
haberleşn1e
s iste1nle r i,
getirdikleıi imkan lar ve
s ayes
l ıı de, k1 sa sürede gen iş kullanıın alanı bulnıuşlardır. T abl o 2'de optik fiberin diğer sisternlere olan üstünlükleri verilmiştir, Şekil 6 d a
sağladı k lan
avantajlar
ku llannn a l an ların1 göstennektedir. Zayıflaman1n çok az, bant genişli ğ inin de çok yüksek ol mas1 bu si stenılerin yüksek hızlı data 11et1nıi, telefon haberleş mesi, vjdeo işaretinin i 1etinıi; kabiolu T\1 vb. gibi sistcınlerde tercih edilir hale gelıne si ni
birbirleriyle
irtibatlandtn lmas1nda,
sağlayabilmek amacıyla kullanıllL
Opt1 k
içi jonksiyon
Yine düşük kayıp, yüksek hız nedeniyle bina
(LED,
dönüştür me işlemi için 1ş1k yayan diyot
imkan
şebekelerinde ve k1smen abone şebekelerinde:
s in
olarak
aynı
neden i yle
dönüştürülnıesiy1e elde edi llr. B1r optik alıcı da ise bu işlemin
kap asiteli
vermesi, geniş banth servis in1kanı sağlaması
gönderici tarafından ışık
Yine
analog
dönüştürülmesiyle
sinyallerinin
büyük
düşük kapasjteli haberleşme sistenılerinde, hem
da bu sinyallerin
sinya11ere
Işık sinyali,
•
dönüştürülmesi
tarafında
ış1ğa ve alıcı tarafında elektronik
normal
s i nyal i ne
ışık
nıesafeb,
uzu11
haberleşme si stemleıinde,
Ancak veri iletişimini 1ş1k vasıtasıyla yapabilnıek için öncelikle
az, bant genişl i ğ in i n büyük ''e
Zayıflaman1n
kanal başına d üşen n1aliyetleıin düşük olmaSl
tek yön 1ü haberleş me sağlan1r. İki yönlü bir haberleşme en
kablolan n kullanım alanlan
şunlard1r:
kablonun koruyucu tabakasının (dışardan gelen herhangi
iç in
-
Ozellilderi G.Aydcmir, A.Feriko�lu, C.Odabaş, Z.Btyban Optik Fiber Iletişim Sistenllerin in
sağlanııştır
182
To
The Home
ve
sinyalizasyon
Optik Fiber İletişiın Sistemlerinin
Özellikleri G.Aydemir, A.Ferikoğlu, C.Odabaş, Z.Beyhan
SAU f'en Bilimleri Enstitüsü Dergisi 7.Cilt. 2.Sayı
(Temmuz 2003)
bağlantnıın °/o 80 'i fiber o pti k
1 ahlo 2. Optik
Tunel
Fiber Kablo
Ö?ellıkler
İle Metal Teli ı Sıs�eınlerin Karşılaştırılması
Iletilen işaret
Geniş:
I Ghz'den
(tek nıodlu)
fazla
ince: 0.125mm-çap
Silikon. Çok fazla
Maddesi
kaynak
llücüıı
Yüksek:
Yarıya
Duştüğlı Me sa fe
YIL SONCARI ITIBARI ILE F/0
18 dB/km
100-200
Dar:
I<ABLO MONTA.J DURUMU E] yıllık(Km.)
M hz
IJToplaın (Km.)
Kalın: 9 .Srnııı-çap Ağır:0.71un/l kg
80000 70000 60000 50000 40000 30000 20000 10000 o
Bakır: Sınırlı kaynak
250
Yüksek: IOknı
Tablo 3. Yıllara Göre Optik Fiber Kab l o Montaj Durumu
(60 Mhz)
Ha1if: 40km/l kg
Ktıblonun Ana
Telli
Ka blolu Sistem
Sistem
Düşük: 0.3�6 (dB/km)
f\ldunik Özellik
Metal
Optik Fiber Kabiolu
ileıiD·ı Kaybı
Band Gen iş li ği
kab lo i te yapılmıştır. Fiber optik kablolanno/o 80'i lıavai, 0/o 20'si yeraltı olarak tesis edilmiştir. Botaş ve Teaş güzergahlannda bu kurumlarla ortakl aş a fiber optik kablo tesis edilmektedir [7].
1000
m:
Çift teli'
nı.
Koaksiyel
Güç hatlarından
İletim Kalitesi ve
El'vl Giıışimı
etki leni r.Di_yafon ı
ve
diyafonı yok. Dışardan
e:1geJJenemez.
dinlenmez.
Dışardan kolay
Sıklığı
.
1--
.
.
...
..
....,
.... · � ._., -�·--··-�,·-··- · ��-· ·-· --·· ··· - · ... -
--
·-··-
-------
·--=t
-f-- --- ----- ---- -·- ---- ---- --tıt-
----------- i�i�ffi
�·--�··�·�������,-������
"Oj<.b<r:ı �Oj� "'q)�o.ı "'Ç)R>" 0PJ'? "C?)�� "'Ç)� "'�R>Q)
dinlenir.
Bit H IZJ
1000 .. Bilgisayar
100
Video
10 1
M adencı
ıK
0.001
Tren
Güç
Ofis
O. 1 0.01
Telekonıünikasyon yolu
.__
İstasyonu
Tlp
0.0 ı
0.1
1
100
lO
1000
İletım Mesafesi (km)
Şekil ô. Optı k Fıber Kablonun Kullanım Alanlaıı
IV.
TÜRKİYE'DE OPTiK FiBER KABLO KULLANIMI
IV 2 O p ti k Fiber Kabloların Teknik Özellikleri .
JV.l. Türkiye'de Optik Fiber Kablo Altyapısı
Türkiye
.
Türkiye' de
genelinde
bugüne kadar 75.000 Km fiber optik kablo tesis ediln1j ştir. 2005 yı h sonuna kadar fiber optik kablo tesisinin 100.000 Km 'ye ulaşnıası p Jan lanma ktadı r. T'ürkiye genelinde san trall er aras1
ku1Janılan fiber optik kabJolar 13 ı O ve
1550
daJga boyunda çalışmaktadır. Fiber optik kablolar tek mod1u (single nıode) o1up kilonıetrik kayıplan 131 O n nı dalgaboyunda ortalama 0,36 db/km, 1 5 5 0 nm d a l ga boyunda 0,22 db/km dir. I(ın kayıplan yüksek olması nm
183
G .Ayden1iı·,
neden iyle aJtyapımızda çok ınodlu optik kab lo
muhte l i f
fiber
5
(mu lti mode) fi ber
6 7
4- 1 44 fi b er arasında
kul lanı lmamaktadı r.
kapasitede
opt i k
kab loların11z
tes i s
8
optik fi be r kablo a l t
edihniştir. Tablo 3 Türkiye ' d eki
Bi li ın ve Tekn i k
http://www.ttn et . n e t . tr http://www . fo tech. coın.tr
SON UÇLA R
Endüstrin i n gel i şimine bak ı ld ı ğı nda bi l g i çağı nın l 985 'te başl a dı ğ1 n ı
1995
ve
yavaşlad1ğını
yı h ndan
1 t1 baren
hızı n ı n
olmaz. Aıi1k yeni b i r
söylemek yan ] ı ş
çağda, i l etiş i m çağında hızla i l erl iyonı7. Bu çağın e n önemli
u l aş man 1 n
bi lgiye
karakteıi
'e
bi lgin-in
dağıtımının yen i i l etişinı araç ları yla yapı hnas1 . İnsan ian n intemeti k u 1 1 annıaya başlaması ve b u konudaki talebin çok hızh
artmas1 , ulusal i leti ş i m alt yap1sının tekrar
gözden geç iri tmesine ve yeni l e n nıesinc n eden olnıuştur.
Bu
çağa u l u sal bazda ayak uyduımanın en önemli kıiteri
ise
ü lkedeki
i letiş i m
trafiğinin
b üyüklüğü.
İletişinıi
arttırman1n v e çağa ayak uyduııı1an ın yolu da alt yap ı n ı n yeteı;nce
iyi olmasıd1r. Do layı s ı yla
teknolojilerinin
fiber
ülkemizde yoğ un olarak kuJlaıu l rrıas1 v e bu teknoloj1n i n ge11 ştir1 lınesi gereknıektedir.
Bi 1gi
çağı n d a insan lar daha çok tek yön l ü , etki leşin1siz
yolunu
olarak bi l gi ye ulaşnıanın
araın ı ş l ard1r. A1i1k fiber
optik i le hızla ge h şen i l e t i şi rn tekn o 1 oj 1 sinde insan l a r b il g i ye ul aşınada ve diğerlerı i t e 1 1 et i ş i mde çift yönlü v e
etki l e ş i ln l i araçlar k u llan ı yorlar. Fiber optik kablolar ülkeıniz)e b i r l i kte ar1ık tün1 ü lkelerde hızla bakı r kabfalann ve diğer i leti ş i m araçlann1n yeri n i almaya başl amıştır. Ses, veri
ve görüntü i letimindeki
yü ksek h1z k a l i tesi fiber optiği
cazip
kı lan en önenı l i
:
unsurdur. B i r tek opt i k konu şnıa hattın da tüm dünyayı birbirine bağl amak için teorik p o tan s i yel mevcuttur. Bu nedeıı le fi ber optik kabl o gibi
geh şeceği
'
yolunu hız1a kat
ve ku11anım açı s 1ııdan
üret i m
etın ektedir.
Tür k iye de de dünyada olduğu
Gelecekte
de
birçok
daha
ve
bu
tekn oloj in i n alanda
daha
da
kul 1antm1nnı
yayg ı n l aşacağı görü hnckted ir.
KA \''N A KI..�A.R 1
YA RJ\NGÜMELİ, S., " Optik Fiber J(ablolar Eği tinı Notlan,, STFA Enerk onı , l 990.
2
Ç A N K A Y A,
S.,
"Opt i k
İletim
Kuranıı,,
Türk
Telekonı Genel Müd. M G B , 1 99 3 .
3
TÜ\'' S ÜZOGLU, S.,
''Opti k Transm i syonda Yeni
Uygu lamalar'', Türk Tel e ko1n
Gene) f\llüd. M G B .
ARG E Bülteni, 57-64, 1 9 9 5 _ 4
SALMA!',
Kayı pla r
",
S.,
"Optik
Fi berlerde
SAÜ Fen B i l i m leri
Zayıflanıa
ve
Ensti tiisü Yüksek
Lisans Tezi , Sakarya, Tennııuz 1 995.
1 84
..
Derg i s i , Tübitak, Aralık 2000.
http://www . i i . nı e tu .edu .tr
yapısının y ı l l ara göre montaj durumun u göstcrnıektedjr.
V.
Özellikleri A.Ferikoğlu, C.Odabaş, Z Beyhan
Optik Fiber İletişim Sistemlerinin
Fen Bi Jimleri Enstitüsü Dergisi 7.Cilt, 2.Sayı (Temmuz 2003)
SAU
SAU
Fen
Çerçeveli Sistemlerde Planda Perde Yerinin Değişmesinin Perdeler ve Çerçeveler Arasmdaki Kesme Kuvveti Dağılımına Etkisi
7 .Ci lt, 2 Sayı
-
Perdeli
Bilimleri Enstitüsü Dergisi
(Temmuz 2003)
H.Kasap, O.Ünliikaya
PERDELi - ÇERÇEVELİ SİSTEMLERDE PLANDA PERDE YERİNİN DEGİŞMESİNİN PERDELER VE ÇERÇEVELER ARASINDAKİ KESME KUVVETI DA�GILIMINA ETKISI .
.
...,
.
Hüseyin KASAP,Osman ÜNLÜKAYA Özet
Bu çahşnıada , depreın etldsindeld konut ve iş ye ri türündeki 4,5,6 ve 8 katlı per deli -
çerçeveli 4
p erde
ve
t ip
yapının perde yerinin değişinıinin
kolo n la r a gelen l<esn1e
l<uvvetindeki
dağıl t ın üzerindeki e tki si araştırılmıştir .
Anahtar Kelim eler
-
Depreın , per d el i - çerçeveli ,
kes me
ku vv et i
6 and 8 floor \Yith
,
shear forces
placeınents di rections are r e s earc h ed
Keywords ,
-
Emrthquake
,
c
.
b an ging
bi nal arda kat ki r işl e rin in veya sadece bağ kirişlerinin
rijitliklerinin değişmesi dun1munda depremde oluşan kesme
kuvvetlerinin
dü şey
taşıyıcı
yapı
fran1e - slıare waiJed
building an a ly sis ,
I.
behavior of the
GİRİŞ
araştınlnııştır
[141.
yülcü
gib i
pe r delerin
kuvvetlerinin
yatay
önenli
dunnu ştur
üzerinde
davranışında
perdelerin
etti ğı
r iji tl i k , dayamın
1. ve 2.
.
Ayrıca
yatay kuvvetler i n
sadece
yap ı ların
g örülen
ön
s üne klik
,
i nc el enm iş . Bazı perdel i
sis tenller de ele a lınarak perde boyutlandım1asında ka rş ı laşıl an sorunlar dile getirilnıiş ve bunla!':a ilgili çeşitli sınıflandırnıalar yap1lffilştır [ 1 5].
depreın
de re ce
bölgelerinde depr e me dayanıklı yapı tasarım ilk e leri alınarak
taşınmasında
mühendisler açısından sağ la nn1as ı gereken kriterler
ö7ellikle zeminde o lu şan dep r e m kuvvetinin yapıya
önü ne
göre nasıl değiştiği
adedine ve katın y e ri ne
oln ıad ı ğı , deprem kuvvetlerine karşı p er d ele rde boyutlandn�ma yapı lrru ş ve p roje yapan
. Inşaat s e kt ö ıiind e gününıüzün en önenui problemi etki
kat
e tk i l i
1. ı. Problen1in Tanımı
çok
incelenıniştii. Kat kirişleriııiu veya bağ ki ri şlerinin
Akkaya Y., çalışnıasında ; yapıya etkiyen deprem
building , shear force .
göz
çerçevel i veya boşluklu p erdeli çe rç e v eli
Perdeli
rij itliklerindcki de ği şi me ba ğl ı olarak bu dağılım ın
5
occu rino n columns and sh e ar - walls
de
1.2. Ilgili Ça lışına lar •
share \vaUed, 4 types of constructions
,
total shear forc es and changing of
daha
.
el en-ıanlaı, perde l er ve kolonlar ar asın daki dağtl ın1
earthquakc , having 4
systt\n1s
taşıyıcı
In this study the aim is ; during an
-
-
ç erç e v eli
pe rdel i
olarak
sistemlerin k ullan uru kaçınılmaz hale gelmiştir
kat
Ahstract
sonucu
Kasap H.,YelginA.N.,Özyurt M.Z., çalışınalannda;
sisten1ler , yapı analizi , yapı da vra mşı
frame
bunun
İ.,
Gençay p erdel e r
çal ı şnıasında ; süneklik düzeyi yüksek
ile
vermişt ir .
bilgiLer
ilgib
Depr e m
ekonoınik öın ü rleri içerisinde en az bir kez oln1ası
yönetmeliğinin 7. bölüınünde betonanne binalar için
beklenen dönüşilin periyotları uzun olan ve şiddetli
deprenıe dayanıklı
tas a nın
yda n a getiren büyük depremlerd e can kaybı alınayacak dayarnmda ya p ıların yapılmasıdır .
a la n 7.6 da tanımlarumş
D e pretnin yaybYin bir ş e kilde e t1d l i old u ğu ülke topraklarımızda ya p ılacak o lan yapıla rm de prem
Ayrıca
hasar
ın e
sı ra sında
sınırlar
yüks ek
olu ş an yatay etkiler altında kabul edilebilir
içerisinde
davranış
göstermesi
özellikle
yap ı l arda henı ekonomik açıdan henı de
yapın ın en ç ok zorlanan alt katlarındaki taşıyıcı
sisteın boyutlarının minıarini n bakundan aşırı büyük çıkması nede niyl e n1ünıkün gözükmen1ektedir. İş te ILKasap; SA.Ü. Müh. Fak. İnş. Müh.
O.Un1Cıkaya; SA. Ü.
M üh. Fak.
İnş.
Bölümü,
Sakarya
Mü h. Böllınıü, Sakarya
olan
perdel e r i çi n şekil 7.12 de moınenti
h esabı
moınent
ile
ilgil i
kuralları içerisinde yer
süneklik düz e y i yüks e k
v ril
e
en ta sarını eği l me
araştınna
yapılmıştır.
diyagramları arasında en uygun
olanın s e çiln1 es i neticesinde yönetmelikteki tasarım eğiline momenti d i ya gramına al te rna ti f su nulmaya çalışılmıştır [I 6].
; çok katlı y ap ıların e t ki y en yatay yüklere göre h e sabında önceden uygu l an a n yöntenlieri inc el e miş tir . Bu in c e lem e de b ibioğlu ele alınan yapı l a r ı n taşıyıcı sistenıleri nin çerçeve ve perde ele man l a rı nda n ol uştuğu , kat döşen1elerinin lineer el as tik malzenıeden yapıl m ış düzlen-ıler içerisinde sonsuz rjjit olan ve bwulına Bibioğlu
C.,
çah şnıası n d a
,
Bilim1eri Enstitüsü Dergisi 2.Sayı (Temmuz 2003)
Değişmesinin Kuvveti Dağılimına Etki i .. H.Kasap, O. nlüka)
SAU Fen
J>erdcli - ('erçrvcli Sistcmlc•·de Planda Pea·dc Yerinin
7.Cilt,
Peı·dcler ve
yapmayan elenıanlardan olu ş t uğ u nu kabul Ayrıca ç a lış mada
depre ıne
etnıiş
verilmiştir [1 7].
tasarın11
K�sme
olup , ki r iş bo y u tla rı 25/60 cm
tir .
olarak alıruruştır.
İncelen1ede bütün plaıılarda her iki doğrultuda aks s ay ısı , aks açıklıklan ve plandaki toplam perde alanı tutuln1uş sabit yerleri perde p lan d ak i olup değiştirilmiştir. Bu duıumda 4 ay ı statik sistem ve 4,5,6,8 kat lı olmak üzere 16 ayrı statik proje incelemniş ve ayn ı statik ve dinamik etki le re maruz kal d ığı varsayılan bu s i s te ınl e r arasından en iyisi perde ve P rojelerd eki seçil mey � çalışılmıştır. kolonların yerleş im ş e k i l le r i şe kil 1 . l , şekil 1 .2 , şekil1.3 şek il 1.4 te verihniştir.
çerçeveli , perdeli sistenılcr ve
dayanıklı yapı
Çerçeveler Arasındaki
hakk.Jnda bilgi
r
E.,
Yılmaz
1.
depre m bölgesinde kullarnın amacı konut ve işyer i türundeki altı,sekiz,on katlı perdel i ç erç e veli sistem1erde yatay yilider den oluşan kat kesnıe kuvvetlerinin perde ve kolonlara dağılırrunı belirlerniştir. Ayrıca deprem etkisindeki yapılarda kat aded i ve k o lon boyut oranı değ i şimi neticesinde kolonlardaki donatı nıiktarı d eğişimi araştunuştır [ 18 J. çalışınasında
;
dereec
)
Aslanbaş H., çabşn1alarında � t aş ı yı cı sisteın modeli olarak dolu veya boşluklu perde - çerçeveli sistenıJerden meydana gelen çok katlı yapıl ar ı n dinanıik altındaki kuvveti hes ab ın ı n dep ren1 bil gi sayar yönelik yapıln1asına ortamında bulunulmuştur.
araştırınalarda
kuvvet
Göz önüne
ve
sistemlerde
uç
bulunmasında
ınatris deplasnıan yöntenıi
bulunmasında
kriterlerin
is e
stadola
alınan
dinamik nıetodu
s
kesit
en
çerçeveli olan alanının
kat
alanına
i'C
oranının
H.,
araştırmıştır
·'
-
:i
.
�
it;
s
@
•
l\
@
@
SI
M , ,,.� � � �
rı
@
l\J\111
--
.SIIfl
-
ı
ı
Sflll
,..,
.
1f,.,
-i -r· •
@
-
i
2500 j/111
®
SINJ IIJIJ,..
ı
�
SIM
@
® @
�. @ 1 ® ı ı ' -= o--... j
®
®
@
®
@
1.
-·•�>�
1
���
:l
t
�
-
1
�
1� �® 0:
..
1·
(Tip l) ()
1 ı
�
1
-
�
·-
@
&
ş
@
®
e»ı
r-o
@
ll
;
�. i'
@
®
ı
depı·em etk i s i n d eki konut ve işyeri ttiründeki perdeli-çerçeveli sistenılerde olan yap ıl ara daha çok yatay yük taşım a kapasitesi sağlamak , yatay yüklere karşı yapın ın daha az deplasınan yapn1ası ve ıij itl iğini n arttınlmasına yönelik si s t e n1e dahil edilen pe rdele rin si steın de ye rini n değişn1esiyl e yapıda perdelere ve ko lon lara gelen kesme kuvvetlerinin % olarak değişiminin incelenmesi ve en uygun taşıyıcı sistcn1 ş e k l ini n
ı
.
@
ıı
w
@
•
�
-'
·�-
®
-
®
l;:n;r:p:.-.....""
ı
,!
•'iti:!W•.
1� ®
,
�;;
®
_ıl'
-:r..-
(.•
1.3. Çalışmanın Anıaç ve Kapsamı
1
@
"' '
®
@
[21].
�
• •
1
---· -
�-
sistemdeki
Çalışmanın amacı
.
-\l·ı-
yerleri ve kat adetleri fark h olan yapıları ele alnuş ve p erde en kesit boy utlarının değişi ıni ile perdeli - çe rçeveli ve boşluk l u p er del i - çerçeve h o lan yap ılarda kat kesnı.e kuvvetlerinin perd elere ve kolonlara dağ ıl ı mın ı ,
®
.ı ·
f--·
çalışınalarında ; perde
ll
-· . S=:"""
®
51JO
Taşıyıcı Sisiemin Planda Yerleşınıi
.
.
\-
V., J(asap
ı·ı�\<ıı
5(}(}
�
Şcl<il 1 ı
[20].
Akyüncü
;;-_
�·
deği şimin i n , depren1den oluşan ve katiara etkiyen kat kesme kuvvetlerinin pe r del er ve çerçeveler arasında hang i oran lar da payiaşıl dı ğ ı ve toplan1 perde en kesit alaıundaki artışın etkisinı araştırmıştır
boyutlan
ı'ı
j ı
� ��
:ı
®
s �·
®
�
........��i
@�
.J
çerçeveli ve yapılarda , toplaın -
'
:;.
®
•
-iJnT-
:__ ı
ı5JJIL SUl
1
-
s.
----
Bıçakçı H., çalışmasında ; perdeli
perde
Ç®
i{
()--
�)
l-- ,- :i..ı.
ı ı ı ı·-� § ş.;,
.SJXL
�-
®
1 ®
�
geliştirilmiştir [ 19].
-
:;
ı
l ' l !.\ '' r •
ı1
o-
Çal ı ş nıan ı n sonucunda b asıc dilinde olan DINAN 1 ve DINAN 2 p ro grarnla rı
boşluklu perdeli
(U()- ,
§
kullanılınıştır. yazılnuş
, - -+
�.
defom1asyonlanu ,
? j
(
}
ı
lı ı
�-
ua.ı mxı:ı _
@
®
-
)�-
>
@
b
@
�
1
Şekil 1.2.Taşıyıc1 Sistemin Planda Yerleşimi (Tip 2)
belirlenmesidir.
İ ncel enen yapılarda kat yüksekliği 3 metre , aks aç ıklı kla r ı 5 metredir. Seçilen kolonlar kare kesıt
186
Çerçeveli Sistemlerde Planda Peı·de Yerinin Değişmesinin Perdeler ve Çerçc,ıclcr Arasandaki I<esme l(uvveti nıığılımma Etkisi H.Kasap, O.Ünliikaya Perdeli
SAU Fen Bi !imleri Enstitüsü Dergisi 7 .Cılt,
2.Sayı (Temınuz 2003)
4P " ı
(/!/1
i;' 1
"1
rl lH . cnn
� �
�"
.• ...
-
ls
0-' 1 .
�
;
®
ş '(
,\
. . .,._
@
rıAJ.ı IA'I
�
@
..
&:
/ı
-
®
,ft
(
�-=l ı
�
1
ı
- .-
ın
@ ®
� �
<f-- - -
--
_ ..,._
�
...
ı
.
-
SI�
HHI
®
w
..
.
·i
1
�
@
-·
5(Jti -
®
1 .�, -
.
1·
ıı sıJ
�/ �
.
1? 1f1!IU!
ı
,. ,
-
,
.
-'.
�
(1!:. 0\. �
ri
ı.
l
< 1 'j
ı
ll
1
25
-
Ys
(kN/m3)
BÇUJ
sı� 4
78.5
ve
düşey
yükle rin
-
,
-o
ediin-llstir ,
(N/mm2)
2 (N/mm )
(N/mm2)
1.6
28500
Elast1ste ModOlü Ec
fcık
fed 13
Karakteri s Akma
Dayanımı
Hesap Dayanımı
Çekn;c Dayanımı
fyd
fytk
,
Elastiste 1-.1odü1ü
Es
fyl
(N/mm2)
(N/nım2)
(Nimmı)
420
365
soo
200000
(N/ınm2)
SİSTEMLER
ağırlığı başta olmak
üzere
etkiyen yükleri karşılayarak b unları n1esnetlendiği
zemine güveııli bir şekilde iletmesi beklenir. Taş ıyıc ı
& ..
sisterrıln düzenlenrrıesinde kull anm a
durumuna ve göçme duıurnuna ait ko şulla r ı n s ağla nnıas ı yükl erin en kısa yoldan zemüıe i le t j l mes i ek zorlaınaların o1uşn1asının önlenn1esi ve özağırlığırun mümkün oldu ğu kadar azaltılması gerekiyor. Bu suret le kendisinden bek l enen fonksiyonunu yapabilecek ve ekononı.ik bir yapı oluşt urma k müınkün olur. Taşıyıcı sistenller, öz e likl e kullan1ş a maçl a rın a göre çok çeşitli o lar a k ortaya çıkar. Ülkemizde bi n a türündeıı yapılar için çerçeveli , pe rd eli ve bu birleştiriln1esiyle ortaya çıkan taşıyıcı i k j sinin sistemler y a ygın olarak k:ullamlmaktadır. Bu taşıyıcı sistemi çal ışn-ıada perdeli ç erç eveli kullanıhmştır.
� ;;:
,
ı
ı
!
:ı $10
� �� �
-
t•s ı r . r :.ıı
ı
-«ı
Düşey
yükler i n
Taşıyıcı
Sistemler
doğrudan
etkidiği , yatay ya da
yataya yakın plak ve kiriş gibi ele man ia nn oluş turduğu kat döşeıneleri , özellikle depremden oluşan yatay yükleri perde veya kolonlara aktarnıa durumundadırlar. Bu açıdan d öşeme plağının kalınlığı bir dökünılü oluşu ve düşey elemanlarla bağlantısı ile ilgili kurallar g özönünde tutulmalıdır.
perdeler ve
,
kullanım anıaçlannın konut ve büro tipindeki yapılar old uğu , yapılarda kulla n ı lan nıalzemelerin ho mojen , izotrop ve li.neeT elastik o lduğu yapılarda beton sınıfı olarak BS20 , be tonarnıe çeli ği olarak BÇ III kulla n ı l dığı kabul edilıniş ve kullanılan betonun mekanik özellikleri Tablo 1. I de , d onatının n1ekanik özelikleri Tablo 1.2 de verilmiştir. Göz önüne alınan y apıların 1 . derece deprenı b ölgelerin de bulunduğu ve Z4 yerel zemin sınıftna sarup bölg ede inş a e dildiğ i kabul çerçeveler ile taşındığı
Dayanımı
Taşıyıcı sis temden , kendi
ç
Geçerli Olan Varsayın1lar
Sisteme etkiyen yatay
Dayanınıı
ll. BETONARl\1E TAŞIYICI
.
1.4. Çalışn1ada
Dayanımı
20
Yoğunluğu
Çelik Sınıfı
l 4 Ta şıyıcı Sistemin Planda Yerleşinıi (Tip 4) .
Basınç
(N/mnı2)
ll . I. Çerçeveli Şekil
Basınç
Çekme
t�k
·-
ı
®
1
Karakteıis
Tablo 1.2. Donatının Iv1ekamk Ö.cellikleri -
SI
.
@
Hesap
ı
-
�
(kN/nı3)
Karakterıst
V( �-iP
® .;rJ
'YBA
S1nıfı
,
.
® @
®
®
@
ll
s
-
i
t;IJ/1
@J ı
@
®
Yoğunlugu
BS 20
@)
---
'"'
1
?
,\'S
·
1
.
4)
"
� i!J:)
. � ll
,(
.
.\'1)1
).
""
,,
1'2J :�{..'5/Jd
@
Tablo 1.1. Beton un Mekanik Özen ik leri
Beton
®
P: �� Ç WJ
ı
.,..
-
® ·�
. u•
®
@
1' ,,, @j � � � �
®
®
� � -
·'4
SJ J
�ı @
s
--
@ Jll
o-
·�
" � ' -
�
--
tfl/1
n
Yerlcşi ıni (Tip 3)
)
ıs.ııo.
-J.
Ç(!ll
�ı
==-;
lt ....
§
�
r-
1'1 !t.<00
t:
Q
Şekil 1 .3 .Taşıyıcı Sıstemin Planda
ı
...
·�
Q
��
ı
-�·
...
_ _
c�
®.
I 'JJ JV1WI
1
�
.�,
®
®
••
-
®
� "'
®
.
�
�
�/Iili
'
®
"
\
®
ş !s
1�
®
�· �
.,...
®
ı
·
ll
®
,.
®
5
2(ijjfj -
c
W I J
�
@
�
•
ep
-
,
yukarıda tanınuanan döşenıe s i s te minin sünekliği sağlanacak şe k ilde bir dökünılü yapımı ile çerçeve adı v er i len taşıyıcı sistem elde edilir. Ç erçev ele r yalnız yatay yükl erin taş ınmasında değil aynı zaınanda düşey yüklerin taşı nn1asınd a da çerçeveler elv erişh bir t a ş ı y ı c ı sistenı oluştururlar. Çerçeveterin deprem yüküne karşı koyabjln1cleri, süneklik, dayanım ve rijitlikleri ile belirir. Kolonların
,
_
187
ve
Değişmesi Kesme Kuvveti Dağalınuna E H.Kasap, O.- n -
SAU Fen Bilinıleri Enstitüsü Dergisi
Perdeli - Çcrçcvcli Sistemlerde Planda Perde Yerinin
7 .Ci lt, 2.Sayı
Perdeler ve Çerçeveler Arasındaki
(Temmuz 2003)
...._ ......
değiştİnnelere ulaşabilir. Bu ise kolonların daha sünek bir taşıyıcı e l eman olarak üretebileceği bu nedenle de depren1e dayanı m açısından daha e l veri ş l i olduğu anlanuna gelir. B u neden le özetikle
11.2. Perdeli Taşıyıcı Sistemler Perdeli
bir
yapının
taşıyıcı
,
sistenıini
doğıııltularda birbirine paralel , yatay y eterli bir rijitlik y kte
taşıyan
ü
,
çeşitli
yüklere
karşı
,
yüksek kat lı binalarda hem güvenliği aıtttımak hem
sağlayan ve aynı zaınanda d üşey perdeler oluşturur. D eprem
de yer değiştinneleri sınırlandıımak için p er de li çerçeveli sistem kullanmak daha uygun o lacaktır .
bölgelerinde yapılan p e rdele rin heın yapının güven liğ i ni sağlayarak ve hen1 rle yer değiştirıneleri sınırlandırarak
yapısal
olmayan
elenıanlarda
hasarları önlemeleri bakurundan etkili davrandıkları
belirlenmiştir.Bu ned enl e ve gelecekte daha yüksek yapıların yapıln1ası eğ il i mi ile taşıyıcı si ste nıler de p erdel e rin daha yoğun bir şek i lde kullamlacağı beklenmektedir.
Yüksek
bir
yapıda
bulunan perde
yatay
.� \----1 '----l
�- .!! N X -�
;;:
....
kat
burkulnıa tehlikesi
bu
momenti
Binaya etk i ye n de p r em
rij itlikl e r i
ned e ni yle önernli bir
taş1 dı kları halde , taşıdıkları norn1al
o kadar büyük d eğildir
yükleri 2
de resınİ gazetede 'Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik' hükümlerine göre
eğilme kuvvet
Eylül 1 997"
düzenlenmiştir.
Bu nedenle kesitlerind e
.
:-
III. DEPREM ETKİSİ ALTINDA ÇÖZÜMLEME
suretle azalır. Perdeler
"
Şeki 1 2. I Perde ve çerçevenin etkileşinıi
seviyelerinde kat döşen1eleri ile bağlandığı için ince
yaııal
,
'( .g
yükler
altında bir konsol k i r iş gibi davranır. Perde leri
kesit l erin e rağınen
eği lıne momentinin hakin1 olduğu bir dunJm vardır. Özelilde bu duıum perd e n in temellerinde bir prob lem olarak ortaya çı kar
SpektraJ İ vme J(atsayısı
111.1
.
Depreın yükl eri ıı iıı belirlenınesi
1 1.3. Perdeli- Çerçeveli Taşıyıcı Sisteınler y iiksek l iği
Yapı
arttıkça
yalnızca
istenen
olan
hem
iç
A(T)
kullanılırlar. Yüksek bir yapıda bulunan pe rde
başına düşünüldüğünde
kiriş gibi
yatay
A0
.
I . S(T)
yükler altında bir
işlevi yapan döşen1e
el en1aru varsa çerçeve kolonlan ile etkileşimi nedeni di yag ramla r ı
bir
,
Etkin
Eşdeğer deprem yüklerinin hesabına esas spektıum katsayısı S(T) , yerel zemin koşullarına ve bina
konsolunkinden
farklıdır. B u fark etkileşimi sağlayan e l e ınanlar ın
önem derecesi jle d eğ i ş ir.
doğal periyodu T
Perdeler , çerç eve ler ile beraber olduğu dunımda , p erd el erin rijitlikleri fa zla olduğu iç i n , depren1 veya rüzg ardan oJ uş a n ya ta y y ilid eri n tarnanuna yakı n
(O
T
(TA <T ( T >Tn)
miktarını karşılarlar.
'
ye bağlı olarak;
=> => =>
Kolonların ve perdelerin yükler altında davranışları
o ldu kça farklıdır. ile
Perdeler b üyü k
kolonlara göre
daha
ıijit
Bağıntıları i le verilmektedir.
atalet momentleı-i
olduklarından
yer
değiştim1elerin sınırlandırılmasında daha e tk i le yi c i bir ta şıyıcı elemanıdır. B una karşılık
(1)
yer ivmesi k �ts ayısı 1. D erec e Depren1 Bölgesi içi n �= 0.40 olup Bina Önem Katsayısı 1=-- 1.00 olarak alınmıştu. Burada
, tek
davrandığı halde , taşıyıcı sistem
içinde bağ k ir işleri veya bu
n1oment
==
B ağ ı n tısı ile ve rilmektedir.
Yatay yüklerin taşınmasında perdeler e tkil i olarak
ile
tanın1 olarak %5 s önüm oranı için elastik:
A(T);
hem d e yerdeğiştirrneler bakımından koşulları p e rde l eri n yardınu olmadan ve
sağlayamazlar.
k o ns o l
ve
için esas alınacak
tasarı n1 ivme spektıun 1 'unun yer çekim ivmesi g' ye bölümnesine karşı gelen Spektral ivme kat sayıs�
çerçevelerden
oluşturulan sisteınler , yatay yükler altında kuvvetler
-
, etriyelerin
sıklaştınlnıası i l e beton
yeter ince kuşatılarak kolon larda dönLL�ümlü yükl er altıodada elastik sınırın ötesinde büyük yer
188
S(T) 1 + 1.5 T/TA S(T) 2.5 S(T) 2. 5 ( TB 1 T ) o.s =
=
=
{2)
Fen B� li mleri Enstitüsü Dergisi 7 Cilt 2.Say1 (Tenımuz 2003)
Perdelee· ve Çerçeveler Arasındaki Kesme Kuvveti
,
2,5
--
,
-
K at
' ' ' '
:
' '
. .. ' ı
Kolonların Pe rd elerin Kata Aldığı Aldığı Gelen Ka t ı n Toplam Kesme Kuweti Kesme Kuvveti Yeri Kesme Miktarı Kuvveti Miktarı
Bin a n ı n
'
/' 1 ':
Sayısı
08
S(f) =2,5 ( T IT)
' • ' • ' '
1,O
H.Kasap, O.Unlükaya
- ·-
'
B
-i
: . . .. .
'
2
1
�'
' ' '
-----
•
-
'
'
•
TA
TB
Şekil3.1 Spektrum
______
T
5
Katsayısının Değişimi
Göz önüne alınan dep re ın doğrultusunda ta s a nın
dcprenı yükü Ağırlığı (W)
6
o larak kullaıunak üzere Bina Toplanı
Spektra l ivıne k ats a y ı sı
Yükü azaltına k a tsayısı Ra
'
Vı=
W. A(T)
1 Ra (T)
Bağıntısı ile hesap edilınjştir.
81,44
Deprem Yükleri (
F
i)
1194
2 3
3586 -
3219
2765
4
2499
1
3 4
4 5
Deprem yönetmeliği
6.7.2.1. den alınan aşağıdaki bağıntıyla bulunabilir . FN - O alınır . 25 m için ( HN
(Depren1 yönetn1eliği 6. 7.2.))
(4)
4
5
topJam
kat
kesme
kuvvetlerinin perde ve k olon la r arasında �lo olarak 4'lerdeki 4,5,6 ve
8 kath
,
Tip 2
,
Tip
3
,
149,6
12,53
72,61
684,3 ı 27,39
4'181
3902
81,61
4205
2842
1418
2661
1150
79,27
82,68
81,05
4519
3057
67,65
3591
2759
76,83
67,58
1709
63,60
4472
74,75
5552
4486
1483
5982 -
5771
5125
-
557,4 1 17,32
268,8 1 18,95 879
1462
32,35 32,42
978
36,40
832
23,17
25,68
74,32
380,9 1510
25,25
60,5"1
2275
3397
61 '19
2155
39.43
2360
52,61
2126
1102
3495
2334
45,54
54,46 33,18
66,82
1212
1408
8 77 , 4
47,82
6 2,32
1373
1258
38,81
2791
2441
2632
18,39
1363 .
6-- 3653
530,4
47,39
52,18
37,68
grafıksel
1 8 7-+-=8-=3 1_ 6_ 8.!.-..: , 1.... ı-- -_ 1 +-=27 4 ...:. 37 4'9 11, 86 _ � ----ır--t 2 2673 2397 89,68 275,9 .!_Q,32 3
2224
1846
82,99
6
ifadesıde
3728
2430
49,27
63,99 65,18
954,5
50,73
1298
34,82
381 A
36,01
597.6
55,66
1204
61,99
2626
55,58
4584
1934
42,19
2099
2650
44,42
4
3896
867,4
22,26
3029
6
2701
1347
49,86
1 2 3
5
7
1941
737, 8
1074 4725
4303
3355
1941
1797
1021
444,5
4 1,77
3 0,44
22,90
476
2505
2334
ı 1354
1496
8_ı__ . ..:. 8 :....:. 4.=... - L-.-.._ 8--.JL_..:....: 10 46:_:...:: _ 1 _L_ 4 :._::: 3:ı_: ,:9 :: :.__: :: 587, 3 '-- - -J Tablo 4.2 Kesme Kuvveti Dağ1hnıı (Tip
189
12, 17
38,01
6
8
161,4
17. ')1
2-- _ 35 4_3-+-1 _ 6 _8 7 _4_ 7 ,6 _ .... =.!... 1 .:...1.._ı._. 8 56 52,39 ---+ ı-ı--1..:... 5�3ı� 4 6:_:.4...: -f- .. 7 86 . 70 --3 --t__3 46 :;__ 1_.. :3 _.:_ 1 ..:. ::..::: .: 9--ı-.::: ::...!. ..:.....: ' -=14 -=-+-_:_ r =---+60,02 1054 39,98 4 2636 1582 5
te verilmiştir.
1
378,3
0ı..: 6 ,9 8+-= 3:::..?..·9,0:..: 8=-ı _ +-1_91_ 3 -= t-----1- _1.1_4_1 = 2=: ....: :.. � :. 24-..:..:: 1 2 =---t8�3- 40 9� ,5_ 14-� 7 3_9-+ r-2 - �-- 2�-r1 � 5� -_ 1 1-=� � · 49 � � 3 2499 1694 67,76 805,8 32,24
1
yapıların kcsn1e kuvvetinin
4.2, 4.3, 4.4 ve 4 katlı olanların '
87,47
1814
3100
2 927 _1_ 8 8 _ _ ı-- 4 ---ı5 - 1059 677,7 ı------+-=-
Tip
perde ve kolonlar arasındaki paylaşıım Tablo 4.1, şek il 4.1, 4.2, 4.3, 4.4
18,56
272,1 ı11,31
1--·-- t---4 _.� 1 3=-=2::.-=. 1 1-= 6-=5---ı-:87 83 6-.f.-.:.._:
KUVVETİNİN PERDE VE ÇERÇEVELER ARASINDA DAGlLIMl
değişimi incelenmiştir ve Tip l
371,6
88,69
6 7 2 3 4 5 � �--�-- -r---�----��-4--�+-��
IV. 'KAT KESME
oluşa11
12,72
1
wi I-Ii
dolayı
361
Perdelerin Kolonların Kata Aldığı Gelen Ald ığı Bi n an ın Katın Toplam �<esme Kuvveti Kesme Kuweti Kat Yeri Kesme . Sayısı Mıktarı % Miktarı % Kuvveti K K K_ ı---,ı_ N)ı... _ (_....r- _N_) +-----+-N_ ) +----l --+----ı-( (_ -
kat döşeınesi seviyesinde etkidiği k abul edilir . Bu
Depremden
7
77,13
2687
-
%
Tablo 4.1 Kesme Kuvvetı Dağıluııı (Tip 1)
Fı a t alet ku vvetlerinin yapıya kütlelerin yoğunlaştığı
değer
--
1044
-
810,9 . 20, 73 ' 820,1 22,87
3911
2
8
Depren1 du ru mund a ivme nedeniyl e ıneydana gelen
2134
4
7
HI.2. Eşdeğer
6
1631
3 8
5
2002
2
(3)
4
3
1
tümüne etkiyen 'Toplam Eş Değer Deprem Yükü' \lt
3
2406
6
ya bağlı olarak binanın
(KN)
87,28
5
Deprenı
A(T)
o;o
2478
5 ,__.
(KN)
2839
1
_.
(KN)
1 2
4
'-
�--�----
Oeğişıuesinin Dağılımına .. Etkisi
Perdeli - Çerçcvcli Sistemlerde Planda Perde Yerinin
SAU
2)
44,34
-1---:... ---' .--..ı
57,81
58,23
77,74
69,56 50,14
77,10 56 o2 ı
Bi1i1nleri Enstıtüsü Dergıs i 7.Ci1t, 2. Sayı (Temmuz 2003)
Perdeli
-
Çerçeve li Sistem lerde Planda Perde Yerinin Değişmesinin Perdeler ve Çerçev eler Arasın daki Kesme Kuvveti Dağılim ına Etkisi
SAU Fen
H.Kasa
p, O.Ünlüka,•a •
-·
Kolonların Perdeleri n Kata Aldığ ı Ald ı ğ ı Ge le n Katın Toplam Kesme Kuvveti Kesme Kuvveti Yeri Kesme Miktarı Miktarı 0/o % K uvveti (KN} {KN) (KN)
Binan sn Kat
Sayısı
2
1
3040
27 1 6
2
24 1 5
22o4
3
201 2
4
1 207
91 0,9
1
3 1 85
1 895
2
2963
1 695
3
2534
4
1 67 5
1 908
894,6
5
1 074
675,4
1
3799
2434
1
4
5
6
8
6
5
4
3
1 9 1 , 28 1 750 i 87-:cl1
.!!'
.s
261 ,4
1 2,99
295, 7
24,51
59 ,49
1 290
40,51
57 , 21
1 268
42,79
859
33,90
46,89
1013
53, 1 1
6 2 , 90
398,4
37,10
64,07
1 365
35,93
-
361 0
1 61 7
44,78
1 994
55,22
3
3234
1 407
4 3 , 52
1 826
56,48
4
2 87
1 566
1 1 21
4 1 ,7 1
5
1 979
705,7
35 , 66
1 273
64,34
6
1 094
599 , 1
54 , 7 5
45,25
1
4880
2661
54 , 5 3
495, 2
2
4735
1 880
39, 7 1
2855
3
4444
1 75 7
39 , 5 3
2 87
60,47
4
4024
778,2
1 9 ,34
3246
80,66
5
3466- 975 , 5
2 8, 1 5
2490
71 ,85
48 , 59
'1 434
51 ,41
1 575
78,69
6
6
-
-
.
58,29
·---·----
2790
1 35 6
7
2001
426,3
21 31
8
1 083
47 5,6
43 ,93
·-
,
221 9
6
-
607
11.31
8,56
ao.oo
o
·-
�
:ı: o E
·-
2
-
gı a ·
1 0,66 8,72
66 , 1 0
12.72
·-
2 1 0,6
75 ,49
'$.
7
323,9
89,34
.i.
100.00
ro.oo
., �
X:
c: .2 o
X: cı 1! � o.
88.69
Bi '.2B
81,44
40 00
ı:.:ı oo
Şekıl 4 . 1
Kesme Kuvveti
Dağıhmı (Tıp
I -4 katlı)
45,47
-�·---
60,29
ı1,&6
10.32
17, 01
56,07 -·
Tablo
4 .3
Kesme Kuvveti Dağı l ı nı ı (Tip 3 ) -
Kata Perdelerin Kolonların Gelen Aldığı Aldığı Katın Toplam Kesme Kuvveti Kesme Kuvveti Yeri Kesme 1 Miktarı Miktarı Kuvve ti 0/o % (KN) (KN) (KN)
Binanın Kat Sayısı
1
2
3
4
5
1
2838
2474
87, 1 7
364 ,2
1 2,83
88,46
277,6
1 1 , 54
3 24
19,1 o
1 60 . 1
1 3 41
2
4
5
6
7
2406
2 1 29
3
2002
1 620
4
1 1 94
1 034
86,59
1
3 1 33
1 946
62 , 1 2
1 1 87
37,88
2
291 5
1 792
6 1 ,4 8
1 1 23
3
2493
1 729
69 ,33
38,52 30,67
4
1 878
97 2 3
5 1 ,79
764.6
5
1 056 .
694,2
65 , 7 1
2460
66,34
1 788
-· ---
80 ,90
8
,
48,21
362,2
34,29
1 24 8
33.66
1 736
3 1 56 ' 1 55 1
50,74 49 , 1 6
49.26
62,26
1 605
50,84
989,8
37,74
1 1 28
58,42
447,2
41 ,85
2036
43, 1 2
2494
54,44
3708
2
3524
-
,
,. ..,_.
� ·
--·---
4
2623
1 633
5
1 93 1
6
1 069
4 1 ,58 _ 62 1 , 5 58 , 1 5
1
472 1
2 68 5
56,88
2
4580
2 087
4 5 , 56
3
4299
1 953
2346
3893
27 6 3
54,5 7
4
1 0 76
45,43 ,
72,37
3352
1 1 78
281 7 2 1 75
64,87
2699
1 437
3 5, 1 3
1 390
7 1 , 80 �1
--
5 6
Tablo 4 . 4 .
-
7
1 93 6
8
1 048
80�1
546, 1
ı 502 , 1
53,25
2 8 , 20 47,91
Şekil 4.2
Kesme Kuvveti Dağılı ıııı (Tip 2-4 Kath)
,
905,2
1 3
6
8
-
B PERDE
tOC.;)(I
f-r-r---ı-...--
&.n
D KOLON
I!J PERDE
1 262 4 6 , 75 1 546
52,0�
�eldi 4.3 -Kesnıe J(uvveti Dağılıını (Tip 3 -4 Katlı)
Kesme Kuvveti Dağıh1nı (Tip 4)
1 90
SAU Fen B i l i mleri 7.Cilt,
Enstitüsü Dergisi
-
Perdeli
2.Sayı (Temmuz 2003)
Perdeleı·
ÇerçcveJi Sistemlerde P l a n rlu Perde Yeri n i n Değişmesinin
ve
Dağ•lınn.�a Etkisi H.Kasap, O.U n l ü kaya
Ç�rçeveler Arasındaki Kesme Kuvveti
ÖZD EN
[7]
K . , POR'TAKALCl A
.
, "Perdeli
Çerçeveli Yapıların Yatay Yüklere Göre Hesabı
ıoo.w
�-.--
O KOLON .
12,63
"
,
Depren1 A r aştı rma Bülteni S ayı 39 A nkara 1 982 . (8� ÖZDEN K . , KUMBASAR N . , S ARIAKÇALI S , " Betonan.ne Yüksek Yapılar " , İTÜ İnşaat Fak , Mat İ stanb u l 1 993 . [9] ÇAKIROÖLU A . , ÖZMEN G . , Çe rç ev el er ve B oşlukl u Perdelerden Oluşan Yapıların Yatay Yüklere Göre Hesabı " , İTÜ İnş aat Fakültesi Teknik .
"
Rapoıu 1 6 İstanbul 1 973 .
!l PERDE .
[ 1 OJ
Rp
AKA İ . , K E SKİNEL F , A A T . S . , " Betonanneye Giriş , B irsen Kitapevi Istanbul 1 98 1 .
"
[11] ERSOY U . , Taşuna Gücü I-Iesabı
" B e tonarme Teıne1 İ lkeleri ve " ,
ODTÜ İnşaat Mühendisliği .
B ö lümü Yayun , Evrim Yayın ev i
ŞekiJ 4.4
Kesme Kuvveti
Dağl iımı (Tip 4-4
Kat)
,
Birinci deprenı b ö l gesi n de Z4 ti p i elverişsiz zen1in koşul larında, ku l lan ım anıacı konut veya işyeri ti pin deki yapılar, her iki doğrult u da aks sayıs1, aks açıklıklan, her plandaki toplam p erde alanı sabit yerleri tutulnıuş fa ka t perdelerin plandaki değiştiriterek 1 6 ayrı ı nce l eme proj elerinin dep re m etkisi altında yönetmeliklerin öngördüğü şartlara uyularak b o yu t l an dır ılnuş ve bilgisayar o rtamınd a çözüınl ennıiştir. Bu araştırmalar n e ticesinde aşağ ıd a veri l e n s on uç la r e l d e e d i lmiştir . Perdelerin planda köşe aks ve köşe aksa yakın olarak ye r le ştiri ldiğ i Tip 1 ' d e perdelerin T i p 2l Tip 3, Tip 4 ' e göre daha fazla kesme kuvveti aldığı görülnıüştür. İncelenen dört tipte perde lere gelen kesme kuvvet büyüklükleri Tip 1 >Tip 4>Tip 2> Tıp 3 şeklind e o l n1u ş tur . Perdelerin planda köşe akslardan, kenar aks ve i ç aksiara do ğru pe rde lere kesme gelen yerleştiriln1es1yle ,
kuvvetlerinde azaln1a görülnıüştür.
S o nu ç olarak perdeler sisten1e yerleştirilirken iç ak s lar yerine köşe aks ve köşe aksa y ak ı n kenar aksiara yerleştiı·jlınesi sonucunda daha fazla kesme
kuvveti alacağı kanısına varılmıştır.
,
İzmir 1 999 . . N . , ÖZYlJRT M
M ühendisleri OdasJ İzınir Şubesi
,
KASAP H , YELGjN A K iri ş Rijitliklerinde ki D e ğ iş imin P erde ve Çerçeveler Aras ın da ki !(esme Kuvveti D ağıl ımına Etkisi , GAP II Mühendislik Kongresi Bildiriler Kitab1 Harran Üniversitesi Yayınları . No : 4.2 1 -23
[14] z .
.
,
H
"
�
[ 1]
Afet Bölgel erinde Y apı l acak Yap ı lar 1-Ia nıda Yönetıne l ik İ nşaat ?\1ühendisleri Odası Iznıir Ş ubes i Yayını No : 25 . ,
Elenıanlann1n B oyutlandın lmasında
Y ükl e rin Hesap D eğ e rl e rı
"
,
Türk
Standartlan Enstitüsü Yayını Ankara , K a sını 1987 . ;
[31
TS 5 00 Betonarme Y a p1 l arı n }Jesap ve Yap1111 K ın a l l a r ı ,, , Türk S t a n d ar t l ar ı Enstitüsü '{ayını A nk ara , Şubat 1 985 . CELEP Z , KUMBl\SAR N . " Yapı [4] D i nanl.iği ve Dep re n1 l\.1 ühendisllğine G iriş ,, , Sen1a Matbaacılık istanbul 1 996 . [5 ] C ELEP Z , KU MB ASA . N . , " Betonarme Yapılar " Sema v ? 1atbaacılık I s t a nb u l 1 998 . [6] CELEP Z . , I<.UMBASA N Ö rneklerl e Be to n arme " , Sen1a Matbaacılık I s t an b u l 1 995 . "
.
.
.
�
�
.
�
' '
.
.
,
rrıayıs 1 99 8 .
,
[ 1 5]
, Deprem K uv vetler ine Karşı B e t onaııne Perdelerin Davranışı ve Boyutlandırılması , Yüksek l i sans Tezi i"rü A KKAYA Y .
H
,
"
Kiitüphanesi İstanbul 1 997 .
[ 1 6]
GEN CA.Y
İ
" Deprem Etkisindeki Çok Katlı Yapı Sistemlerinde Perde Tasarım Mornentlerinin Hesabı İle İ l gi li İnceleme " , Yüksek .
,
Lisans Tezi , İTÜ Kütüphanesi İstanbul 1 99 5 . [ 1 7 ] BİBİOGLU C . , " Çerçeveler ve Perdel erden
Yapıların
Oluşan Çok Katlı Y ü kl e rine G öre
İT'Ü
[ 1 8]
! � in
Hesabı
Y önteınlerin Araştınln1ası
"
=-
Deprem
Yatay
Uygu lan an
Yük s e k Lisans Tezi
,
Kütüphanesi İ s t anbu l 1 997 .
YILM AZ ..
E
,
.
"
Kolon Boyut Oranı
Değişiminin Perdeler ve Çe rç e ve Arasında Kesme K uv veti Dağılınuna ve Donatı Oranına Etkisi , , Yüksek Lisans Tezi SAÜ Kütüphanesi Sakarya 2000 . f 1 9] A S LANBAŞ H , " Çok Katlı Perdeli Çerçeveli Yapıların Yatay Yükl er A ltında Di nami k Analizi ' ' , Yüksek Lisans Tezi , İTÜ Kütiiphanesi İstanbul 1 995 . BIÇAKÇI H , " Perdeh Çerçeveli ve [20] B o şl u k l u Perdeli Çerçevel i Sistemlerde Perde En Kesit A l a n ının Kat Alanına Oran1n Değişi miy le K e sme KuvYet1erinin Kolon ve Perdelerde Değişimi , Yüksek Lisans Tezi , SAÜ Kütüphanesi S a ka rya [2 1 ] AKYÜNCÜ V. " Perde En Kesitlerinin Değiş imi İle Katiara G e l e n Kesme Kuvvetlerinin Perdel i-Çerçeveli Ya pı l a rd a Perde ve Kolonlara D a ğıh nıı ", Yüksek Lisans Tezi , SAÜ Kütüphanesi ,
KAYNAKLAR
A lı n a c a k
,
,
V.SONUÇ
[ 2]TS49 8 "Yapı
ERSOY U . , " B etonamıe II Döşeme ve [ 1 2] Tenıel l er ODTÜ İ n şaat Mühendisliği B ölümü v·ayını Evrim Yayınevi . [ 1 3] BA YÜLKE N . , " Depremde Hasar SJ ören yapıların Onarun ve Güçlendirınesi " Inşa a t
.
.
-
"
,
Sakarya.
19]
SAU Fen Bihmlcri Enstitüsü Dergisi
Sal\arya İli nde
7.Cilt,
Basar Gih·cn Yapılar Üzerine Biı- Ara�tarma
2.Sayı (Tcmn1uz 2003)
17
Ağustos
1999 })epreminde F.İiçi, C.Aktaş
SAKARYA İLİNDE 17 AGUSTOS 1999 DEPREMiNDE HASAR GÖREN Y APlLAR ÜZERİNE BİR ARAŞTIRMA Fatih
i}ZETzararı
İLÇİ, M.
Doğal afetler arasında yapılara en büyük depre m ler v e n niş ti r. B unun için, her an
deprem
,
olacakmış
h azı r
gibi
olun ınalıdır.
Yap ı
aşan1asında iken inşaat sektörü ile ilgili tünı meslek grupları s üre kli bir ko o r d inasy on n ç i nde çalışnıalıdır. B u ko ord i neli çalışnıa neticesinde; 17 Ağustos 1999 d epremini n türrı ol u ms u z sonuçlan iyi bir şekilde anl aşılıp, dcpreme karşı n ası l dayanıklı yapı yapabilirim. yapma fikri( daha y e n i ohışına
,
Fikri benimsenmelidir.
Cesim
AKTAŞ
Birincil etkiler, yerkabuğunda buna bağlı olarak tektonik
ikincil e tkile r
e art hquake
have been
ca use the
disester among the n otura l d isater. The
people
rnust be ready for earthquake and the c oordi n ati on have becn pr ovide anıong the profesion group and constrution s e ctor . Briegly; how o
building agairst carthq ua k e which ınust resist
is construct the 17
to the
A ugust
1999
be understard and Jerant. n1u s t
So, the very strong structure against the earthquakc d usaste r
be const1·uct and togette r with
earthquake.
Key
ise; depremden kaynaklanan titreşimierin
çok
etkisiyle
derinliklerde
s1ğ
davran1şlarıdır.
zemin
gelişen
sıvılaşma, zemin taneler in in
Bunlar;
sıkışınas ı ve SLvılaşnıaya bağlı olarak zeminin farklı türlerde yenilmesi şeklinde sınıflandmlabilir. Gevşek toprak zen1inlerin özelliklerine, yeraltı suyu seviyesinin
davranışları,
bağlı
olarak
gelişen
bu
zeınin
tür
yapısal hasarların meydana gelmesinde
önenlii roJ oynan1ak tadır. [ 1]
{)lken-ıiz in The
anlamda meydana gelen
derinliğine ve dcpren1den ka ynaklanan yer ivmesinin
Anahtar Kelinıeler-Depreme dayanıklı yapı tas arıını , Koordineli ç al ış ma fikrinin beninısenmesi,
-
ve
yükselnıe ve çökınelerdir.
büyüklüğüne
Abstract
fayların oluşınası
yer
büyük bir bölümü aktif deprem kuşağında
aln1aktadtr.
Doğal
yapılınas1nı
sağlamak
çıkarılnuştır.
Bu
karşı
afetiere için
bir
yapı
takın1 yönetmelikler
yönetınelikler
teknoloj ine ve bilinı alanındaki
gelişen
inşaa t
gelişmele r ışığında
bir sistenıatiğe
devaınlı yenilenerek
g üvenli
bağlaruruştır. Bu
yönetnıe likler sırasıyla; 1942, ı 94 7, 19 5 3, 1961, ı 968 ve 1975 tarih]erinde bazen kökten ve bazen de ilave
bilgiler
ile
karşılaşılan
sorunlara
cevap
vermek
1996 yılımn M ayıs ayında yönetn1elik yeniden incelenmiştir. Bunun neticesinde.
amacıyla değiştirilmiştir. dcpren1c
dayanıkh
ve
güvenli
yapı yapılması
için
yeıü den düzenleıuniştir. Words
earthquake
Consept ,
Adoptoon
construct of
the
against
idea
of
to
group
working.
Bu
yönetn1elikler deprcme dayanıklı yapı tasanınında
yetersiz I.
yü rürlüğe
GIRIŞ •
•
kaldığından g.iren
"
1998 yılının Ocak ayında Afet B ölg eleri nde Yapılacak
Yapılar Ilaldunda Yönetmenlik
"
adı altında bina
tasarnm ve taşıyıcı sislernlerle .ilgili hükünıler içe:n.
..
İnsan
yaşan1ını
büyük tehdit a ltında
bulundurn1ası
nedeniyle deprenıler, en yıkıcı doğal afet olarak kabuJ edtlmektedir.
Depreınler,
jeolojik
anlamda
neden
olduğu etkiler bakurundan birincil ve ikincil etkiler şeklinde iki grupta değcrlendirihnektedir.
. 6
yeni y önet me lik çıka.nhnıştır. Bu yönetmelikte yapılar, düzenli ve düzensiz olmak üzere iki kısma
f)üzensiz
yapılar çeşitli
Yönetmeliğe aykırılığı müellifleıi
yapı
biçin1lerde ele ahnımştır.
tespit
edilen yapıların
sorunılu tutulmuştur.
sisteıni ve geometrisi ile sorunılularınca
iyi
ayrılmıştır.
'{ önetmeJiğin,
ilgili getirdiği bilinmesi
proje yapı
kısıtlamalar
gerekmektedir.
Dep ren1e dayanıklı yapı yapma hedefi, henüz tasarım
r.İl<,:ı,
M .C .Aktaş�
SA.(),
Ualı, Esentepc, Sakaıya
Fen Bı li rnleıi Ensti1üsü, Yapı Anabılirn
Ilinde 17 Ağustos •
SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi
Sakaı-ya
1999 Depreminde
7.Cilt, 2.Sayı (Temmuz 2003)
Hasar Göı·en Yapılar Üzerine Bir Araştırma
F İl çi, C. Aktaş .
safhasında kendini göstermektedir. Mimari tasann11nın
çoğunlukla yumuşak zeminler üzerine in şa edilmiş 4-6
belirdiği sırada yapının tniman ile statikerinin uyum
katlı yapılardır.[ 2]
ön gö rülürse,
içinde çalışınadığı
davranışına
deprem
bunun neticesinde
düşen
ters
bir
yapı
II. DEPREMİN ADAPAZARINA YAPlSAL ETKİLERİ VE ÇALIŞMA ALA�ININ
ortaya
çıkabiln1ektedir. Yapılan bu ve benzeri hatalar belki
İNCELENMESİ
geri dönülmez sonuçlar doğum1aktadı r. Meydana gelen deprenılerde,
hasar alan ve yıkılan A dapazan' mn ilk imar planı çalışmaları, 194 S yı lında
yapılarm incelennıesiyle elde ed ilen verilerle, estetik sonucu
kaygılar
oluşturulan
tasarım
Bu nedenle
y ı kımlarda büyük rol aldığı belirtilmiştir.
,
b ir l ikte
uyuınlu
bir
çalışma
imar planları
yapı lırken jeolojik araştırmalar sonu cu
elde edil en
veriler ışığında planlanmıştır. Bu araştırma sonucu,
mimar ve mühendis kavraınları iyi vurgulanınalıdır. Bu ikilinin
yapılmıştır.
Alman plancılar tara fınd an
hatalarının
yapılaşmaya
sergilernesi
olmayan
müsait
planlama
yerler,
gerekmektedir. Bu uyumlu çalışma ihtiyacı kanııni bir
yapılırken yeşil alan olarak ayrı lmıştı r . Daha sonraları
zorunluluk haline getirilmelidir.
özellilde 1984- 1989 ve 1989
1994 yıllan arası yerel
-
yönetimler tarafından yapılan plan tadilatlan ile yeşil Yapısal zemin
düzensizlikler sorunlan 1967
Özellikle
da
ve
tasanın
ciddi
hataları
hasar
aln1a
alan
yanında
bırakılan
olarak
yerler
ve 17 Ağustos 1999 deprenılerinde
çevı-ilen
sahasına
bu
yavaş
imar
[3] Plan ta dilatlaıı ile iska n
alanlarına çevrilmiştir.
nedenidir.
yavaş
yerler neredeyse bir mahalle
zemin sıvılaş nıas ının görülmesi konuya ayrı
büyüklüğüne kadar ulaşmıştır. 1984 yılında ise imar
bir önen1 katmaktadır. Yapılar statik açıdan yeterh olayı
pla nlarında parsel bazında yapılacak ya p ıların kat adeti 4-5 kata çıkarılması sonucu zenıini sağlam olmayan
gelıniştir.
alanlarda yapılan kat ilaveleri sonucu güvenli olmayan
Adapazan'nda meydana gelen deprenıler
yapılar elde edilmiş tir. Bırnun sonucunda, 17 Ağustos
yer yer olduğu
halde
neticesinde Özellikle
zeınin
büyük
şartlan
sı vılaşnıa
ve
hasarlar
meydana
açıl an
sonucu oluşan zararın büyük bir kısmı, zeminin ivıne
depre minin
büyütmesi nedeniyle yapılara gelen depreın kuvvetinin
üzerine yapılan yap ıl ard a daha çok yık ım meydana
artması ve s ıvılaşma olayı sonucunda, yapıların zemine
gelnıiştir.
batn1ası
ve
yana
devrilmesi
şeklinde
Ayrıca
zemin
yapılan
Adapazan 'nda ycrleşin1
olan etkenler aşağıdaki gibi sayılabilir. B unlar ;
alanlar
yeşil
yeri
araştırınaları
sonucu
olarak zemini
sağlam
olan Beşköpıü, 32 Evler, Maltepe ve Hızırtepe gibi yerler önerilmiştir. Lahn'a
yetersizliği ve yapı
alüvyonlu
teknolojisine göre hazırlann1aınası.
gö re Adap azarı merkezi olduğundan k esinlikl e yerle şime
zemin
Fakat
açılmarnalıdır.
sismik
açıdan
depremden
koruıın1annı en iyi yolu ve yöntemi derin kanalisazyon
denetinlin tan1 olarak yapıln13-
sisteminin geliştirilmesi ve drenaj kuyularının aç ılmas ı
ması. 3 .Zemin
imara
1955 yılında Alman jeoloji mühendisi Labn
tarafında
Bu bilgi ler ışığında, genel anlamda hasariara sebep
2. İlgili kuruluşlarca
faturac:;ı
kendini
göstenıuştiı.
l.Yürürlükteki yönetmeliklerin
acı
olarak belirtıniştir. [3] paran1etrelerine
ve
tasarın1a
göre
uygun
olmayan taşıyıcı sistenlin seçilmesi.
Sonuç ele
4. Yapım sırasında uygulanıa hatalan ve standartıara
olarak, yeni yerleşin1 yerleri tespit edilirken.,
alınması gereken kriterler arasında sıvılaşma ris�
yüksek olan bölgeler iskan dışı b ırakılm ahdrr Bu tür .
uygun olmayan malzeme seçimi
yerler rekreasyon veya zemin yapısına göre tanımn gelişebileceği
5. Yerel yönetimlerce kontrol ve cezai yaptırımların yeterli ölçüde o lınaması.
alanlar
olarak
ayrılmalı
ve
kullanılmalıdır. Aşağıda, 17 Ağustos deprenlinin meydana getirdiği yer
6. Kanunlara göre hareket edilmernesi ve depreme
hareketinin
dayanıklı yapn1a fıkrinin benimsenmeıniş olınası.
araştırılıruştır.
etkisiyle
doğrultulardaki Zemin
sorunu>
yönetmeliklerın Ağustos
kısnn
uygulanmaması
iyi
deprenıi
sonrasında
Başbakanlık
yaşaruruştır. açıklamasına
göre,
tasarını
..t\fet
bu depretnİn
u
ğrayan
Adapazarı Adnan
merkez
Menderes
oluşan
hasarlar
il ç esi nde,
farklı
Caddesi,
Bosna
hatalan
ve
Caddesi ile Fabrika Caddesi üzerinde bulunan yapılar
neticesinde
17
örnek olarak alınınış,
büyük Kriz
kayıplar
merkezinin
ve
neden olduğu ölü
saha
gözlenileri
neti cesinde
incelenmesi
çıkan
so nuç lar
irdelennıiştir
yapıların çoğu genellikle yüksek
katlı ticari ve mesken amaçlı betonanne tarzında
bu alanda hasar gören yap ılann
elde edilen nı.iınari ve statik projelerinin
sayısı 17479 ve yaralı sayısı 43953'dur. Yıkıl a n veya ağ ı r hasara
yapılarda
Çalışmanın yapıldığı, ilk
olu p,
Caddesi
boyunca
e tap
Bakkallar
olan Adnan Menderes
durağ ı
mevkiinden,
Yenican-ll Bulvan na kadar olan kesimde bulunan 61
206
Sakarya İlinde 17 Ağustos 1999 Deprelninde Hasar Gören Yapılar Üzerine. Bir Araştırma
SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 7 .Ci lt,
2.Sayı (Temmuz 2003)
•
F.llçi, C.Aktaş
adet yapının 44 adeti
( o/o 73 )
ağır hasarlı olup depren1
13 3 adet yapı tespit edilmiştir. Bu yapıların 49 adeti F abr ika Caddesi, 25 adeti Bosna Caddesi üzerinde olmak üzere ağır hasarlı ( 0/o 58 ) olup yıkılmıştır. Bunlardan 6 adeti ( 0Aı 4 ) az hasarlı, 11 adeti ( o/o 7 ) orta hasar h ve 4 2 ad eti ( 0/o 31 ) hasarsız yapı tespit
sırasında veya deprem sonrasında yıkılmıştır, 1 5 adet
( 0/o 24
( o/o 3 )
)
yapı hasarsız olarak
tespit
edilmiş
olup 2
adet
yapı orta hasarlıdır. Ayrıca bu ineele sırasında
yapıların 13 adet
( 0/o
21) yapının ıuhsat kayıtlarına
rastlanmanuştır. Bu değerler, Tablo 1.1 de belirtilımştir Tablo
1.1:
Adnan
Menderes
Bakkallar durağı ınevkiinden kadar olan
caddesi
Yeni
edilmiştir. Bu
boyunca
Tablo
cami Bulvarına
1.2:
boyunca,
yapılaruı duruınu
değerler, Tablo Bosna
Çark
1.2 de belirtilmiştir.
Caddesi
ve
Caddesinden
Fabrika Cadde si Caddesi
Fabrika
kesişinrinde yapıların durumu
-
...-\.ğu 1ia.s :ar Yapı Adeti
44 73
�.10
Orte has<T
Hasarsız
Ağir Hasar
15
...,.
-
3
Yapı Adeti
24
Ofo
Orta
Hasar
Hasars12
Az
Hasarli
74
11
42
6
56
8
32
5
\
Şekil 1.1
Çalışmanın
ikinci etabı
olan,
:
Araştınna konusu olan caddeler i n gösterilmesi
Bosna Caddesi ve Fabrika
Caddesi boyunca� Çark Caddesinden Fabrika Caddesi
kesişimine
ve
oradan
Dağıınıevine kadar olan
Gene] bir inceleme
kesünde
2.
207
ve
yapıldığında, bazı
yapılar ilk etapta
3. kat için ıuhsat verilmiş olup daha sonraJan
.
Hasar Gören
7.Cilt, 2.Sayı (Temmuz 2003)
•
parsel bazında kat adetinin 5 kata çıkarılınası ile yerel yönetiın1er tarafından veri1en cezalı ve iınar atları neticesinde ruhsata bağlanmıştır.
III. DEPREl\·ffi DA YANIKLI YAPI TASARIMI 2.
Açıklanan sorunlar neticesinde mevcut yönetmelikler ve yayınlanmı ş yayınlar yardnruyla depreme dayanıklı yapı yapına ilkesj üzerinde durulmuştur. Bu temel ilke yürürlükteki yönetmelikler yardıımyla açıklanmıştır. Bu anlatım sırası takip edilirken yapılarda o1uşan düzensizlikler önem sırasına göre irdelenmiştir.İlk önce depreme karşı dayanıklı yapı tasanını ilkesi ve düzensizliklere değinilnuştir. İnceleme alanJndaki, yapıların bulunduğu parseller imar paftalarında ticaret alanı olduğundan dolayı genelde parselin şekline göre itibariyle şekil yüzden Bu edilmiştir. dizayn yönetmeliklere yapılar o ltnayan uygun göre Bunun oluşturulmuştur. takın1 bir sonucu düzensizlikler kendini gösteını.iştir. .Bu düzensizlikler sırasıyla; Planda düzensizlik ve Düşey doğrultuda düzensizlik; Plandaki düzensizliklerdir. burulma döşemede çıkıntı ve taşıyıcı sistemin paralel olınanıcı düzensizlikleridir. Düşey doğıultudaki düzensizlik ise eleınan düşey ve kat yumuşak kat, zayıf süreksizliklerinden kaynaklanan düzensizliklerdir.
3.
4.
,
5.
Dünyada iki tü rlü yapı vardır. [3 iri nci yapı, yalnızca düşey yükler, yapının kendi ağırhğı içindeki insan ve eşyanın yilideri için tasarlannuş yapılardır. İkinci yapı ise düşey yiiklerin yanında deprem yükleri için tasarlanmış yapılardır. Deprem yükleri çok kısa sürede etkir ve dinan1ik özellik gösterirler. Daha önce herhangi bir z�nnanda önenıli bir yatay etki ile zorlanır. 'Taşıyıcı sisten1deki kusurlar çok kısa zamanda ortaya çıktığı için herhangi bir tedbü· almak veya yüklen1eye etkili olmak nıümkün olınaz. Ülkemizde 17 Ağust os depreminden sonra yaşanan olaylar sonunda; 1. ve 2. derece depren1 bölgeterinde betonarme taşıyıcılanmn boyutlandırılmasında düşey yük ve dayan1klılıklan i çin TS 500'e uyulmalıdır. [4]
6.
ÖNERiLER
•
IV.l. Incelenen Yıkık Ve Hasar Göı·en Yapılarda Görülen Eksiklik Ve Kusurlar
I.
ve yana yatmalara neden olduğu tespıt edilmiştir. Yer altı suyunu alacak zemin ıslahı ve drenajının yapılmaması ayrıca bina fosseptik yapılan yakınma teınelinin çukurlarının temele su b ırakuıas1 sonucu temel donatılarının korozyona uğraması sonucunda hasariara neden olmuştur. Yapılann proje aşamasında statiker tarafından gerekli zemin araştırmalan yapılmadan ve emniyet zemin olarak sonucu btmun gerilmesinin değerinin dikkate alınmaması sonucu ezbere bir değer alınarak statik hesaplarda kullamlımştır.(incelenen yapılarda genelde zeınin emniyet gerilmesi 0.75-0.80 kg/cm2 arası kabul edilıniştir.) Giriş katlarının ticari hacimler ( dükkan, market, galeri gibi) şeklinde kullanılmalan, yunıuşak kat olarak taııınılanan ve yeterli olmayan katların oıtaya sahip rij itliğe çüanasına sebep olmuştur. Katları farklı yükseklikteki bitişik binalar birbirine çarparak çekiçierne etkisi yapmakta Yükseklik farkı nedeniyle titreşim dır. periyotları farklı olan bitişik binalar, salınım sırasında çarpışmakta ve daha sert olan lasa yapıların, uzun yapıları kat hizasından tahrip ettiği gözlenmiştir. düzenlenmesinde eleınanların Bet onarme tasarım kurallara uyulınaması da öneınli bir hasar neden1dir. Etriyelerin imalatl s ırasında kiriş-kolon yapılınaması, sıklıkta yeterli birleşin1 bölgelerinin iyi düzenlenmemesi ve boylannın yeterli kenetlenme donatıların olman1ası hasarlarm nedenidir.
beton yapılarda betonanne Ö zellikle kalitesinin düşük olduğu, gerekli telaıolojiye ve standaı11ara göre imalatın yapılmadığı gözleruniştir. 7. Yapılarda iç mekanlarda yer kazann1ak amacı ile kirişler kolon dışına oturtulmuştur. Bu tür yanlış uygulama genellikle imar planlann<iu tıcaret sahası olan bölgelerdeki yapılarda göıüln1ektedir. Aşırı konsol çılanalar yapılması nedeniyle 8. yapılar uzaldaşan ınerkezinden kütle depremde hasar görınelerine neden olmuştur. Mevcut kolonlar genelde x ve y doğrultusunda İncelenen edilmiştir. tespit künıelendiği tek planda kolonlar mevcut yapılarda istikamette y erleş tirilmiştir. Binalann geon1etrisinin kareye yalan olması 9. gerekir. Kareye yapılar her yönde aynı oranda depreın kuvveti ile zorlanmaktadır. Genelde dikdöı1gen ve parsel alanının tam kullanılması amac1 ile asiınetrik bir yapı oluşturulduğu tespit edilrniştir. derz olmaması hasar binalarda 1 O. Bitişik nedenlerindendir.
IV. ÇALIŞMi\. SONUCUNDA ÇlKARILACAK SONUÇ VE
Ağustos 1999 Depreminde Yap1lar Üzerine Bir Araştırma F.llçi, C.Aktaş
Sakarya Ilinde ı 7
SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi
Zernin
koşulları elverişsiz ve yeraltı su seviyesi çok yüksek olduğu halde çok katb tenıel yeterli derinliği yapıların oluştunılmanuş ve yeterli gömme derinliği sağlanmamış oln1ası binalarda farklı oturmalar
208
İlinde J 7 Ağustos ı 999 Depreminde Hasar Gören Vaptlar Czcriue Bir Araştırma
Enstitüsü Dergisi 7.Cilt, 2.Sayı (Temmuz 2003)
Sakarya
SAU fen Bi1im1eri
F.İlçi, C.Aktaş
olmuştur. Bunun için kanunlarla destektenerek
ll. Betonam1e taşıyıcı sistemin düzensiz olması,
İncelenen
hasariara
binaların
5.
başlıca nedenlerdir. tamrumnda
elemanl arın
sistem
denetim
Yapı Yapı
uygulamasının
bölge
pilot
yerde uygulanınası gerekir.
uygulama
denetinlin
aşamasında
yapılırken yerel yönetinı ve özel kuruluşlarca
çok saplama kirişler kullanılrruştır. taşıyıcı
'
seçilnıeden her
düzgün
çerçeve sistemi sağlarunadığı görülüp , daha 12. Düşey
gündeminden
Türkiye nin
ç ı karı lmalı dır.
dalaylı n1esnetlenmeleri ve kolonlarla eksenel birleşmemeleri
afları
imar
parsel veya mimari proje nedeniyle kirişlerin
sürekli denetleıu11elidir.
içinde
düzgün ve simetrik olarak yerleştirilmemeleri nedeniyle riJitlik ve kütle merkezi arasında
farkl ı lık
yapıya
,
gelen
merkezinde
rijitlik
KAY.KAKLAR
kuvvetlerin yapının
geçen
bir
[ 1] Popüler Bilünler Dergisi Sayı: 1 sayfa : 18-21 1999
eksen
düşey
tadır.
Depreminin
Hasar
Müdürlüğü.
Depreın
kattan
yapılmasından
sonra
dolayı
konsol
ağırlık
ç ıkma
n1erkezinin
mn1)
14. Bazı kiriş genişiiki eri (bw =2 00 Yönetıneliği
Depren1 uynıan1aktadır.
k e sitler i
K iriş
[3]
göre
[5]
Büyük.şehir
ve
Deprenıe
D ayanıkl ı
Afet Bölgelerinde
yapı
ağırlığına eşit olan yatay kuvvetler altında bile yıkllman1alıdır. bölgelerinde
Birinci
alan
yer
derece
depren-ı
katlı
5
betonarme
binalardan bu tür bir depreın perfonuansı elde etmek için genellikle kolon
ve kirişlerden
oluşan çerçeve sitemli yapılar yeter h olmaz, betonarnıe
sistemlerde
perde
elenıanlar
kullanılması gerekir. Perde elemanlar ineelen yapllarda genelde kullanıhnaıruştır. IV.2 Depreın Bölgelerinde Uygulanması Önerilen •
•
Ve Istenilen Planlaına IlkeJeri Kamu
özel
ve
kuruluşların
çalışn1aları ile
yıkıla n ve şu an kullanılan yapıların kapsadığı bir çal ı şma ile yapı stokunun bel i rle runesj gerekir. Etde edilen veriler ışığında ekol oj ik sisteme zarar vernıeden , yönelik
planlama
gelecek nesillere
yap1larak
yenilenme
yapılın a lıdır. Kamu ihale , inıar , ınühendislik ve nurnarlık ve diğer meslek gıupları bakkındaki kanun ve yasalar
sorunlarına
günüınüz bu
güncellenip,
sorunlara
cevap
göre verecek
şekilde düzenlenn1elidir. •
Inıar
ıçın
esaslı
tan1arnlanmayan araştırn1ası
Jeolojik
bölgelerde göre
paran1eirelerine
araşttrn1aları yapıJaşn1aya,
bölgelerde
tamamlanan kat
ilavesine
zerru
n ıztn
ved lnıen1elidir. Imar
aftan
yapılaşnıaya
,
rul1satsız,
ve ç.arpık
plana
kentleşrneyc
Genel ..ı\nkara,
aykırı
nedcu
209
imar
ve
Ait
Yıl l ı k
1994 -1999 yıl ları
Mühendisliğine
Yapı
Tasarımı,
Yapılacak Yapılar Hakkında
Araştırn1a Enstitüsü, Ocak, 1998.
dayanın1ının,
yük
Körfezi
İşleri
Dairesi,
( 27 M art
binanın
yatay
İzmit
Belediyesine
Yönetmelik,
çatlak bile olmamahd1r.Diğer yandan kendi
4.
Araştnma
deprem bölgesinde yer alan 5-1O katlı bir
gerekir. Bunun sonucunda yapıda herhangi bir
.
Afet
A kadeınisyen, İs tanbul , 1999
ağırlığının en az %15 mert ebesinde olması
3.
Adapazarı
Giriş
dereec
birinci
Duıumu,
[4] Celep, Z, l<un1basar, N, Depren1
yetersiz
için kirişler kolon dışına oturtulmuştur. yönetmeliğine
1999
arası )Raporları
'e
kullanılıruştır. Bazı binalarda yer kazanmak 15. Deprem
Ağustos
Proje \fe Yatının Faal iyet
Türkiye
(1998)
Özmen,
Nisan,2 000.
y
ekseninden uzaklaşmasına neden olmuştur.
2.
17
[2]
13. Zeınin
1.
B,
çevresinde burulma yapmasına neden oln1ak
İskan
B akanlığı,
Deprem
Sıkaştırma Döküm Yöntemi ile Üretilen Ti-8 İlaveli ZA-12
SAV Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi
.
.
.
AJaşunının Ozellikleıinin Incelenmesi
7.Cilt, 2.Sayı (Temmuz 2003)
B.Çağlar,
C.Kurnaz
SIKIŞTIRMA DÖKÜM YÖNTEMİ İLE -ÜRETİLEN Ti-B İLAVELi ZA-12 ALAŞIMININ ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ Bahri
ÇAGLAR, Can KURNAZ
Özet - Z·A alaşımlan günümüzde bir çok alanda bazı
Al alaşımları, dökme deuur, pirinç ve bronz gibi diğer yerine konvansiyonel alaşınılaı-ının döküm sebebi Bunun kuHanılmaktadır. ZA olarak alaşımlarının iyi dökülebilirliğe, yiiksek mukavemete ve iyi aşınma özelliiderine sahip oln1ası ve mukavemet/ağırlık yüksek olınası oranının mekanik üstün Bu gösterilebilir. alaşımların özelliklerinin önenıli en sundukları yanında avantajları hemeın heınen bilinen bütün dökünı yöntemleri ile başarılı bir şekilde dökülebilmeleridir. Bu çalışmada; ZA-12 alaşınuna Ti-8 (Titanyun1 bor) alaş1m elementinin etkisi incelenmiştir. Saf ZA-12 ve Ti-B katkıh ZA-12 alaşımlarının metalografik çalışmaları yapılmJş, çeknıe (sıcak çekme, ısıl işlen1 sonrası çekme), sertlik (Brinell sertlik, Vickers serttik) gibi mekanik özellikleri incelenıniştir. Elde edilen sonuçlardan; alaşamlardald (saf ZA-12 ve Ti-B ilaveli ZA-12 alaşımları) 0/o Ti-B oranının artışının mekanik özellikleri (sertlik, çel{me) artırdığı, ısıl işlem süresi artışının da nıekanik özellikleri düşürdüğü görülmüştür. Ayrıca ı sıl işlem görmemiş numunelerin çekme gerilmeleri.nin ısıJ işlem görn1üş numunelere göre daha yüksek olduğu tespit edilmiştir. Kelinıeler
Aııahtar
- Sıkıştırma döküın, Çinko Alüminyunl alaşınıları., sertlik, çekıne gerilmesi., Hall Petch eşitliği
In this study, it was investigated the effect of Ti-B alloying elenıents on ZA-12 alloy. Metallographic studies of pure ZA-12 and ZA-12 witb Ti-B additives were carried out and tbeir mechanical properties, such as tensiJe strength and hardness, were studied. It \\'as seen from the experimental result that in creasing in quantity of rfi-B in ZA-12 alloys increased mechanical properties (hardness and tensile strength) and increasing of heat-treatment time decreased ınechanical propertieso It was also concluded that the tensile strength of heat-treated samples was Iower than that of non-heat-treated san1ples. KeyJvords - Squeeze (�asting, Zn-Al AlJoys, Hardness,
Hall-Petclı Equality. •
•
I.GIRIŞ Genel
olarak
çinko
çelik
yüzeylerini
ko rozyo ndan
konıınak için galvanizlemede kullanılnıaktadrr. 1 920'1i
yı ll a rdan sonra Zaınak o larak adlandırılan çinko döküm a laş ıml arı kullanılınaya başlanmıştır[ 1]. 1960 'h yıllardan sonra ise ZA alaşımları olarak adlandırılan ZA-8, ZA-12 ve Zl\-27
alaş ı mlan
Kuzey Amerika'da geliştirilmiştir.
Son yıllarda bu alaşunların kuBarum alanları gittikçe artmaktadır[2,3 J. ZA
alaşımları
günümüzde
bir
çok
alanda bazı Al
a1aşıınlan, dökn1e denur, pirinç ve bronz gibi diğer
konvansiyonel
dök.iim
al aşımların ın
yerine
kullanılmaktadır. Bunun sebebi olarak ZA alaşımlarının
Abstract
At present, ZA alloys are used in nıany areas/applications instead of conventional easting alloys such as Al alloys, brass, bronze and cast iron alloys. This is reason that ZA alloys have good cast ability, high strength; good wear resistance and high ratio of strength to weight. The n1ost important advantage of ZA alJo)rs, in addition to its superior mechanicaı properties, is to be cast by all of common easting methods.
B.
-
Çağlar� Sakarya Üniversitesı, l'viühendislık Fakültesi, l\1etaluıji ve
Malzeme Mühendisliği Bö1ürnü, Adapazarı
C.Kumaz� Sakarya Üniversitesi, Müheııdsilık Fakültesi, M alzeme Mühendisliği,
Adapazarı
Metahnji ve
iyi dökülebilirliğe, yüksek mukavemete ve iyi aşımrın özelliklerine sahip olması ve mukavemet/ağırhk oranının yüksek
olması
gösterilebilir.
mekanik özellikleıinin
Bu
alaşımların
üstün
yan1nda sunduldan en önemli
avantajlan hemen hernen bilinen bütün döküm yöntemleri
ile başarılı bir şekilde dökülebilmeleridir[4 ,5].
II. DENEYSEL ÇALIŞMALAR II. 1. ZA-12 Alaşıınının Hazırlanması l\.laşıınlar ticari saflıkta Zn (% 99�99), Al (%99.98), saf Cu ve saf Mg kullanılarak elektrikli direnç fırınında grafit
potada eritilip> nıetal kahplara külçe halinde dökülmüştür.
1 O kg lık şarj halinde, döküm sıcaklığı 600°C olacak
SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi
7.Ci1t, 2.Say1
bu
alaşın1a
kiınyasal
(yaş)
analiz
için ve her iki bölge(ötektik bölge, dentrit bölge) için
,
,
kalan Zn olarak b ulunınuştur. hazırlanan
sertlik deneyinde 1 00 gr yük kullanılıruştır. Numunelerin
ötektik bölgesinden ve dentrit bölgesinden; her numune
ZA-12: 0/o 1 1,5 Al % 1,1 Cu ve o/o 0 02 Mg ve
halinde
•
B.Çağlar, C.Kurnaz
yapılnuş ve ağıı·lıkça 0/o bileşimi;
Külçe
•
••
(Temmuz 2003)
dökülen
şekilde
Sıkıştıı-ma DökHm Yöntemi ile Üretilen Ti-B İlaveli ZA-12 Alaşımının üzeilikleı-inin ıncelenmesı
ZA-12
alaşııruna,
farklı
oranlarda Ti-B (Titanyun1-Bor) ilave edilerek sıkıştırma dökün1 cihazında 1 O tonluk kuvvet altında, sıkıştımıa
2 'şer ölçüm yapılarak sertlik değerleri belirlenmiştir.
II. 4. Çekme Deneyi a) Sıcak Çelone Deneyi
yöntemi ile döküm yapılnuştır. Eklenen Ti-B bileşimi; %
Bu deney için Hounsfield Tensameter manuel çekme
94 Al, o/o 5 Ti, % 1 B'dur. 5 farklı oranda Ti-B eklenerek
cihazı kullan1lrruştır. Numuneler çekme cihazına
döküm yapılmıştır sırasıyla;
aparatlar
yard1ıruyla
bağlamnıştır.
Deneyde
belirli
istenilen
sıcaklığı sağlamak için Wild Barfield (1150°C-230 volt) 1. Dökün1: % O Ti-B, %I 00 ZA-12
fırınından faydalanılnuştır. Fır1n manuel çekme cihazının
3. Döküm:%2 Ti-B, o/o 98 ZA- 12
kalacak şekilde ısıtılnuştır. Fırın içi atınosfedn sıcaklığını
orta kısnuna konulnıuş, aparatlar ve numune fırın içinde
2. Döküm:% 1 Ti-B, o/o 99 ZA-12
koruınak için hava ile tenıas eden kısın11ar kaolen yünü ile kapatılnuştu. Böylece İzolasyon sağlanmıştır. Fırın içi
4. Dökün1: % 4 T1-B,% 96 ZA-12 5. Dökünı:% 8 Ti - B % 92 ZA-1 2 ,
atınosfer
11. 2. Metalografik Inceleme malzemelerden
Üretilen uygun
numuneler
alındıktan
som·a
Sırasıyla 120 olarak
zımparalama
inceleme
Nuınune1er
zımparalarla
-
ıç ın
bakalite
geçilmiştir.
ışlemine
- 240 - 320 - 400 - 600
1200'1ük
ölçmek
800 ve en son
zımparalannuştır.
daha
(20°C)
sıcaklıklarda
soıu·asında çekme
sıcaklığa
gelindiğınde
bekledikten
sonra
bu
çekn1e
elmas pasta kullanılarak parlatılmıştır. Parlatn1a işlemi
sağlan1aktır
s olüsyonu
ile dağlaıımıştır.
teın1okuple
Optik nıikroskop ve
ve
120°C
uygulanmıştır.Sıcaklık
altında yapılan bu çekme deneyleri sırasında istenilen
nedeni ortaına sıcaklığın
bittikten sonra dağlama işlenrine geçitmiş ve nurnuneler
80°C
50°C,
deneyleri
Zımparalama işleminden sorıra numuneler alümllıa ve
nital
ıçın
Ti-B ilave edilen nunJunelere ilk olarak oda sıcaklığında
metalografik
seçilnıiştir.
sıcaklığını
kullanılmıştır. Saf ZA-12, 0/o 1, % 2, 0/o 4, % 8 oranında
•
sıcaklık işlemi
değerinde 2 0 yapılmıştır.
dk
Bunun
homojen olarak yayılınasını
.Deney sonuçlannın daha sağlıklı olması için her bir
SEM (Sc anning E1ectron Microscobe) incelen1esinde tane
deney sıcaklığında her alaşıma ait en az 2 nurnuneye
sınırları ve tane yapısı net bir biçimde göıül.müştür.
çekme işlenıi uygularuıııştır. •
II. 3. Sertlik Deneyi
b) Isıl Işlen1 Sonrası Çekme Deneyi
a) Brinell Sertlik Deneyi
Saf ZA-12, 0/t> 1, %
saat süreler!e
ZA-12 alaşınılarına uygu] annuşt ır.
Hounsfıeld
yapılınıştır.
2.5nun'lik bilya uç ve 62.5 kg yük
(
Deney
P/d2
=
sırasında
1 O kg/mın2)
kullanılmıştır. Basınçlı döküın yöntemiyle üretilmiş saf, 0/o
1, % 2, % 4,
% 8 oranında Ti-B iJave edilen
nun1unelerin her birinden en az 3 n umun e alınarak ve bu numunelerin
farklı
bölgelerınden
ıs1 1 işleın uygulanmıştır. Bu numunelerde
Tensanıeter
manuel
çekme
cihazında
çekilntiştir. D en ey sonucu elde edilen diyagranuardan
Bıinel1 SertJik deneyi mekanik laboratuarında Wolpert kullanarak
0/o 4, 0/o 8 oranında Ti-B ilave
edjleıı nun1L1nelere 120°C sıcaklıkta �ırasıyla 2, 4, 8, I 6
Döküm sonrası ısıl işlem görmemiş ZA-12 veTi-B ilaveli
ciha.tıııı
2,
en
az
4 ·er
ölçüın
alaşınılara ait çeknıe gerilmeleri hesaplammş ve grafik
ha line getirilnıiştir.
III. D}�NEY SONUÇLARI ve İRDELENMESİ •
lll. 1. 1\fikro)'apı Incelemeleri
yapılarak, sertlik değerleri belirlemniştir.
S1ktştınna dökün1 yöntemi ile ürettiğimiz % 8 Ti-B
b) \1ickers Sertlik Den eyi
fotoğiafı
ila veli ZA-12 alaşnnına ait SEM de çekilmiş ınikroyapı şekil
1 'de verilmiştir.
Şekilde
açık
görülen bö]genin Titanyum olduğu görülmüştür.
Bu deney hen1 ısı] işlern görmeıniş ZA-12 ve Ti-B ilaveli ZA-12 alaşıınlarına uygulaıınuş hen1 de 120°C sıcaklıkta sırasıyla 2, 4, 8, 16 saat ısıl işleın görnTÜŞ ZA-12 ve rfi-B ilaveli ZA- 12 alaşırln anna uygulanmıştır. \lickers Sertlik eleneyi nıekanik laboratuarında Mila·o
sertlik cihazınt ku1lanarak yap1lımştır. Yapılan Vickers
211
renkli
Sakışttrmu
ı::ııstıti.isü Dergı�ı ri le lm il B n e F SAU
7.Cilt,
2.Sayı (Teınnıuz 2003)
Döküm Yöntemi ile ü.�·('tilen Ti-B 11a,•ell ZA-12 Ala şı m ın sn {)zelliklerinin İntelenm n.Çağlar, c.�urn
·
�c kil
Ayrıca
3 'ele
� itunyum'un
bulwıduğu bölge
(açı
..
n.:nkt:) ve c tra fındakı bölgede Al görülmektedir. Ti, aÇlk . yoğunlaşn1ıştır. Ayrıca Zn, Tı'un renldı holge dc .
gö rü ldüğü açık ı cnkli bö1gcnin etrafında göıiilmektedir. Buradan rl'i'un Zn ıçinde çözünmediği anlaşılmıştır .
�)
lsıl
•
Işlenı
Gtirnıenıiş
I ncelcınch�ri
Numunelerin
..
fikroyapı
•
t
h
..
...
'
. ..
Şekil
..
mıkl'l1)'tıpı ı'ntugıafı ·J'Vl <.,I ın ıın �ın ala 2 -1 ZA lı vc ila 1 °/08 Ti-B
tA '
n de / i yapılrnıştır. Şekil 2 de ı l a n a S ED in iç ı ın ş la Bu a ·ri sında pı ya in cn ın zc al nı bu bi gi görüldüğü S ı rlı ğ i dü�ük olduğu iç in ED ğ a n1 ato r Bo ır tad ak nın lu bu . a p ı la y dc Jge bo l<li ıen ık Aç ır. tcd ek eın lın rü gö de analizin A 1-Ti-B EDS analizi n i n sonucunda ( şekil 2 bu bülgedc alaşnrumn
yoğun1aş1ığı
- ·r--
anlaşılınıştır
n
)
Şekil 4 S ık ıştırına dokilın
yöntemiyle
O reti ten saf ZA- ı 2 ala1fınnmn
mı khlyapısı -
---
.
�
-
-
Şekil 4 de göıiilclüğii gibi ZA 12 alaşıınında dendritik
ötcktik
yapı h�1kinıdir, lan1cller arası ınesafe geniş h1ıncl boy! an küç likt iir.
lı o
,...
1u
,ı..
t"'
•
T,J. '
Şekil
1'�
2 %8 fi-B il�.\cli Z/\-12 alaşınımııı ED� .ı:ıalizi
-
,
�ckıl 7.(ı 1%2 Ti-B k\ıtkılı ZA-12 nlaşnnmm mikroyapısı
Şeki13
�to8 Ti-B �lavdı !':A-1? ala:;.ını:ııın ıı;ı
SEM mıkroyap ı fotoğıaılaıı
dLkı ala�ınl dcn1cntknnin
212
e
Sıkıştırma Döküm Yöntenli ile Üretil�n Ti B İl�vcli ZA-12 Alaşımının Özelliklerinin Incelenmesi B.Çağlar, C.Kurnaz
BiJiınieri Enstitüsli Oergisi 7 .Cil t, 2.Sayı (Temmuz 2003) SAU Fen
-
ZA- ı 2 alaşımına % 2 or anında Ti-B ila ve
ettiğimizde ol uş an mikroyapı Şeki l S'de görülmektedir. Şekil S'den görüldüğü gibi dendiritler daha küresel bir hal alrmştlr. % 2 Ti B ilavesi dendiritleıin küresel hale gel me sini sa ğ lamakta ve ötektik lamel yapıyı da pa rmak izi şekline (perlitik yapı gjbi) dönüştünnektedir. Ötek tik lameller aras1 mesafenin saf Zl\.- 12 a laş ı nu na oranla daha küçük -
olduğu görüln1ektedır.
inc e lediğimi zde ZA12 alaşırnına ekl ene n rJ'j-B ora nın ın artmasıyla birlikte dendrit yapının küreselleştiği, ötektik lame 1 ler arası mesafenin kısaldığı ve bu değişinun rnalzen1enin rnukavemetinin artinasına neden olduğu görülmektedir.
Genel
olarak mikroyapı resİnılerini
Isıl
a)
•
Iş lc nı
Görmüş
Numunelerin
Mikroyapı
•
Ince)emeleri
-·
.. ..
.
.
....
-
.·.�...
...
8 l20°C sıcaklıkta I 6 saat ı sıl işlem görmüş %1 12 alaşımının mikroyapısı
Ti-B ilaveli
ZA-
Şekil 7 incelendiğinde Titanyum yapı nın içerisinde daha net görülınektedir. Şekil 7 'de 4 saat ısıl işlem görınüş 0/o 1 Ti-B k atkı lı ZA-12'yi, Şekil 8'de 16 saat ısıl işlem görmüş %1 'fi-B katkılı ZA-12'nin nıikroyapısıyla karşılaşhnldığında ısıl işlen1 süresinin artışıyla yapıda f3 'nın ( a + 17 )'ya d önüşerek iıileştiği görül mektedir .
ı.
ı;.
Şek i i
"�·
"'
Şekil 6 l20°C sıcaklıkta 16 saat ı sıl iş�ern görmüş saf ZA- ı 2 alaşınıt:ıın
.
•
1'·
,...•�, . •.
mikroyapısı
. 1
,
�\ J.. .
. ..
Şekil 6'dan 16 saat ıs ı l i şl em görn1üş saf ZA-12'nin yapısın1n iri1eştiği (ka b alaşma) fotoğrafta siya h renkli göriilen ötektik bö lgelerdeki lame l l er a rası n1esa feııin a z a ldığı görii l me k tedi r
1''
.-
...h
ı..;. l l'
,.'
;ı .
'
•
••
,
.
Şekil
9 ı 20°C s1caklıkta 1 G saat ısı ı
J 2 alaşnnmın mikroyapısı
Şekil 9 'dn
partikül1erin
işlem
gömıüş o/o4 Ti-!J ilaveli ZA
( a + 77)
büyüdüğünü ve iç
yapıdaki ka bal aş nı anı n faz]alaştığını görüyoıuz. Gene 1 olarak nıikroyapı incelediğinde ZA- 12 alaşırnına eklenen Ti-B oranınJn ar1111asıyla birlikte ısı) işlem gön1ıemiş nuıuunelerde de oldu ğu gibi ötektik lameller ara sı mesafenin kJsaldığı, tane boyutunun küç ü 1dü ğü g ö rül ür Bunlara bağlı olarak sertlik ve mukavemet değerleri artn1aktadu . fakat ısıl işlem süresi arttıkça iç yapıda i ri leşn1e mey dana geln1ekte ve buna ba ğl ı olarak ınukaven1et ve sertlik değeTleri aza]nıaktadır.
�·.
.
�···
�ekil 7 12(?C sıcaklıkta 4 saat 1s1l işlem görmüş 0,·(,] Ti-D ilaveli ZA-12
n la�ıtntmn
nıikroyapısı
2 13
Sıkaştırma Dök\iın Yö nt emi ilc üretilen Ti-8 İlaveli ZA-12
SAU
Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 7.Cilt, 2.Sayı (Temmuz 2003)
Alaşımının Ozcllik1erinin İntelenmesi
B.Çağlar, C.Kurnaz
C)tektik
III. 2. Sertlik Deneyi
böl geden alınan seı1lik değerlerinin ortalaması ve rilmi şti r.
Tablo 2 'de
Şekil
ll 'de grafiksel olarak
gösterimuştir.
a) Brinell Sertlik Deneyi
Tablo 2 Is ıl iş1em görnıen1iş ZJ\� t 2 veTi-B i l aveli ZA-12 alaşımianna ait ötektik bölgeden al m ın vickers sertilk de�erleri
�
sonra ı ıl Yapılan Brinell sertlik ölçüm deneyierinde � i şleın görmemiş alaşırnlara ait elde edılen sert] ık değerlerin in ortalaması alınrruş ve bu değerler Tablo 1 ·de verilmiştir. Tablo 1
Şe kil 1 O'da da grafiksel olarak gösterilmiştir.
ılarına Isı! işlem görmemiş ZA-12 veTi-B iluvelı ZA-1? alaşın
ait brinell
K)rtalama Brinell Sertlık Değerleri
....
·-
a:ı
-
� ·-
-
� Q)
(/)
104
Sertlik Değerleri
106
107
110
0/o2Ti-B 0/o4 Ti-B 0/o8Ti-B ZA-12 0/o1Ti-B 128
ı
132 -
1
135
141
150 116
1 4 1 112
-
Cl) ı...
145
11 o
Q)
.::6:. o
140
·-
�
13
5 130 -
108
106
� 104 Cl> 102 Cl) .::6:. ·-
-
�
100
125
120 .
98
115
---,----.--- -..---. -- · - --
Saf
ZA12
0/o Ti-B
1
0/o2Ti-B 0/o4Ti-B 0/o8Ti-B
�e:kil
Saf ZA12
o/o 1 Ti-B
0/o2Ti-B
0/o4Ti-B
ı l I sıl i�lem görme mi� ZA-12 al aşı ml arı n a ait
vickers sertlik grafiği
Şekil 1 O Isı 1 işlem görmeını ş
ZA-12
alaşınılarına ait
brincll ser:hk
'fablo
3'de
veril.nllştir.
gösteriliniştir ınalzen1enin
sertliğinin aıttığı görüln1ektedir. Milaoyapı
resİnı le rinde
Ti-
B
oranın
a rtm
a s ı yla
lO'dan
0/o8Ti-B
ötektik böl genin
Dendirit bö lge den alınan sertlik değerlerinin ortalaması
grafiği
Şekil
115
ı
5 1 5 1 150 Q) c:
ZA-12 o/o1Ti-B o/o2Ti-B 0/o4 T i- Blofo8Ti-B
Ortalama Vickers
sertlik değe:·Ierı
Saf
-
Saf
Şekil
1 2'de
grafıksel olarak
_
Tablo 3 ls tl işlem göımeıniş ZA-12 ve Ti-B ;1aveli ZA-12 alaşımlanna aıt
de ( ŞekH 5) Ti-B ıniktarının artma s ın a paralel olarak tane
dend1nt bölgeden altnın vickers sertlik değerleri
yapısının küçüldüğü ve ö tek ti k lameller arası mesafenin azaldığı görülmektedir. Sertlik aıtışına bu değişimlerin
-
ZA-12
neden olduğ u düşünüln1ektedir.
Ortalama Vickers Sertlik Değerleri
Y a p ı l an hesaplan1alar sonucunda %1 Ti-B katkıl ı ZA-12 alaşımının sertlik değe rinin saf ZA-12 'ye göre %3 fazl a olduğu, Ti-B oranının artrnası jle bu oran ı n değiştiği ve
o/o8 Ti-B katkıh ZA- I 2 alaşınuna gelindiğinde sertlik de ğe tin in saf ZA-12 al a şı rmn a göre 0/o 17 aıttığı te s p i t
edilmiş tir.
b) Vickers Sertlik Deneyi •
i) lsıl Işlem Görmenı.iş Kun1uneler: Isıl işlem gönı1enıiş ZA-12 ve Ti-B ilaveli ZA-12 alaş1mlarına uygul a nan Vickers sertlik deneyind e ötelaik ve dendirit bölge s er tlik değerleri ol mak üzere iki farklı bölgeden ,
alıımnşt ır
Saf
.
214
113
lofo 1 Ti-B %2Ti-8�/o4Ti-B I�>Jo8Ti-8 115
117
118
121
SıkıştJrma Dökiim Yönteıni ilc Üretilen Ti-B İlaveli ZA�l2 Alaştmmın üzelliklerinin Incelcnmesı
S.\lJ Fen Bilimleri EnstıtJsü Dergisı 7 .Cilt, 2. Sayı (Temmuz 2003)
Ötektik bölgeden alınan seıilik değerlerinin ortalanıası Tablo 5 'de veriln1jştir. Şekil 14 'de grafiksel olarak gösterilmiştir.
120-
Iii 118 ... cıı
116
�
114 '
> -
�
112 110 108
•
B.Çağlar, C.Kurnaz
1221
�
•
••
Tablo 5 Isı1 iş1enı görnıliş L.A-12 ve Ti-8 ilaveli ZA-12 alaşımlan na ait
J
ötekdk bölgeden ahnan vickers serllik değerleri
L
%2TI·B
%1Ti-B
SatLA12
Dfıı4 Ti-B
%8Ti-8
Ortalanıa Vickers Sertlik De(1erleri
Zaman (saat)
Şekil 12 Isı11şlenı göıme mi ş ZA-12 ala5ınılarına ait dendirıt bölgenin
Saf ZA-12 0/o 1 Ti-8 o/o2Ti-B 0/o4Ti-B 0/o8Ti-B 112
117
118
121
125
105
111
113
116
119
8 saat
103
107
109
113
115
16 saat
95
99
102
105
106
2 saat
vıckers sertlik grafiği
4 saat
Yukandaki Şekil ll ve Şekil 12 'de Ti-B oranının artnıasıyla birlikte sertliğin arttığı görülmüştür. Ötektik ve dendrit bölgelerden alınan sertlik değerlerinin karşılaştırılnıası Tablo 4' de veıilmiştir. Şekil 13 'de grafiksel olarak gösterilnliştir.
-
1
- --
ı :�u
..,.
ı ""1'-
...:., )
-(/l
Tablo 4 ls1l işlem görmemiş ZA-1 2 veTı-B i1aveh ZA-12 a1aşımlanna
..., � u ı...
ait ötektik ve dendrit bölgelerden alınan vickers sertlik değerlerinin
:; ...
(l) (/)
t>tektik Bölge Dendritik
Bölge
%>4 Ti-B
o/o2 Ti-8
104
106
107
11 o
113
115
117
118
11G -
> 10G -
�
0/o 1 Ti-B
115
----�----0
·-
ortalaması
Saf ZA-12
12\)
1 (ll) ��5 s:ü
�; j
ı
'
········---· .,.
• ll •
,.._,
'-·,,
(}
1
1
• -
1
-
.. . -·
.. .
'
,_
2 s:::ıat
.....
,
·
4 saat
1
8 �at
i --o--1 ö ;
60
115
�
'
Of·
. 0/o8 Ti-8
r·
.....
saat ,
...•
-
i.
Ti-8 Bileşimi (%)
121
Şekil ! 4 Isıl ışlem görmüş ZA-12 alaşn,larına ait ötektik bölgenin vickcrs sertlik grafiğı
bölgeden ahnan sertlik değerlerinin ortalaması T'ablo 6'de verilnUştir. Şekil 15'de grafiksel olarak gösterilıniştir. Dendrü
125 _,
(/') ı...
<l> � ()
'
120 115
Tab]o 6 lsıl işlem görmüş ZA-12 Ye Ti-B ilaveli ZA-12 alasını1arına ait
·-
>
__..
�
110
-
105
Cl> (/)
100
·-
t:
j '
den<.lrit bölgeden alınan vickers sertlik değerleri
. -
95 o
1
2
4
8
Zaman (saat)
Ti-B Bileşimi (o/o)
Şekil
13
Isı!
işie'll
g0rme:ııiş
numunelerin
ötektik
bölgelerinden alınan sertlik dcğcrk:·inin karşılaştırılması
ve dcndrit
Şekil 1 3 'de ıs ıl işlem görmemiş ZA-12 ve Ti-B ilaveli ZA-12 alaşınıJarının dendirit bölgesinin ötek'1ik bölgeye göre daha yüksek sertlik değerine sahip olduğu göz1ernlern11iştir .
ii) I sıl Işlem Görmüş N umuneler: 1 20°C sıcaklıkta ısıl işlen1 görmüş ZA-12 ve Ti-B ilaveli ZA-12 alaşımlanna uygulanan Vickers sertlik deneyinde, ötektik ve dendirit bölge olmak üzere iki farklı bölgeden sertlik değerleri alınmıştır. •
215
Ortalama Vickers Sertlik Değerleri
Saf ZA-12 0/o 1 Ti-B 0/o2Ti-B o/o4Ti-B 0/oBTi-B
2 saat
119
127
129
133
137
4 saat
114 -
120
121
124
127
8 saat
11 o
116
117
119
121
16 saat
106
111
113
114
117
ı
Sıkiştırma Döküm Yöntemi
ile Üretilen Ti-B İla\eli ZA-12 Alaşımının Özelliklerinin incelenm B.Çağlar, C.Ku mez
SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisı
7 .Cilt, 2.Sayı
(Temmuz 2003)
·
a) Sıcak Çekme Deneyi Sonuçları
140 ..
r.f'l
�
.;:C. u
Deney
130
·-
�
;:ı
•
·-
�
100 .
8
: --()-1ô
(/)
l_
ı
i
.
�
Tablo 8 Isıl İşlem Görmemiş ZA 12 Alaşımlanna ait çc1aııe gerihnesi (MPa) değerleri
-
.
80
S881
gösterilnıiştir.
!
sa8t
(J
-�
2
10
ı)
çizilen diyagramlardan,
alaşırnlara ait ; çekn1e gerİlıneleri (MPa) hesapl anarak Tablo 8'de veriln1iştir. Şekil 1 7'da ise grafıksel olarak
12f)
C,110
sırasında nıanuel olarak
sıcakhğa bağlı
Tı-B Bileşinıı (%}
Şekil 15 lsıl işl em gönııüş ZA-12 alaşıllllarına ait
Çekme Dayanımı (MPa}
Sıcaklık (oC)
ZA-12
20
385
417
427
454
50
371
410
420
434
450
artrrıasıyla birlikte sertliğin arttığı� ısıl işlen1 süresinin
80
326
374
385
396
418
aıtmasıyla birlikte sertliğin düştüğü görülmektedir.
120
271
332
352
364
400
vickers
sertlik grafi ğı
Yukandaki
14
Şekil
ve
dendrit bölgenüı
1 5 'de Ti- B oranının
Şekil
Saf
%8Ti-B
0/o1Ti-B0/o2Ti-8 0/o4Ti-8
457
Ötektik ve dendrit bölgelerden al ın a n karşılaştırılması
Tablo
sertlik değerlerinin verilnıiş6r. Şek il 1 6 da
7'de
'
gra fikse l olarak gösterilmiştir.
ı
Tablo 7 ]sıl işlem görmüş ZA-12 ve Ti-8 ilaveli ZA�12 alaşımianna ait ötektik ve dendrit bölgelerden alınan vicke rs sertlik değerlerinin
• .._ 20 oc
-=.-;_. a Sı c akl ı , )(Od-
�
1
. --. -- · c--e oa . 0.-C- :._ 5 1 0 C 2
f()Onı 450Q.. �
ortalaması
-
E
·-
Saf
Dendritik Bölg_e
-L-
.--
-,
-
· -
----
o/o2 Ti-8 l 0/o4 Ti-B
ZA-12
o/o 1 Ti-8
�03
108
110
113
116
112
118
120
122
125
---
Ötektik Bölge
--- --
400
0/o8 Ti-B
o
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Tl·B Bileşimi(%)
140 U) 120 '
ı
(l) � o
100
·-
80 1
�
60
>
· -
Şekil 17 İlave edilen Ti-8 oranı ileçekme gerilmesi değişımi
•
40
ı
[Jötekiik
�
� dendrit i
---�
�....
•
Saf ZA-12
B
0/o4 -
20 o ·ı
2
4·
ve
dcndrit bölgelerden
---··
Q)
>O') nı 4)a_ c :E 4)
E
al ınan sertlik değerlerinin
� 4)
o
-
-
400 300 200
---
50
16'da ısıl işleın gönnüş ZA-12 veTi-B ilaveli ZAgörülmektedir.
Şekil 18 Sıcaklık Art1şı ile Çekme Gerilmesi Değiş1mi
III. 3. Çekme Deneyi Çekme deneyı yüksek sıcaklıkta çekme ve ısıl sonrası çekme olarak iki şekilde yapılnuştır.
150
100
Sıcaklik (°C)
1 2 alaşınılannın dendrit bölgesinin ötektik bölgeye göre
sertlik değerine sahip olduğu
%8 Tı-8
'-
8
o
daha yüksek
----6:-- 0/o2 TI-B
C1)
karşılaşt1 rı1ması
Şekil
•
li-B
-
Ti-B Bileşimi (o/o) Şekil 1 6 Otektik
Tr-B
o/o 1
500
'-
·-
o
·
S ıcak ç ekme deneyi
islem
sonucu
elde edilen veriler ile ZA-12
çizilen grafiklerle bu olarak çekme mukavemeti
alaşınılarını karşılaştın11ak amacıyla
�
n1alzemelerin sıcaklığa bağlı değerlerindeki
216
değişimleri
daha iyi
görülebilmektedir.
Sıkıştirma Döküm Yöntemi ile Ü ret i len
Ti-B İlaveli ZA-12 AJaşınunın Özelliklerinin incelenmesi
SA U Fen Bıl ımleri En sti tüs u Derg isı 7.C 11t , 2 . Sa yı (Temmuz 20 03 )
Şekil
18
den
ı
sıcaklık
B.Çağlar, C . Kurnaz
artışı
birlikte
ile
çekme
İşlem Sonrası (ekme Deney i
Tablo 1 O. lsd i ş lem görmüş ve görmemi� numunelerin oda sıcaklığındaki
(20°C) çekme dayanımlarının karş1Jaştın lmas1 için ortalama değerleri.
Deney sırasında manuel o l arak çizilen diyagramlardan, alaşımlara ait; çekme geri ln1eleri (MPa)
9 , da verilıniştir.
Ta blo
Saf l
he sap lanara k
1 9 'da grafiksel olarak
Şekil
alaşımianna ait zarrıana
görmüş
ZA-
Ti-8
0/oB Ti-B
0/o4 Ti-B
o/o2 Ti-B
Görmüş
279
34 3
320
335
350
Görmemiş
385
417
427
454
457
l s ı l işlem
Tablo 9 1 20°(' sıcaklıkla sırasıyla 2, 4, 8, 1 6 saat ısıl ı ş l em
f
--
ZA- 1 2 °/o 1
lsıl işlem
gösterilmiştir.
1 2 ve Ti-B ı la v e l i ZA- 1 2
işlem süresııun artrtıası ile birl ikte
çekme gerjiminde ki azaln1a görülebilınektedir.
dayanınnnın azaldığı görülebihnektedir.
b) Isıl
Şekil 20 'den ı sıl
ba ğl ı çekme gerilmesi
(MPa) değerleri.
Saf
Zaman
..,ekme
1
Oayanı !llı (MPa)
·- O ls ıl işlem Ö rmüş
�
&.
-
�
(saat) ZA- 1 2 0/o 1 Ti-8 °/o2Ti-B o/o4Ti-B 0/o8Ti-B 348
332
2 saat
33 5
318
4 saat
302
8 saat
332
32 1
340 330
318
300
280
1 6 saat
351
346
309
295
(/)
e
364
G;
3oo
•
4
scıat
•
8 saat
e
16
21
OJ
C)
�
.
:
�� .,..,.
.,.. � �
. .
..
.
.,...,. ..-..;. .,. ""
. . ���
:'
.,...,..
"""" ..... .... .,. .....
o
Iş ıl
.
•
İşlc.ın
dayanınılannın ısJl
.
.
. : :. :. :
...... �
� ��
�� �:::: :: � ��� 1
.. .
- : - .: ...... � : .- :. .
���
· V".,..
�� .,.
.,.
. . . ��"" . . �:-"'.,....,. :. : : : :-"'"" : . : t:-:"'..,.. : o
•
•
•
��:::::: �:::::: 2
:- : .: -
•
-
..... ..,..
ve
: . �::;; . "'�: ,__, ��: .,. ; ı:;:;�; �: : :: : ��; 4 •
: : : .
•
TI·B Bileşimi (0/e)
Göı müş
. ..
: .: -: : : :: : :
o
•
•
-
-
�
..... � .
. . . .. . . .
"""
Görıııemiş
•
��� .,... ,.. ,..
����
��� : : ��� f'�-� ��
:. :. :. :.
o
..,.,ro
. .
. .
: : � :: : : :
��:
: : r;;::,.. �
8
Numunelerin
•
Oda
işlem
gönnüş numunelerden daha
yüksek olduğu görülmektedir.
320 300
Sıkıştırma dölctim i l e üre t i l en alaşımların mikro yapıları
280 260 -
djkkatle incelendiğinde (Şekil 7.4, 7 . 5 , 7.6, 7 . 7 , 7.8)
� 240 Q) <> 220 -
dendiriderin ufak boyutta o lduğu , yüksek katılaşma hızı
200 o
2
1
3
l9
5
4
Ti�B
�ekil
. .
.
'
.:��
.: o ; - : �::;; �
2 1 ' de 1sıl i ş lem görmemiş numuneleriıı çekme
Şekil
340 � -
�
.
.
.,.. .... .., . .,..
.
:
��� .�� .� �p� � """'
�....���i:
�aat
Cl.
·...
•
:::: ��
.,....,. ..... ....
.,..��
. .... � ...,.. . .,. .,.. . ,.. .,. ..,.. .,.. "' .,.. ..,.. .,.. """"
Sıcaklığındakı (2C°C) Çelcıne Dayanımlarının Karşı laştırılınas1
� 360 11'1
l
işlem Görmemiş
(§] l s ıl
_
.ro oJ' -
..� .,..
ı
380 -
·-
·�� :
•
o
Şekil ..-----· t 2 saaı
•
1
320
_
•
1 QO •
� <3.
339
400
200
(!) Q)
350
500
_
Çe kme Ger i l mesi Ti-13
6
7
8
ve basınç etki s i ile dendirit kollarının büyüyemediği,
9
küreselleştiği ve d endi r i t kollan arasındaki mesafenin
Bileşimi (%}
oranı
küçüld üğü
d eğ i şi nlleri n
ilişkisi
birlikte
çekn1e
,
ZA
serisi
Mikro
yapıd a ki
a l aşıml arda çekme
ve
bu akma
day an unlarını arttırdığı ve bunun da Hall-Petch bağıntısı
Ş e kil 1 9 ' dan da Şekil 1 7 'de o lduğu gibi Ti- B oran1 aı1ışıyla
göıitlınektedir.
dayannnlarırun
da
arttığı
ile ilişkilendirilebilcceği yap ı l an benzeri çalışmalarla da doğru1anmaktadır[6,7, 8 J .
görülebilmektedir. Hall-Petcb Eşitliği : a
=
K.D- 1 1 2
= malzemenin dayanınu Cl) Q)
E
-
L..
·-
K
400
·-
-
� (1) a.
350 -
D
(!) :E 300 tJ) 250 E .:.! 200 . (1)
-=
-1/2
malzeıne sabiti = tane boyutu
-
l)l
o
')
2
4
6
8
ı--.- -
ZA-12 ala ş ınıını n çekme dayanımı değerleri, sıcaklık
--,
artışı i J e birlikte azalmakta ve veriler birbirlerine çok
10 12 14 16 18
yakın d e ğerle r almaktadır. Bunun nedeni sıcaklığın etkisi i lc
Zam an (s aat)
bir Şek i l 20 Çekme Gerilimi Zaman
a l aş ınılan n
yapısındaki dendirit boyl anndaki değişinı,
başka deyişle dendiriderin irileşmesi
ve
dendirit
i l işkilendirilebileceği
yapılan
ko l l arı arasındaki mesafenin artmas ı ve bu de ğ işiınin Hal l-Petclı
ilişki!:: i
bağıntısı
ile
diğer çalışınatarla da benzerli k göstermektedir ( 6, 7 ,8].
2 17
Sıkış tırm a Dökün1 Yön tcıni ilc Üretilen Ti-B İlaveli ZA-12 Ala şım anın Özellikleri nin İncelenmt5i
SA U Fen B i l1mleri Enstitüsü Dergisi
7.Ci1t, 2 . Sayı
(Temmuz 2003)
IV.
ı.
B. Ça ğlar, C.Kurnaz
GENEL SON UÇLAR
Basınçlı döküm yöntemi i le üre t il en ZA- 1 2 ve Ti-B alaşımlarının,
ZA- 1 2
ilaveli
yap ı sın ı
mikro
incelediğirnizde Ti-B oranı arttıkça tane boyutunun ötektik
küçüldüğü,
küçül
değiştirdiği ve dendrit boylannın hale geldiği tespi t edi1nuştir.
2.
şeklin i
büyünıenin
dendritlerdeki,
kısaldığı,
ınesa fenin
arası
lanıeller
k küresel
e re
Isıl işlem s üres i arttıkça iç yapıda bozulına (hücre büyümesi) meydana ge l diğ i ve ınuk.a vcınetin düştüğü görülmüştür.
3.
malzemenin n1ukaveınetinin ve Ti-B oranı arttıkca > sertliğinin arttığı tespit edilnu ş t ir
.
4.
Isıl
görn1emi ş
i şleın
gerilmeleriııin, ısıl i ş l e m gönnüş daha yüksek
o lduğu
çekn1e
nunıuueleıin
nun1une lere
göre
görü lmüştür. Bu da ısıl i ş lem in
mukavemeti düşürdüğünü göstermektedir. 5.
ZA- 1 2
alaşırrıına
%1
çekn1e
ilavesi
Ti-B
mukavemetinde önemli derecede artış göstermekte ilavelerinin ise artış
fakat % 1 'in üzerindeki Ti-B
hızı na önemli bir etkisinin oln1adığı göıülıne ktedir.
KAYNAKLAR [ 1 ] DEMİRC İ C. , Basınç l ı Dökün1 Yöntemiyle Üretilen ,
Çinko-Alüıninyuın Alaşunlarının Aşınnıa Davranışıanna A la şı m Elementierinin Etkisi
,
Yük. L i sans Tezi, İ.T.lj
Fen Bilimleri Enstitüsü, l·laziran 2000 I 1etals [2] GERVAIS, E . , ZA A1 loys-A C'ha11enge to the v Industry, CIM B u l l et in \1o l . 8 0 , No .900, pp.67-72, April ,
1 987. [3]
O. G., 1'he eınergence of Zinc As an
COVIE,
Engineeüng Material:
C'IM
B ul1etın�
V o 1 .76, 1\ o . 8 5 2 1
pp. l 07- 1 1 I , A pri1 I 9 8 3 ü [4] KURNAZ, C . , A l üınina Fiber Takviyeli Zn o/o 2 7 Al -
M . M . K . ' lenn Basınçit Döküın YöntenLi ile Üretilmesi v e Mekanik Özellikl erüıin İncelcnn1esi, Doktora
Tez i İ.T .Ü. ,
Fen Bilinıleri Enstitüsü, Ocak 1 999 (5] KUBEL, E. J., Expandiııg Horizons for ZA Alloys, Metall Progress, No.7, pp. S l -5 7 , 1 98 7 . (6] SAHOO, M . , WHITING, L. V., CHA RTRAND, V . , \VEATHERALL, G . , Effect of Strontium on the Struchıre and M ec h a ni c a l Prope.rtics
of Zn-A l Foundry AIJoys,
AFS Trans a c tions Vo1.94, p p. 2 25 2 3 3 ,
'
[7]
SAI I OO ,
Characteristics
M., of
-
WI-II'fTNG,
S and
Cast
L.
Zn-Al
Foundry
V.,
Alloys,
AF S
T ransac tions 84-38, pp. 8 6 1 -8 7 0 [8] LilJ, H . Y . , JONES, H . , SoJidific.ation MicrostTucturc Selection and Characteristics in the Zn Based Zn-Al System, Acta .\lleta11. Mater. , Vol . 3 9, N o l O pp . 20 0 3 ,
.
,
-
2009, 1 992
218
S(h·ücii
Eğitimi Değedendir-mesi O.Eldoğan, Y.Tamtürk, A.Uzun
SAV Fen Bilimleri
Enstilüsü Dergisi 7.Ci1t, 1 .Sayı (Temmuz 2003)
..
..
..
....,
.
.
.
.
�
.
SURUCtJ EGITIM! DEGERLENDIRMESI
Osman EIJDOGAN, YusufTAMTÜRK, Abdullah UZUN
Özet-
Bu
çalışmada
uygulanmal{ta
d urulmuştur.
olan
ülkemizde Sürücü
J(ursJarı
ülkelerdeki
Çeşitli
1987'den
beri
üzerinde
sürücü
ehliyeti
verme uygulanıalan da göz önünde bulundurularak, Sürücü
verilen
Kurslarında
eğitiın
ve
bu
Bir
örnek oln1ası bakınundan
Dünya Bankasımn
107
!(arayolu Güvenliği projesi üzerinde yapılan çalışmalar karayolu
neticesinde,
güvenliğini
sağlayan
elemanlar
arasında eğitlinin ��6' lık, denetimin ise 0/o 12 'lik bir paya
sahip olduğu göıülınektedir [2].
uygulamanın verimliliği yapılan bir anket çalışması
Bu bağlaında, yapılan ça hşn1anın aınacı, ülkemizde trafik eğitimi, sürücü kurs J an ve bu kurslarda verilen eğitimin
ışığında değerlendirilmeye çahşılmıştrr.
Anahtar Kelitneler-Trafik güvenliği, Abstract-
değerlendirınesidir.
Sürücü eğitimi.
II. SURlJCU ••
In
this
study,
Driving
Schools
in
our
••
••
Kl.Jl�SLARI UYGtTLAMASI
country h ave been carried out from 1987 is reviewed
18 Haziran 1985 tarihinde
in details. Also, the appJications of driving license
Ülkeınizcle Süıiicü Kın·slan
issue
into
yürürlüğe giren 2918 sayılı J(arayo11an Trafik Kanununun
consideration: and the education and the productivity
123. Maddesi hükn1ü ilc, :\ll illi Eğitim Gençlik ve Spor
of this schools haYe been tried to evaluate \Vith
B akanlığınca hazırlannuş olan "Motorlu Taşıt Sürücüleri
in
other
countries
have
been
taken
a
Kursu Yönetn1eliği'' 3.2. I 987 taıih ve 19361 sayılı Resnıi
survey
Keywot·ds- Traffic safety, Driver education
yayıınlanarak
açılınaya
başlandığı
B e lge leri,
yürürlüğe
19 87
y ılına
E nın iyct
İl
Genel
girmiştir. kadar
Kursların
ise
Sürücü
Müdürlüklerince
veri1mekteydı. Bu tarihten sonra ise tedrici bir geçişle
I.GIIUŞ •
Gazetede
•
Sürücü
Kursları devreye giımiştir.
Ülkenıizdc özellikle 1950,li yıllardan günümüze büyük bir gelişn1e kaydeden karayolu ulaşımı, yük ve yolcu
Ülkemizdeki
taşınıacıhğı için vazgeçilmez bir sistem olarak karş1rruza
k arayollarında sürülecek araçların cins ve gruplarına göre
çıkmaktadır.
şu
Trafık kazaları açısından
da
en büyük
uygulamaya
sınıfla ra ayrıln1ış tır:
göre
A1
-
Sürücü
Belge leri,
Motorlu Bisiklet,
A2
Oton1obil, minibüs veya kamj - one t , C
sıkıntı bu noktada başlamaktadır. Daha önceki yıllar bir
Motosiklet, B
-
tarafa, 1980 de 36.914 olan kayda geçmiş tiafik kazası
Kanıyon, D
Çekici, E
sayısı 1990 da ] 15.295, 2000 de ise 466.385 olınuştur.
traktör, G - İş nıakinesi tüıiinden nıotorlu araçlar,
Sorumlu arandığında ise, trafiği oluşturan Taşıt-İnsan
Hasta veya
-
-
-
Otobüs, F - Lastik tekerlekli
H
sakatlar için özel dizayn edilmiş araçlar.
yol üçlüsünde en büyük hata payı insana düşınektedir. Trafikte
i nsan
ha t aları
çeşitli
şekillerde
karşunıza
Kurslarda dersler, teorik eğitiın ve direksiyon
eğitimi
çıkmaktadır. Yapılan bir çalışmaya gö re, yaklaşık olarak
olarak iki ayTt alanda verilınektedir. Teorik dersler v�
%40 karar verıne hataları, 0/o45 tanımalalgılama hataları,
direksiyon eği tin1i dersleri haftanın her gününe dengeli
%8,6
perforrnanslbecereınen1e/ başaraınanıa ha tatarının insan
dağıtıln1aktadır. Sürücü kursları ilgili yönetn1e1ikler gereği bunu planlanıakla yülcümJüdürler. Sınıflarına göre
unsurunda
ders dağıl1n1ları ise 'rablo 1 'de görülı11ektedir[3].
perfornıans/kabiliyet etken
hatası,
%1 ,3
ise
kritik
olduğu göıiilmektedir[ 1]. Karayolu
güvenliğini art1rn1ak için yapılabilecekler üzerine
olarak
yapılan
çalışmalarda ise insanla ilgili olarak özellikle eğitim ve
ll.l. Çeşitli Ülkelerde Sürücü Kursu lTygulanıaları
denetin1 öne çıkmaktadır. Sürücü
eğitinn
farklı
ülkelerde
çeşitli
şekillerde
sürdürülmektedir. Ancak ten1el bir ayrım yapılacak
olursa,
bir kısım ülkelerde gözetmen nezareti.nde sürücü eğitim O. A.
Eldoğan, SAÜ TEF; Uzun; SAÜ SMYO
sistemi uygulanırken, bazılarında ise
Eğitimi Değerltndinn O.EJdoğan, Y.Tamtürk, A.tlzD
Sürücü
SA U Fen Bi ilmleri Enstitüsü Dergısi 7 .Ci lt, 2 .Sayı (Temmuz 2003)
Tablo 1. Türk1ye>de sürücil eğitiminin ders konuları ve 5ürelcri
-·
Ders Konuları ve Süresi (saat) Motor ve Araç İlk Yardım Trafik ve
K u rs S ını fı
>-Çevre Bil_gisi
ı :•A 1 ,,"A2" ı ''C",nDı',"E ('[3" ;
20
-
,, '' F ·'G'�
''H"
12
35
12
20
12
35
12
20
12
35
Direksiyon
Tekniği Bilgisi
Eğilimi
16
20
ıo
lO
5
-
lO
20
45
-
-
12
16
Tablo 2. Bazı :.ilkelere göre stajyer sürücülere getirilen smırlandırma lar [4,6,7 ,8)
-
, Türkiye
Sınırlandırma yoktur
2 yıl
Avusturya
-%o Q, 1 pronıil alkollimiti
suç:a göre süre 1 yılda 3 kez
- trafik suçu işlememe
belge geri alınır
uzatılabilmektedir 4.suçta
- kazaya neden olmama
1 ı
Es ton ya
SÜRENİN UZATILMASI -
SINIRLANDIRıV1ALAR
SÜRE
ÜLKFLER
süre 2 yıl uzatılabilmektedir
- römork takaınanıa
2 yıl
- 70 krn/saat hız li nı it i
1
- %o 0.1 promil alkol limiti - g ece sürüşü ve p atinaj kursu alma zorunluluğu - trafik kurallanna dikkal etme
Finlandiya
-
- trn fik suçu işlemcnıe
2 yıl
- 2 yılda 2, 3 yılda 3 trafik ihlali yapmaına
lızat ılmaktad ır
- gece�sürüşü
ve
ılllalınde
patinaj kursu alma zorunluluğu
- a7anıi hız sınırı 130 kın/saat olan otoyollarda
2 yı ı
Fransn
2 yılda 2, 3 yılda 3 trafik kuralı
ders ahna ve 6-24 hafta pratik yapma zorunlu lu ğu
1
-
- slaj yer sürücü i k en 4 saat teorik 8 saatpratik
bulunanların staj süresı
süre kısaltılamanıakta veya
1 1 O kırLlsaat hız li mi ti
uzat ılamanıaktadır
- aranıi hız sınırı 11 O km/saat olan otoyollarda
ı 00 knı/saat hız limiti
- ıkiııcil karayo11annda 80 km/saal hız limitı
•
- staj sü:·esince ce7.a puant sislemine uyına
2 yıl
Almanya
2 yı!
\llacar1stan
!
--
6 ceza puanmı dolduran yeni
sürücünün belgesi geri alınır, sürücü yeniden eğitim alır
- rönıork takarnama - araçlannda başka birini taşıyamaına (A Smıfı için)
her bir trafik kuralt i hl alinde
1 sene olınak üzere 2 kez süre
uzatıhr, 3 . su çta belge geri ahntr
- en çok 2 trafik suçu işlenıe
2 yıl
Lüksernburo o
(A
(A ve B)
-
2yıl
Norvcç
(B Sınıfı)
. P urteki 1.
2
yıl
-
�
2 yıl
lspaı1ya
Isveç
B)
12 ay
K. ir1ancla _ . .....
ve
1
'J VI] ...
.1
ve
1 -ikincil karayollarında 75 krrıJsaat hz ' - otoyollarda 90 km/saat hı z limıtı
lirnili
süre ö.ıel eğıtimin al ınması yla son bulur, öL:el e�itirn almak içın en az 6
-
suçu işlememe
uz.atı - lanıanıaktadır
ciddi bir trafik suçu işleyen sürücülerin belgeleri geri ahmr,
�ürücliler yeniden sınava tabi
-her hangi
tutulurlar
bir sınırlama yoktur
- 80 km/saat hız
süıc kısalt1lanıamakta veya
--
lirniti
- her hangi bır sım rlanıa yoktur
uL.atı laınaınaktadır --
süre k1salt1lamamakta veya uzat ılamamaktadır
sürücü belgesi bu süre zarfında geri alınırsa sürücü yeniden
teorik
;
ıI Tunut;
L
ı
2 yıl
yapm1ş
süre ı..ısaltılanıamakta veya
proıni1 a1kollirniti
bir trafik
hafta staj
olunmalıdır
- 72 kın/sa at h1Z linıiti -ciddi
eğitiıııe tabi
tutulur
- eğitirn 1nerkezinde düzenlene;ı özel bir kurs alnıa
- 0.8
sürücü yeniden
- 01oo
ve
tutulur -
pratik sınava tabi
süre kısaltılamamaleta
0.8 prornil alkol limiti
uz atılama1 n aktadır
220
veya
·
Sürücü Eğitimi Değerlendirmesi O.Eidoğan, Y.Tamtürk, A.Uzun
SAU fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi
7.Ci1:_. 2.Sayı (Temmuz 2003)
eğitim devanı rilmek suretiy1e ettiıiln1ektedir (bu sisten1de, belirli koşullar altında, trafikte pratik . yapma ci süıii c üye sınavdan önce öorcn b . Kuzey Irlanda, olanağı sağlaımıakta olup I ngilt e re B el ç ika F inlandiya ve İ s veç gibi bir çok ülkede halen
Adapazarı merkezli olarak toplam 7 50 denek üzerinde yapılan bir Anket çalışn1asından bahsedilecektir [5]. Den ekı e rd en 500 tanesi süıücü b elge lerini Sürücü Kurslarından alnuş, diğerlerj ise eski sistem uyannca Trafikten alınışlardır. Belge s i ni Sakarya ilinden alanlann oranı o/o87 ,6, diğer illerden alanlarm oranı ise %12,4 çıkmıştır. Ehliyetleri ni Sürücü Kurslarından alanlann ehliyet sınıflanna baktığımızda ise A sınıfı 8, B sınıfı 298, C sımfı 76, D s ını fı ll, E sınıfı 102, Diğer 5 kişi şeklindedir. Bunların 396 tanesi bel gel erin i birinci ha kla nn d a alırken 93 tanesi ikinci 27 tanesi üçüncü, 3 tanesi dö rdün cü 8 t anesi ise beşinci haklannda al nn şla rd ır .
ve
belge
geçıcı
�
,
uygulanmaktadır) l4]. ise çeşitli farklılıklar
Uygulanan eğitim ınetotlarıııda
Siınülatör kullann11ı, öğretic i başına eğitiın saatleri vs. gibi. düşen öğrenci s ay ıl an Eğiticilerde aranan hususlar bakurundan da farklılıklar
görülmektedir.
,
bulunınaktadır.
Doğal
olarak değiş ik
de
değerlendirilrnesi
verilen
,
eğitimierin
kriteriere
,
göre
ya p ı lına ktad u· [5].
yukanda bahsi edilen Stajyer Sürücülük u ygu larnas ı n ı n önenıini anlaına yönünden deneklere sonılan ''I(aza y a ptı ysan ı z ehliyetinizi aldıktan kaç yıl soın·a" soıusuna sürücülerin verdikleri cevapl ar ı n sayı ve yüzde dağ ı lı n1 la n Tablo 3 'de görülmektedir. Tabloda " E sk i ile sürücü belgelerini eski sistenıle, "Yeni" ile ise süıii cü okullarından alaniann cevaplan görülmektedir. Öncelikli olarak
(Jlkcler a r asın d a pratik sonuçlarının önen-ıli olac a ğını düşündüğün1üz önemli bir farklılık da stajyer sürücü uygulanıasıdıı. Ülkeınizi yakından ilgilenditmesi baknınndan Stajycr sürücülüğün
Avrupa Birliğindeki uygularnalarına bakacak olu rs a k; Sürücü Sınavını ba şar ı yla ge ç tikt en sonra sürücü adayına Stajyer Sürücü Belgesi verilnıektedir. Bu belge y a lnızc a sınırlı bir süre ıçin veril rnekte d ir . Bu süre içinde sürücü adayı yetkili kururnlar tarafından yakından izlenir. Eğer sürücü bu süre zarfında bir ya da birden fazla (ciddi) trafik kuralı ihlali yaparsa yenıd en eğitim almak zorunda k al ma kta hatta süıiicü belgesi d ahi geri alınabilmektedir. Staj s ü res i sonunda belg e otomatik olarak tam sürücü b e lgesi ile değiştirilmektedir. Stajyer sürücü belgesinin amacı yeni sü rücüle r i trafik güvenliğine yapac akla n katkıyı geliştirrnek ıçın trafikteki sonunluluklarını karşı layabilecek leri bir du yarlı l ığa ulaştınna.ktır[4].
"
Tab lo 3, e b akt ığı n1ı zda en büyük oranların ilk 3 yıllık zaman diliıninde ol duğunu görüyoruz. Oranlar, belgesini es ki sistemle alanlar için °/o35, 16 iken, sürücü kursuna giderek alan sürücüler için ise 0/o51.52 gibi büyük bir rakam. To planıd a ise %46.37. Ayrıca "Trafık kur alla rın ı ihlal eder ınisiniz?" sorusuna süıiicü belgesini eski s i s t e ınle alanlann °/o9.6>sı "evet"; %54'ü "biraz", %36.4 'ü ise "hayır" cev a b ı n ı verirken, süıücü kursuna giderek al an sürücülerin %10.2,si "evet", 0/o43.2'si ''biraz" ve �046.6 'sı "hayır" cevabını venniştir.
,
,
Sıajyer sürücü uygulaınası yapan bazı ülkelerdeki stajyer sürücülük süreleri ve g etiril e n sınırlandırnıalar Tablo 2 'de görülınektedir.
B urada
asıl
Sürücü
anıacnnız
Kurs la nnda
verilen eğitinıin verinıliliğinin değerlendirilmesi olduğunda n Sürücü B elgelerini Sürücü K ursların dan alan 500 deneğe konu üzerine sorulan sorular üzerinde duracak olurs ak ; ,
III. (JLKEMİZDEKi SÜRÜCÜ KURSLARlNDA VF:RİLEN EGİTİMİN VERİl\1LİLİGİNİ� D EGERLENDİR.ı'VIESİ
ayn ayrı derslere devam edip
İlk olarak 500 deneğe etlncdikleri
s orulınu tu
ş r.
Tablo 4' de
görüldüğü
kab ac a bir değerlendinneyle ankete katılan sfuücülerin
C, 'alışmanın bu kısn1ında ü lkenıizde sürücü k ursla rı nda
<.Yo25 'i
Yerilen eğitimin verünliliğini değerlendinı1ek nıaksadıyla
kurslarda verilen eği t üne hiç
tamanıen katılnuş,
katılmaımşlardır. o/o\.,J %15 'i ise kısmen katılrm ştı r .
Tablo 3 "Kaza yaptıysamz ehiiyetinı?i aldıktan ka� yı J �onra" sorusuna sürücülerin verdikleri cevapları n S3yı ve yüzde dağdımları
!
1-3
Sayı ıo ;ö
Tablo
4.
.J.
4·6
Eski 3?
Yeci
35,16
51.52
102
.tsk ı
25
27,47
Yeni
44
22,22
7-1 o Eski i Yeni 20
21 ,98
42
2 ı ,2 j
1 O dan çok
Eski
14
l5,39
Yeni lO 5,05
·-
Motor dersine devam et ti n i z nıi?
İlkv�rdıın dersine devam cttinız J
D1re.<. siyon eğiLinı1 aldınız 1111? _
nıi?
-
Evet
�/0
Biraz
318
63.6
50
268
53.6 -
280
56
312 - 62.4
221
96
80 88
Toplaın
Eski
"Derslere devanı ettiniL mi?" sorusuna sürücülerin verdikleri cevapların sayı
Traf'ik t!ersine devam ett1niz mi?
gibi
Yeni
91
198
100 ve
100
yüzde dağılımı
Hayır
%
Toplam
132
26.4
500
16
136
27.2
500
140
28
500
17 6
100
20
500
1%10 19.2
.
ı1
ı
ı
Sürücü Eğitimi Değerlend· --, O.Eidoğan, Y.Tamtür�
SAU Fen Bilimleri [nstıtüsü Dergisi
7 .C1lt, 2.Sayı (Temmuz
2003)
ehliyetin
Sürücülere kurs sonrası yapılan inıtihanda zorlandıkları dersler soıulduğunda
sırasıyla
ise,
221
(%47.4 )'si
(%44 2)'inin ,
'
33
(o/�6�6fünün
z orlandığı cevabı
ise
Dıreksjyon
sınavında
kişi) almadığını
maksadıyla
cevaphınn
bakıldığında ise;
s
,
Eh l iyetinizi
aldıktan
soıua
hangisi
Sürücü Kurslarıyla ilgili olarak ise
mu?"
yüzde
"Ülkemizde
sfııJ.ti: kurslan işlevini yerine getiriyor mu?" şeklinde bir so� sorulmuş, cevap olarak ise sürücüleri n 110 (%22) undar "Evet" , 272 (0/o54.4)'sinden "Biraz" ve ı�
sorusuna
(o/ü23. 6)' inde n "Hayır" cevabı al ınmıştır.
dağılımlanna
71 (o/ol4.2)'i ülkenıizde
Tablo 5 Trafik dcrsini takip edenlerin dersten yararlanma duru mun u gösteren sayı ve yüzde dağılımı · ·
Evet Sayı
-
Traı'ık i�:ıret levhalarını ve terimlerini öğreneb1ldiniz mi B u egi li n ıdc si zc süre yete rli geld i mi?
Yelerli derecede araç gereç (levha filn1...) var mıydı?
Trarik konusunda k endini z i yeterli 1-Toplam
hissediyor n1usunuz?
%
267
72.56
201
54.62
217
58.97
246
66.85
Biraz 82
.
118
95
105
Sayı
22.29
19
5.15
368
32.06
49
13.32
368
25. 82
56
15.21
368
28.54
17
4.61
368
%
SaYl
9.57
27.18
63.25
Toplam
Of<·
Sayı -
Hayır
·ı ablo 6. rvıotor dersini takip edenlerin dersten yararlanına durumunu gösteren sayı ve yüzde dağ11lmı Evet .
M,';\ ır
.....:.. L\ı..ı,;
r>a� :;aları ı� ı
ta rı·yor
mus unuz?
Bu hı lgi le:· l§ığmda hıç araç anzası gidercbildiniz nıi? süresı yeterli geldi m1?
�. Motnr konusunda kendinizi yeterli hissediyor musunuz? Top;�:nı
Biraz S�yı
174
lYo
47.80
181 187 208 166
Toplam
Sayı
%
129
35.44
61
16.76
49.72
107
29.40
76
20.88
51.37
84
93
25.55
57. ı 5
23.08
104
28.58 -
52
14.27
132
36.27
66
18.13
45.60
50.33
---
Haytr
o/o
Sayt
:.ırı:1 pcrıyodik ba'.;: ını ı nı yapabiliyor musunuz?
bğılinı
30.55
Sa)ll 364 364
364
364
364
19.12
Tab le; 7. ilkyardım dersini takip edenlerin dersten yararlanma dunırnunu gösteren sayı ve yüzde dağılım1
Sayı
-
-
d ımı n teınel amacını öğrenebi1d1niz mi? ilky:ır ..
Dcr� IL'u_ygulamah 1lkyardıın yaptınız mı?
Ald i ·2-ı n ız bu eğili ml e arh k ilkyardım yapabilir misiniz?
--
Eği ti n ı sürc:si yeterli geldi mi?
Ilkyard ı ın la ilgili kendi n izi yeterli hissediyor musunuz?
Biraz
Evet
249
_.._ ._ _
Topl:ı ın
% 69.1 7
-
Sayı
99-
o/o
Hayır
Sayı
Ofo
Toplam
Sayı
27.50
12
3.33
360
188
52.23
101
28.05
71
19.72
360
132
36.66
175
48.62
53
14�72
360
149
41.39
144
40.00
18.61
360
189
52.50
13.34
360
123
. -
34.1 ô
48
39 .3 3
46.73
--
67
13.94
fabb 8. Djrcksiyorı eğitimi al anl arı n dersten yararlanma dunınıunu gösteren sayı ve yü zde d ağı l ı m ı .----
S ri i"Pia uygun s a atle
Say1
çahşnıa yaptınız mı?
Dıreksiyon eğitim parkında çalıştınız m1? Ak��ını (f a rlar açık) çalışma yaptınız rnı? Eğ::ııı� sCresı yeterli geldi nıi? Süri·�t- Li�.:.le ilg.li kend:niz: yeteriı hissediyor nıLsunuz?
TO'ibt.ı
5!0=
"zaten iyi bir süıücüydün1" seçeneklerini işaretleınişleEdİr
%83.6 ile "evet" ve
ve
ürücüleri n
''
öğre,... _ ..,..,.at .,. ·
..
alınıyor
sayı
ııniş tir.
·
Bu s orulara nıüreakip o l ara k sonılan "Sizce ehliyet ve rdikl eri
ve
%12.4 (62 ki�i} �'azm olsa trafikte araç kul1anıyordum", %39.2 (196 "kendimi yeterli hissediyordum", ve %38.6 (193 kişi rs�
% 16.4 "hayır" de rniştir.
e d il erek
.•
o/o9.8 (49 kişi) "yeterli değildim",
belirtmiştir.
miydiniz?'' sorus:.u1J süıiicüler,
hak
edi lei ek
hak
uygundur?"şeklinde bir soru sorulmuş. Cevap olarak ise
"Komisyonda siz olsaydınız kendinize geçer not verir
ülkemizde
alındığını
Süıücülerin ehliyet aldıklarındaki düşüncelerini
::d ı nmıştır.
Yapılan sınavlarda yardını alıp almadıklan sorulduğunda da 71 (%14,2) kişi yardun aldığını diğerleri ise (0/o85,8429
düşünürken� ı_ alınmadığını beliıtıniştir 9_
edilerek
(o/o38.4)'si ise biraz cevabım
İlkyardın1, 183 (%3 6, 6) ü nün Motor_ 63 (%12,6)'ünün
Trafık,
hak
Evet
%
2 22
Suyt
285
71.25
71
265
66.25
53
17 8
44.50
49
229
57.25
112
308
77.00
78
63.25
-
Biraz
%
ı 7.75
1 3 . 25 12.25
28.00 19.50
18.1 5
Hayn
Sayı 44
o/o
] 1.00
Toplam Sayt
400
82
20.50
400
173
4 3 25 .
400
59
14.75
400
14
3.50
400
18.60
1
SAL Fen Bilimleıi Enstitüsü Dergisi
7.Ci�l. 2
Sürücü Eğitimi Değerlendi.-mesi O.Eidoğan, Y.Taıntürk,
Sayı (Teınmu1. 2003)
ve Direksiyon eğitiminde olumlu görüş bildirenler %63 gibi iken M otor ve İlkyardın1da %45-50 sevi yesinde kalımşnr. Geri kalanlar ise ya kısmen hiç yararlanmadıklannı yararlandıklarııu ya da beliıtınişlerdir.
er i len eğitimin yararlı olup olnıadığını an lan1ak iç i n kısrni de olsa derslere katılanlara sonılan soru l a rdır. S ırasıyla Trafik, �1otor, İ lkya rd ını, ve Din�ksiyon eğ i6 nıle ri için sorulan sorulara verilen cevaplar rr..ıblo 4, 6, 7' ve 8 'de görülınektedir. Bundan soru·aki so r nlar
ise,
A.Uzun
v
SO�UÇLAR
ise
Trafik
Bu
v
e r ilere bakılarak
kaz alard alG payının azaltılmasuıda ise cğitirn ve d en etirnin öneıni büyüktür. ( lkenılzde ilko kul d an itibaren verilmeye başlanan tra fik eğitiıni, özell ikle Sürücü Delgesi a ln1a k isteyenler için
yapılabilecek değerlendim1eler ı ş ığın da sürücü okullar ın da verilen eğitinıin ve mevcut uy gulama lar ın eksiklikler taş ı dığı görülmektedir. Ancak uygulamalar d an bu durum siste1nden ziyade kaynaklann1aktadır. Sonuç ol arak, i lgililerin konu üzerine alacağı acil ve ciddi tedbirler, trafik kaza larıyla her yıl uğr adığııruz ve sonuçlan çok ağ ır olan maddi ve ma nevi zararlnrırmzın azalbln1ası. i ç in büyük bir önem
ayrı bır okul eğitinu şeklinde uygulann1aktadır.
taşınıaktadır.
IV.
Trafiğin ana un s url a nndan olan insan, kazalara sebe bi yet vernıe
ba kı mın dn ıı en büyük
taşunaktadır
uyg u lanıa
so rumlul uğu
üzerinde
İnsanın
[9 J.
ç.ok
dünynda
sayıdaki
Benzer de ülkede
S i s kın benzer olmakla beraber uygulama ş e killeri ve veri nı1 iliği ise son derece değişkendir. Bu
KAYNAKLAR
görülnıektedir.
ba ğl am da
sisten�in
uygulanabilirllliği
ve
ll]
v er iınliliği
n anket
ve ıile
ç a l ı ş ınası
.
ı.;onuç lan na bakacak ol u rs ak :
. .
bir çok ülkede
u ygu l anan
Staj yer sürücülük uygul��· nas nnn ülkenıiz için de kazaları önlcıne yolwıda önemli bir uygulanı.a olabil eceğini Tablo 3 'e baktığınıtzda görebi1n1ekteyiz. Özel l ikle Sürücü K urslarınd m 1 ehliyet alıp ankete katılanların 2/5 'i ka:;a yapmış, ve bıınların da o/o51 'i ehliyet aldıklarını n ilk 3 y ı l ında kaza yapnuşlardır. Yine denek ie rin yarıs ın d an fazlası trafik k u r allarını ihlal ettiklerini belirtnıiş lerdi r . nt ı sonuc; lar genel olarak "Denetim"in, ö?cl olarak ise HS t:·ıj yer Süriicülük" gibi bir u ygula nıaıun Önccbkli
olarak
1992
[2] .... , �'Trafik k azala rı ve Önlemnesi", TSE Tüketi c i Bülteni, Yd 1 O, Sayı 1 18, Mayı s 1998 [3] . .. ) "MTSK'da Uygulanınası Gerekli Usul ve Esaslar", :viEB., Ankara, 1995 [4] . , "Guide on D r iver Ljcensing'', Conunission of E u ropean Con1n1unities, 1999 [ 5] Tür ko ğ lu A., Tür kiye ve Dünyad a Trafik/Sürücü Eğitimi Analizi Yüksek Lisans Tezi, SAÜ Fen Bil. Ens., H az ir an 2002
�
ışığ1nda,
Hu n1an Factors in
"
En gi neerin g and Design", McGraw Hill,
açısından trafik ort0ınınııı olduğu kadar, verilen eğitimin de denetlenmesi bii\ ük önem arz etmektedir. Bu değerlendinıı,:kr
S anders M. S., McCorınick E.J.,
,
.
';
",
l6]
..
. . , ''29 18 Say llı Karayollan Trafik Kanunu", KGM,
19 83 Mattsson
Ankara,•
[7]
Il.,
'�Education
Prograıns
for
Driver
Sweden", Swerood-Traffıc Safety Project, Ank ara Revised on 17 A ugu st 1998 EGM [8] . . . , "Türkiye ve Dün ya da Sürücü E ğitimi Trafik Hizınet1eri Daire Başk., Ankara, 2000 [9] 'Türkoğlu A., Eldoğan 0., Tiafik K 1za J arında İnsanFaktörü , SAC Fen Bilinıleri Enstıtüsü De rgisi
Instnıc tors and Examiners in ,
",
.
öncınini göstern1ektcdir.
"
Kurslarda
verilen
eğitiın
y ö nünden
kur<) iyerlerin ort� 1 aına '1�125 'j kursa tanı dev an ı eden k r
.Cğıtim
dönen-D
kursiyerlerin
hiç
öncelikli
olarak
,,
Eylül 2002
de venı etn1czken,
0/o60 g ib ı bir değe rde kaln 1 ışt ı r. sonunda yap1lan in1tihanlarda ise ..
ı ncak
yzkhı�ık
0lol5'i
yardım
aldığtnı
be yan
1 ·.dnn, sı nav ı yapanın kendileri olması duru munda kendiL:rine geçe r not v e rn ıe yece klerin i ifade ctn1iştir. Daha çarp ı cı olanı jse a nk et e katılanları ancak ��o 14 ·ü ülkemizde ehliy etin hak edjlerek a l ınd ığ ı nı yan ya yak ını ediln1eden ab nd ığ m ı ise hak duşüruı1ektedir. S ii rücü k ursları nı n işlevlerinj yerine getirip getirmedi k 1 cri hususunda da genel kan ı olunısuz olarak gözükıneL'cdir. \!erilen eğitiınl e ilgi li bütün bu oluınsuzluklara r•ı-; ·ıen ise süıiic ül er %78'i kendilerini etnıiş, yine bir
cı
>
ehliyet aldıklarııh�:,
yeterli ve
iyi
bir sürücü ol a rak
g ö nnek t eler .
Bu c�u nuTı üzerinde ayrıca düşünülmesi gere ken bir hu s u s ol n rak k ar şın u za çıkmaktadır. Kurslara tan1an1cıı ya
da k ı s ınen devan1 edenlerin
v er
i l en
eğit in 1de n yara ı ��ır! ıp yararlanmad1klarına baktığınıızda
223
,
Tek Kat Ekranın Eşdeğer Devre Modeli Benzetimi ile Ekran
SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi
Verimliliğinin Karşılaşhrdmı
7.Ciltı 2.Sayı (Temmuz 2003)
Ö.Polat, S.Çömlekçi, Ş.Özen,
A.Y.Teşneli
TEK KAT E KRANlN EŞDEGER DEV-RE MODELİ BENZETİMİ İLE EKRAN VERİMLİLiGİNİN KARŞILAŞTIRILl\tiASI Övünç POLAT, Selçuk ÇÖI\1LEKÇİ, Şükrü ÖZEN, Ahmet Y. TEŞNELİ Ozet
sistemleri, ve cihaziarı Elektronik elektromanyetik(EI1 \ ) girişime karşı koruınanın ana nıetotlarından birisi ekranlamadır. Bu çalışnıada farklı ınalzernelerin kullanıldığı tck kat ekran modelleri için nümerik metot ve eşdeğer devre modeli ile çözüm yapıhnıştıı-. Ekranlama veriminin frekansla ve ekranın kaynaktan olan mesafesiyle değişimi grafiksel olarak verilmiştir. Bu modellerdeki yansıma, zayıflama ve iç yansıma kayıplarının değerleri hesaplanmıştır. ••
z
m
JWJ.i .
=
(l)
(5
Bu çal ışmada t kalınlıkt a cr iletken l iğinde, Er d ielelctrik katsayısında ve ı..Lr m a n yetik geçirgenliğindeki bir tabaka veya ekran engel problemini ele alalım. Problemde açısal frekansı w olan bir elektroma ny etik d alga ekrana ç arpnıa ktad ır Tabakaya çarpan dalganın bir kıstm yansırken geri kalan kısmı da geçer. Kaynaktan gelen EM dalganın ekr a n eınpedansı ve geldiği ortamdaki dalga enıpe dansı arasındaki uyumsuzluk ned eniyle: düşük empeclansJı ekran yüzeyinden bir kısnn yansımaktadıı-. Ekran i çi ndeki kısmi zayıflamadan soma g er iye kalan kısım iletilir . [2] ,
,
.
,
Allahtar Kefilneler
Ekranlama Veriıni� Eşdeğer Devre Modeli, EM Ekran :
Ekranın
#
Abstrllct: One of the main ınethods is shielding in
order to protect electronic equipments and systems In this from electronıagnetic(EM) interference. study, both nurnerical solution and equivalent circuit model solution have been acquired for single shield models 'vitlı using different materials. Variations of .shielding effectivcness vs frequency and vs distances fronı sources has been given graphically to compare the results. In these models, reflection, attenuation, and internal retleetion losses were calculated. Key
Words:
,
Elektrik alan olarak,
için taru1nlanan
ekranl ama
verimi desibel
E. EV= 201og ' Er
(2)
gelen d alganın elektrik alan şidd eti Et ise tabakadan geçen dal g anın elearik alan ş iddetini g österir. şeklindedir.
Burada Ei,
,
Slıielding Effectiveness, Equiavalent circuit for screen, EM Shield
Ekranlama verimi
I. EKRANLAI\1A VERİMİ HESABI
olarak;
alıcı ve vericj arasında, elektronıanyetik da lgan ı n ile ri edi ği yo la n1etal bir bariyer yerl eş tiıme Ekranlanıa;
işlemidir. Metal bariyerin karakteristik eınpe dansı
şu
manyetik a l an cinsinden de desib.:- �
E 11r = 2 o log H1. H,
şekilde hesaplarunaktadır.( 1] olarak
ifade
edilebilir
(3) Burada
n1anyetik alan şiddeti, Ht ise .
Hi,
gel en
dalganın
tabakadan geçen dalganın
manyetik alan ş id d etini gösterir.
Ö.Polat, S.Çömlekçi, Süleyman Fakültesi,
ve
Elektronik
Den1irel Üniversitesi Mühen.M1m.
Haberleşme
Müh..
Bö1.,
Isparta,
�)\'tı.1.lt;PUL!.f mıııf\)U_Lu�Ju.tT, sconı(�i mnıf.sdtı.cdu.tr Ş Ö7 en ; Akdeniz Üniversitesi. Tekmk Bilim1er Yüksek Okulu.
.
nıo/\.n{?.?;-ı k�ı:n ız. cd u .tr A.Y. Tc�neli; Sakar ya Üniversitesi Mühendislik Fakültesi, Elek'tı·ik El�J...tronık t\·lüh. Bö l ü mü Adapazan, ;-ı���ııeli1i�sq_l\:aıy�.:cçi1JJl Antalya,
�u k
,
ve
Bir ınetal yüzeye çarpaıı elektromanyetik
dalganın bir kısmı iletken yüzey den yansır, ve bir kısmı da iletken içinde yutulur. Bu son etki absorbsiyon veya penetrasyon kaybı olarak da adlandırılır. Aynı zamanda elektrik veya
nıanyetik alan, ve uzak ve yakın alan için bu etki ayındır. Bununla bi r l i kte yansıma kaybı al anın tipine ve dalga
Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 7 .Cı lt, 2.Say1 (Temmuz 2003)
Tek Kat Ekranın Eşdeğer Devre .l\1odeli Benzetimi ile Ekran
SAU
VedmJiliğinin Karşılaştarılmasa
Ö.Polat, S.Çömlekçi, Ş.Özcn, A.Y .Tcşncli
en1pedansına bağlıdır. Zayıflama kaybı küçük olduğunda ekran yüzeyleri arasında çoklu yansımalar oluşmaktadır. Buna göre
top lam
toplamı
etkinliği(EV)
kaybı ve
iç yansıma biçinıinde ifade e dll ebili r. [3]
zayıflanıa
kaybı,
ekranlama
Ancak
kay ıplarıru n
<</v0/2n
r
alanda) elektrik
yansıma
EV=A+R+M
edilir.
durumunda
olrnas1
alan ve manyetik
alan kaynağı için dalga
enıpedansları şu şekilde tanım lanmaktadır,
(lO)
(4)
(ll)
Burada; yutuln1a kaybı(A), y ansıma kaybı(R) ve ince ekranlardaki ç o klu yansıma
desibe I dir.
k ayıplan(M ) olup
birimler t
VERİMİHESABI
A
Tek katlı bir ekrana gelen elektromanyetik dalga için, elektriksel
par a m e trele ri
şu
şekilde
kalınlığı ndaki
de
8.686a.t
==
-
\ll etal iç i n deki yayılım sabiti:
(1 + j)
(u+ 1)
J_,
l evhas ının
(5)
topl an1
lt:?
2
etki nl iği 9,
ekranlaına
12
uzunluğuna
(7)
'
yansın1a kaybı
eşit
d ü ş ünülerek
�ı,
E,
cr
sistemler
birbiı·jne
sabitlerinden
t en1e l
düşünülınektedir. [4]
boyu ve faz hızı,
r
(8)
v=c
ise Eşitlik(9)
edılır.
ile verildiği şekilde ifade
t
Alru�ı�::====JC===r----
Kaynağı
-20 log10 T
=
ı l u I I 20 log10 4lvl
(dB)
Ekran
(9) ı
Burada T ekran
boyunca iletim katsayıs1, V ise dalganın ortanun e m pedans ı ve ekran ınateryalinin oranıdır
arası mesafenin (r),
13
(U= JL0
�J...0/2rc
/ Z111 ).
Zo
kompleks karakteristik empedansı a(zayıflama) ve � (faz) katsayılan hesaplanır. Hattın, d alga empedansı (Zw) il e aynt eınpedans değerine sahip biJ e n 1p e dans la s on1andınldığı düşünülmek tedir. İletken levhaya doğru dalganın yayılım hızının düşük oln1�sı nedeniyle ekranın her iki yanında aynı dalga enıpedansı ol duğu da
112
ekran içi nd eki da lg a
enıpedansının
ve
..
==
geldiği
( 13)
(dB)
Eşdeğer modelde, l evh a nın kalınl ığı(t), iletim hattının
(6)
2
_::
.J
) 7if;.,cr
111.1 Tek Kat Ekran Eşdeğer Devresi
deri ka lınlığ1,
R
e
+J
III. EŞDEGER DEVRE MODEI..�İ
benzetilmektedir.
/)
ı
-2t ( 1
d enkl eml eıi nin toplamı alınarak hesaplanabilir.
zayıflama sabiti,
a==
_(u-- 1)2
olarak ifade edilebilir. Düzlem dalga için tek bir ekran
112
ıtVt-L a ' o
(12)
(dB)
l
M _�O] oglo
tanımlanabilmektedir [2];
r==
bir ekranı geçen dalga d aki zayıflama
kaybı ( A ) ve çoklu yansıma kay b ı ( }yf ) için;
JI. TEK KAT EKRAN İÇİN EKRANLM1A
metalin
(yakın
Zw
Zo
Eo -=
Kaynak-ekran
Kablo
ı
Es
Koaxiel Er
-=i... ..-
--
Zw
l '-
de ğ e ri nd e n daha büyük
olması d ununun da (uzak alan bölgesinde) dal gaın n ge ld1ği ortanun em peda nsı (ııo) 120n d eğerine eşit olduğu k abu l
Şekil
225
1.
Tek kat ekranı n eşdeğer devre model i
7.Cilt, 2.Say1 (Temmuz 2003)
Ö.Polat, S.Çömlekçi, Ş.Özen, A.Y.Teşneli
Şekil 1 'de sınusız bir metal l evha için iletim hattının eşdeğer devre n1odeli gösterilıniştir. Zw kaynak empedansı; uygulanan frekansa, kaynak tan olan nıesa feye ve kaynağın tipine bağlıdır.
biçiminde hesaplanabilir. Yukarıdaki denklemler ekranın
toplam zayıflama kaybını v eın1ek te dir. Bazı duıurnlarda zayıflama ve yansıma k ayb ı ayrı ayrı göz önüne alımnalıdır.
Z0, Zr(Zw) ve y(a+j�) değerleri J.l, E, cr ve f d eğerler ine bağlıdır. Hat sonuna gönderilen voltaj şu şekilde hesaplanabiln1ektedir;
Yansıma kaybı; kaynak ve hat ernpedansı arasındaki arasındaki empedansı veya dalga ile ekran uyumsuzluktan m eyda na gelmektedir Zayıflama kaybı ise ekrandaki vey a hattaki omik kayıplardan dolay ıdır, ve şu şekilde hesaplan ır; .
(14)
Zayıflama kaybı
ve hattın giriş empedansı, z.ın
=
z
o
Zr +Z0
zo + z r
Eşdeğer Devre Modeli Benzetimi ile Ekran Verimliliğinin Karşılaştırılması
Tek Kat Ekramn
SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi
tanh]'t
20log10
-
�-aı}
(18)
Yans1ma kaybı ise; toplam kayıptan, zayıflama kaybının çı kanlmas ı yla elde edüir. Ekran ya kı nındaki manyetik alanlar için ne gatif yansana kayıpları bu çıkanna işlenlinden kaynaklanmaktadrr. Zw<Z0 ve zayıflama kayıpları yiiksek iken bu etki ortaya çıkmaktadır.
(15)
tanh yt
=
hesaplanır. Zw emp ed ans h bir kaynaktan beslenen hattın uyuınsuzluk kaybı Denklem(16) da
Bu koşullar altında Zın---zo dır. Ş ekil 1 deki devreye göre. g irişteki hatta gerilim 0,5E0 dan büyük iken Zv,.<l0 olmaktadır. Benzer bir durum hattın sonunda ortaya ç ıkmaktadır [4]
biçiminde
'
verilmiştir.
.
IV. SONUÇLAR
( 16)
z �, + z in
Şekil 2 'de tek kat bakır ekran için farklı kaynak türleri
Bu suretle dB olarak ekran boyunca sinyaldeki kayıp ;
=-
'"l = -k
Q J og ı cı
201og ıo
·�
Eo
x
için
Er Es
frekansla
verimin
değişimi
--
(17)
l
Z iu
Z +Z
Es
ve ekranın kaynaktan olan uzaklığımn farklı değerleri
x -------ı ,,,
cosh rt + zo sin h yt zr
300
-
,
---
-..
---
.• -----�.--------� � �
------
('
f // 1
250�---------------------------------------------------- 1
ın·
-o
....._.
.
E
03 > ,. \. V E ro
-ı 2�0 1- �· :--=--.,_,- - - - -- - ---- - - - - - - - - - - - - - - ----- ------ - - - - - - - - - j' ; ...- / ------ EieK1nk al�n 150
__
-
-
-.. ·-...._. r=O. 1 nı .._ - - - - .... - -�"""'� -- - - - - -
/
-
� ....._ � - - - -- ·�.
Elektrik
J ı- - - 1 ro -
-
-
alari'--·-. -
..._.
-
-
r=·t Om '"'·,�._ --.....
-
-
-
-..._
- -
- - - -
-
D uz .. 1 e rn d a 1 ga r= 1 0 mı ::. �L ı:.n �-- - ------- - - ... ::;::.,.,.,.. tv1 an y et ik a 1 �....-_.,... ... � ..
---- --�.._
- - - - - - - - - - - - - - - -:.,.7"�,
......,. - - - - - - - ,- �<� -� ,- . _
....___
.,. •
'-
--
_ ...,.
1-::-:::--��-- · � --__ -� -__: - ....: · _ -::=. ..r:; - _
c ro ....
Lli
O ..._:,;,.....--'- --
-50 ı-c-::--
-.._
--·-·---=--.--�-
-- - - -
..
-
�-
.
·-... __
- -
- - --
-
� ......
-
--
��
-
...- ... _ � ·-.
------- ---
/
/
"''
-
-
�
�·
-
-
-
-
-
.,
/
-100 ı__ 1C2
-
-
__ _
Şek11
-
-·
,/ /
_, ;-;.__ ---
1 04
8 10
106
Frekan� (Hz)
/
-
,/
----- --- - "'
-... . ,... __ __. .... ..
-
-''-:-----L:-·----.ı__ •
1
.ı.__ •
______
1010
.
.tt
_ .- · --
-
/
1 L- - - -t··
-.;: � -
--
""' --......
-
1
,.
- - �
.- --·"'_....-· Manyetik alan · - -------- ------- - --------- - - - - - --- ---
..
..-_,..
� -..._,.
---�...----·
..�
'•
..... .... ,..:7� ----
....-··
,...,._,.,..,. -·""'
/
- · - - -,L-- /
""""'
....,. ... .. .... �·
-
..•
_:;.,:-;;:....-'r=1:f fr"r-ı- - --
-
�� .,....,..,. ..
_,.
....-,.,. ..-
,
- - - - - - - �-:::-
- ...... - - - - - - - - - ....-::: .. : .... - -:::-�-
. _ -..
-"'
-
_,.,.-�·
,..,..
,..,...
_..,...,.-·-
-...,._.._
_ ...
1
//_..
...._ ...
-
-
-
---
-
_j
_ __
2. 1 �m kalınlığındaki bakır ekraıı için ekranlama verirninin frekansJa değişimi
226
gösterilmiştir.[5]
7 Cilt,
Eşdeğer Devre
Tek Kat Ekranın
SA U Fen Bi li m leri Enstitüsü Dergisi
2.Sayı (Temmuz 2003)
Modeli Beıuetimi
ile Ekran
Verimliliğinin Karşılaştınhnası
Ö.Polat, S.Çömlekçi,
Ş. Özen, A. V. Teşneli
Tablo ı. Manyetik alan kaynağı için; farkh rr:atcıyallerin ekranlama veriminin
frekansla değışim değerleri
Bakır (1 ı-ım)
J..Un)
Alünıinyum ( 1
frekans
R(dB)
A(dB)
M(dBj
EV(dB)
R(dB)
A(dB)
M( dB)
EV(dB)
lkHz
44.6
o
-57
-12.7
42 4
o
-59.5
-ı 7
5.1.6
o
-47
7.23
52.4
0.01
-49.5
2.9
64.6
o
-37
27.22
62.4
0.03
39 5
22.9
74.6
0.1
-27
47.22
72.4
o. ı o
-29.6
42.9
84.6
0.4
-17
67.22
82.4
0.32
62.9
86
:9 8 ..
87.22
92.4
1.02
l OkHz
-
lOOkHz
lMHz
10MHz
IOOMHz
94.6
lG f-Iz
104
1.3
-
.
1
ı 3. ı
ı ı4
-
.
.
-ı 0.5
82.9
107.2
102
3.24
-2.76
103
127.5
1 12
ı 0.2
O.SR
123
�-
lOGHz
.
--
1
-1.5
4.1
-
0.4
-
anlaşılmaktadır ki;
Grafikten
kaynaktan
Tablo 1 'de elde edilen değerl e r e göre
uzaklaştıkça
elektrik alan ici n ekran1anıa verimi belirli bir frekans •
değerine kadar azalnıakta, manyetik alan kaynağ1 için ise
!.Manyetik alan kaynağı için bakır aynı
kaynaktan
alünıinyuından
uzaklaştıkça
ekranlanıa
yüksek frekans
art1naktadır. Çok
frek ans la
verimi
,
değerlerinde, her iki
ekra n
l aına verimi değerine yaklaşmakta ve verinı
artmakta
kalınlıktaki değer1eri
durumu
için,
frekan sl a
de ğ işin ı
kayıplannın
kaybı, A:Zayıflama kaybı, M:Çoklu yansıma kaybı, EV:
ekran
bir girişime neden olmaktadn·.
verin1den çok,
Ekranlama verimidir.
250 200
bakir ekrarı-devre modeli
m
�-------�· --------�- -----�--�
......
... _,
----- - - ------ -
..
·"..
-
- ---------
...."-.. . ....... . ....... ·'-- ·,J: ı e kt n k a 1-arr--..
- - - ---- -
- - - -------- - --- -
-
- - -
·-
,
.......
m
'U
..-::- 150 [
- _....,..
-
-
(lJ
�
-
-
-
-
-
r- 1 0;:.;.... ,,
r=O 1 m
��- - -
-
'
·-,.,..
.
100
-- -
-
-
-- -
-
-- - -
Düz!ern dalga
w
50
-
n�.--·_,..··
''""....
-
r= : O
,/
-
"'·"-
......
...... .......- -
-
-
-
-
-
•· .... .
-
-
-
-
-
.,_..... -
-
�....,..
... ·""'
,!''
.1! -
�.
_ ...
:�·=-.
......
.
,...... ...-fVf�n·,-etik a . �t-l/ - ---
:
--
-
�---·-r=O 1 m
-
.,..
: .:
-
3.
Eşdeğer devre
-
-
....
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
/
/
- .�
(
/
1
- - ---
-......
-
-
- -
-
-
--
-
.
1
r
__.:...,
- -
- -
,/
__ .r __
)::�:33
/
..,., .,..
- -- -
-
-
--
- - -
-
-
-
-
-
-
-- -- - - -
--
-� --
--
ı
---
-- -
<
Şekil
-
·--
_./ �_,.,. __,.··"'---
0 2 10
-
. ,ı
--.....
./
��._.,"" _,, -
-
_
--
- - - - - - - - - - - - - - _.:::. ,...
-
ı
.
......
- --
- --
-
"\..
.
-
-
. ..
...,_
� c
-
�,
w
r::
-
''·..., '
.....
�
,
..
- - - -
ıl
1
....
,......
etkisi
3 .Düşük frekanslarda ( ö rn eğin 1 ki-Iz) ise iç yaıısıma kayıplarının negatif etkisinin yüksek olmasından dolayı,
1 'de verilmiştir. Bıu·ada R:Yansıma
1e-G
negatif
frekansla ekranlama veri mi
Dolayısıyla
a ıtrnaktadır.
a:yııı
materyallerü1,
veri nlinin
ekranlama
Tablo
farklı
yansuna
iç
ve
azalmaktadır.
Kaynak ilc ekran arası mesafe I n1 ve kaynağın manyetik olması
verimi
2.Frekans yükseldikçe, yansıma ve zayıflama kayıplan
artnıaktadır.
alan
ekranlama
sağlamaktadır.
kaynak tipi için ekranlama verimi, düzlenı d alga için
olan
fazla
daha
kahnlıktaki
10°
Frekans
(Hz)
� o ı
modeli ile, 1 pm kalmlığındaki bakır elnan için ekranlama venrninin frekans1a değışiını
227
Tek Kat Ekı·anın
SA U ren Bilimleri Enstitüsü Dergisi
7 .Ci lt, 2.Sa}'1 (Temmuz 2003)
Eşdeğer Devre :\1odeli
Benzetimi ile Bknn
Verimliliğinin KarşaJaştınlm Ö.Polat, S.ÇömJekçi, Ş.Özen, A.Y.Teşnfli
3 de tek kat bakır ekran için d e v re n1odeli çözüınü yapılarak; farklı kaynak türleri ve ekr an ı n kaynaktan o lan uzaklığının faı ldı değerleri ıçın ekranlama verirrrinin fr ekans l a değişirrı.j göstcrilnıiştir. Tablo 2 �de
KAYNAKLAR
ve ekramn kaynaktan u zaklığı
[2] I<o da li , V.P., 1998. Enginee r ing Electromagnetic Measurement Coınpatibility Principles, and Teclınologies. IEEE Press, 367s. New York
Şekil
'
eşdeğer devre ınodclinde, 1 ımı kalınlığında farklı
kaynak
tipleri
verimi
için
1
m
olnı ası
yansnna,
değerle ri n in
[1] Ott, H.W.,
dun.ıınu için,
ve
frekansla değişim değerleri verilınektedir. Bu hesaplanan değerlere göre, Elektrik alan için ekranlama verinı.i belirli bir frckansa
ekranlama
kadar azalmakta,
daha
[3]
aynı verüne ulaşmaktadır. M an y etik alan için ise frek ansla hem yansıma kaybı hem de zayıflan1a kaybı arttığından, ekranlan1a verinı.i ar tmak ta ve belirli bi r frekans değeri nd en sonra düzlem dalga ile aynı olmaktadır. Bu so nuçl ar nümerik nıetot ile elde edilen sonuçlarla uyum göstennektedir. Sadece nüme ri k ınetot ile yapılan çözümde el e k trik ve manyetik alan kaynağı için veriınin, dü7len1 dalganın ekranlanıa ver imin e devre
mod
el inde k i
Ancak
eşdeğer
iç
yansıma
[4]
(1) :'3 � oo --
E
::5� ..... C) >-.S:: c cı:s -
c:o(d �,:L. .ı-
'"" -
� ..... Q) Q u.: c; �
(dB)
Frekans
R
1 kHz
80.77
0.004
1 MHz
80.64
0.13
ı <'1Hz
76.6
J kHz
0.21
1 GIIz
76.6
10 GHz
47 .2
10 GHz
68.5
l Mllz
: Gl Iz
10 GHL
4.15
1 3 .14
68 5
1 l\IJ 1 Iz
1 kHz
A(dB)
ı 174.34
-
! 114.21-
ı
76.6
68.5
0.004
81.7
47 .3
13.] 4
81.7
4.15
0.004 0.13
4.15
13 14
80.7 .5
Boğaziçi
Yöntemleri.
The Engineer's EMC \Vork Oxford.
K atmanl ı
Ö., Çok
,
Isparta
[6] Şeker, S., Çerezci, 0., 1994. Elektromanyetik D algal ar ve Mühendislik Uygulamaları. Boğaziçı Üniversitesi Yayınları, 300s. İstanbul.
•.
0.22
O. 13
Polat
2003,
80.77 80.7
Çevremizdeki
No:607, 436s. İstanbul.
1992.
,
EV(dB)
80.77
1997.
,
Eşdeğer devre modeli ile ekranlama veriminin, kaynak tipj ve frekansa bağh olarak değişimi
Kaynak tipi
�iddleton, J.,
0.,
Yapıların Ekranlama Etk in liğ inin İncelennıesi, Yüksek Lisans Tezi Süleyman Denıirel Üniversit esj Fen Bilimleri E ns titüsü Ocak. [5]
,
-
Konınma
Book, 1'\uffield Press, 131s.
kayıplannın negatif e tki si nin olnıadığı göz önüne a lındığ ın da di.işük frekanslarda> eşdeğer devre rnod e li ile nün1erik metot fa rklıhk göstermcktedir.[5] Tablo 2.
ve
Ç e rezc i ,
Üniversitesi Yayınlan
dalga ile
daha yüksektir. sonuçlara göre
S.,
Radyasyon
yüksek frekanslarda ise düzlem
yaklaştığı frekans değeri
Şeker,
Reduction Techniques Jn
A Wiley-Interscience Publication,
Electronic Systen1S. 419s. New York.
bakır ekran
z ayı11ama
1988. Noi s e
i
174.35
114.34 80.85 81.7
228
Ticari Uçaklarda iklimlcndirme Sistemi
SAC Fen Bil1mleri Enstıtüsü Dergisi 7 .C'1 ltı 2.Sayt
K.Çakır, �l.Öcal,
(Temmuz 2003)
TİCARİ ·uçAKLARDA
İKLİMLENDİRME SİSTEMİ VE
Kemal Çi\KIR, Murat
Özet
-
Uçaklarda
iklimlendirme
sistemleri,
hava
taşımacılığında
konfor kavramına etki eden basınç ,
sıcaklık , nem
,
hava ıniktarı gibi parametrelerin
havacılık otoriteleri tarafından istenilen se\tiyelerde •
tutmak içiıı dizayn edilmişlerdir. Yüksek
irtifalar
uçuş
seçildiğİnden
yüksekliği
ve
taşır. Bu faktörlerin iyileştirilmesi yolcuya rahat ve huzurlu bir seyahat imkanı sağladığı gibi gökyüzünde
yaşanu sürdürnıenin de şartıdır. �·alışmada
uçak
klin1a
sistemi
.,
paket
klinuı
üniteleri ve uçak klima sisteminin alt sistemleri olan su:aldık
kontrol,
sistenıleri
hava
incelenmiş
dağıtn1a ve
ve
uçak
basınçlandırm�l
için
enerji
dengesi
.�1nalıtar Kelbtteler- Uçak, Kliına sisteıni, Konfor -
Air conditioning systems are desigııed to
kcep the coınfort parameters that is desired lirnits by
.
J t:\._ı\ ( Joint ,\ viation Authority) __
the
high
altitudes
are
chosen
for
air
transport.
In this study air condifioning systen1, packets unifs
and bottoın systems of air conditioning systeıns were exanıined.
These bottoın
systems
are temperature
control systenı, pressuring system and air blow ing svstenı.
ÖCAL, İ mdat TAYM.AZ
I.
Key \Vords- Aircraft, Air conditioning, Coınfort
1.1. Basınç ve Yükseklik
Yükseklere çıkıldıkça oksij en
transferinin miktarı düşer. 3 000 m. yükseklikten s om a 02 azlı ğı ken dini göstenneye b aşl ar . Bjr insan norn1alde alnuş olduğu hav anın sadece :X ünü al ab ili r. O halde u çak i ç er is i nde deniz seviyesi şartlarına eşit bir ortanı ol uşturulınalıdu . Buda kabin y ü ksekli ğ i kavram1nı doğurur. Havacılıkta kabin yüksekliğini düşürnıenin iki yöntenli vardır ; yeterli nil k tarda 02 sağ lanma sı ve hava basıncının yükseltilnıesi. Bu noktada kabin basınçlandırıln1ası sözkonusu olur. Bunun anlamı uçağın bir balon gibi şişirilnıes1dir. '
li avacılı k otoriteleri dünya ç ap ınd a bilinen ticari uçaklar için kabin yü k sekliğ i ni 8000 fcet ( 2438 n1 ) ile
Bu yükseklik insanın herhangi bir cihaz kullanmadan non11al nefes al abi leceği yü kseklik sınırıdır . Uçağın yükseJnıesi yle kabin basınçlandırma sistenıi devreye girer ve bu sayede yolcu açısınd a n de ğ işen k abin yü k se k l iklerine uyu.m sağ la mak önenili bir değişiki ik yapınaz ve nefes aln1a oranında fark edilir değişiklik .
1.2. Sıcaklık lJçak içinde
o turan bir yolcuya göre ısı kaynakları ; GünGŞ r adya syonu klinıa sistemi tarafından verilen sıcak havanın ısısı, ve d iğer yo l c uları n ısısı olarak sıralanabilir. Kl inıa sistemi d i zayncısı sab it sıcakl ı ğı elde edebilnıek için parametrelerdeki ufak değişiklilderi bile göz önün e alınak zoru ndadır Bu p ara n1etre ler : ,
,
• • •
;
GİRİŞ
.
.
•
M .Öca1
KONFOR
görülmez,.
Tlıesc parameters are so important for huınan health becau'e
i.Taymaz
sınırlarmşlardır.
oluşturuln1uştur.
Abstract
Konfoı·
·
bütün bu konfor faktörleri çoğu zaman hayati önem
Bu
ve
Sakarya
Üniversitesi
!vltihcndisliği Öğrencisi K. Çakır, l.Tayma7 ;
Sakarya
Fen
B i 1 i nı leri
Ün iversitesi,
sıcak l ığı
Mobilyaların ve yapının ısıl
Farklı
sınıfların
oturnıa
geçirgenli ği
bölümlerindeki
ısıl
yük
değişiklikleri Enstitüsü
M ukiııa
M ühendisi ik Fn küllesi
vlakina :v1ühendisliğ1 Bölümü, Esentepe kampusü
Dış hava
Bu tekıük paraınetreler kap samında düzenlenen kabin s ıc ak lığ ı statik ve dinantik k oşulların etkisi altındadır.
Ticari
rgısı SAU Fctı Bilinıleri Enstitüsü De 7 Ci lt, 2.Sayı (Tcmm�ız 2003)
Tablo 1
:
Uçaklarda İldimlcndir·mr Sistemi YC Konfor K.Çakır, M.Öcal, i.Taymaz •
yapısııun, döşenıe ve mob il yalan n s ıcakl ık değ ışımi olarak sisteıne yansır.
Lhıslar arası atmosfer slaıH.ltJrdı
�akıık ·-r Ba�;nç S ! . . . . . .. .. . k i � ı S J YÜk kl ···· ib il ;: a ı C ö m J"F��t--· i Meİrei ! . . . -··-- . ·977 (_... ... . . .. .--3ô4� g -13�17 , · J loOO ioo6 - f 609 6 · · 1 ·i·ı-7ı C) - · ı 942, ı 75 1 ı 8 --ı ız ı9,2 ·· ı "i,23 ı-4-oöo r 811,9 ! 1828,8 1 3.36 ' 6000 - -J 2 1 752,6 ! 8000 ! 438,4 ·- ı -0,7 ' 1 696.8 ı- -4,66 r ı 0000- ı 3o48 1 . ,·� . .r ı -1 ,7 571 �5 7 2 4 ;i 15000 1 457 r· ·ıoö66 ,-6o96 -·- · -24,s7 , 46s:6 r . ı.sa·oo , 762o�····--·-·· ı- =34,3g -·-r 375,9 ----- · ! 30(\9 o 1 3· o o o·- ı - 9i�i4 --·ı -44,29 r·3-s.ooo· ı-··io668 -·- 1 -54,-19 � ı 238,4 - , · 6Üoo___ ;· i"o97�2' 8 ��56, 17 ____,! 227,3 ---· ı ı3 , r ı-· .... ·· ı --, · ı ll 000,2 ! -56,35 ı 226 3 i 36090 �ı -- ·--�--187,5 sahir j 40000 ! 1 219 2 �. 115,9 �--··l 5ÖOOÖ f 15240- 1 �,·abii. ··-· ..
·
...
--·
·
-
-··
-
-·
-
r-
,
-�---
..
- r ------1
.... _ __
---
•
,
--
---
·-
1
r
.
�
r
1
--
-
-
----------
-
-----·
-
-
..-
j
--
•
--
-
.
-
-�
·-·
.-
.
.
r-
--
·
-
.
�
.
.
-
·
•
-
·
1
-
ı
.
�
-
-----
-
·
--
·
-
--
Öyleyse k l i n1a sisteıni k a bi n içinde farkl ı b öl g elerde
farklı sıcaklık derecelerine cevap verecek kapasitede olınalıdır.
1.3. Nem
Uç�ğın n1axünum
. scvıyesı yeryüzünün en kuru parçasındaki neme eşjt olur.
Dış havadaki kuıuluk Ü1san konforunda rahatsızhklara sebep
--
·-·
--
----
-
-#--
.
·
.
. .
..
.
-
..
..... .-
_.._._..
asıl
-
··-
...
......
ısı
kapasi1esınde bu oran Tablo 2
n
%20 lere çıkar. '
('eşılli ylik�el<liklerdc doymuş
,1
---
·
·--- .... .
hava içindeki su miktan
n
.
--
.
ı
.
.. ... _ _ _
ne m
klln1a
sistenıinden
�
metre
.
--- oc·-
.
- -·
-ı-.--.·
ağırl ık
gran1
su/kg
Kuru
ı
ı
hava
.
g_ lgram/kg ']7/k_
.
1
ı l o�8 --·- ! -1 o�6- i o r ı 5 --·-ıı r ô 862 r o94 ---,r- 6 5 3 ] 5o o . ... . .... ı 5 'ô 9 1 .j 3"ooo-4,81--- r o 782 rı i �r 3 88 -14,72 i 0,679 -1,29 ·-:ı-1,96 4500 · · · 6ooo -- - -� f- - 24:62 - 'o,sJJ ..7 ı--j 1 o , �-�,53· - - · r7�:o.? . -� J -� 34� � 3 ��4 f - -1�8-�--il :>,3�
baş k a
-·
-
ı
·-
.
-
.
-
.
çalıştığını di.i şüne biliriz.
'
)
-
'
)
ı
--
1
uçan bir u��ağın kl in ıa sistenlinin ancak kabini soğuhnaya
ı
l
r•
25k\Vatt değe rin d e sonuçta tanı yolcu k ap asitesi y le
Bu
Izafi
-
-
Öz g ül
•
-
---
"
kaynağı
Sı c a klı k
Yükseklik
bu ortamda yolculardan
ısı yayıln1aktadır.
.
dışarı atıJan havayla vücut nen1 kay�cderkcn, _kabin.i n neın seviyesinde artış gerçekleşır. Kabın boş ıkcn nem oranı 0/o2 ike tam yolcu
yolcuların kcndisiJi:·. Her i sa n dLnlenıne esndsında 80\V ile 1 00\V ara�ı ısı üret il i r. 300 yolcu kapasiteli bir uçağı
düşüni.irsek
e<tilmeyen
esnasında
Soluııun1
1.2.1. Statik Durum 1Jçakta
ve bağazda arzu
-
.
-
burun
--- -·
--
·-
'---
Gö�,.
olur.
sonuçlar d o �g tu·abıl ır. Susuzluk hissı baş g ö st e rir
-
....
uçuş yüksekliğinde havanın bağ ıl nem
)
'
ı
---
ı•
-
_
_
--
-
1.2.2. Dinaıııik Dur u 111
1.4 Hava akıını
ı
Bu durun d a sıcaklık düzenlcn1csinde ü�· konunı rol oynar •
Pov.;er-up
(
Juruınunda
�d�bilnıck
uçc:ığnı n1axiınuın giiv sıcaklığı
kabin
içın
soğuk
harc adığı
ınhat
ikl i n1l c rd e
bir
arttırılıp,
elde
düşer.
sıcak
azal
l)ksijcn
•
miktan
sağlann1asında kahinin Solunun1
\' ol cu l a rın uçak içerisinde hareket halinde bulunınaları
önen1li öJ�'üde ısı
fazladır.
.
dunıınlard ır.
•
ı
i
l3u değer ol n as ı gereken minumum 02 nıiktannın
18 ka1ından
t ıl ı r Uçağın n1ax. güç harc ad t ğı konun1lar tuıııanış, dalış dununlanoır. Yani paket klınıa ü ni t e le r i maxinıun1 perrornıans gösterdiği ık lunlerde
ıniktarı
Oturan bır insanın ihtiyaci olan 02 miktan 6,8 litre 1 dak. dır. Aırbus uçaklarında k ş i başına 566 lıtre 1 dak. hava
konuııı )
oıtan1
ve
her ve
ile
birlikte
iki
faktörde
konforun
etkiJidir. C02 nin hertaraf edi lmesi ve
tarafında uçak
homojen
sıcaklık
dağ ılııru dır.
n1ulfaklarında yjye cekler in soğutulınası
için k u lla n ıl a n kuru buz C02 nin üreticisidir. Kuru buz,
yükü oluşturur.
ciondurulınnş C02 dü·. C02 nin düşüıülınesi kabin içinde olan hava akırrunın arttırılması i l e sağlanır.
lJçağın dahş nnnan1ş duruınlarındcı dış sıcaklıktaki önenılı ölçüde değişiki ik ler. B u fa rkl ı lık uçağın
230
Ticari Uçaklarda İkliınlendirmc Sistemi ve Konfor
S !\U Fen Bilirr.leri E:nsti:üsü Dergisı 7.Cilt, 2.Sayr (Temmuz 2003)
J(.Çalor, M.Öcal,
İ.Ta:ymaL
mak amacı ile kabin havaJandn1lmasının Konfor saa]a o ikinci sebebi şartlandınlmış havanın homojen dağılınunın
seperatör, soğutma havası
havanın sürekli de vi rdain 1 yap1lınasıdır. Aşırı sıcaklıktan
11.1.1.
bulunmuştur.
Ünite pnömatik sisteınden gelen sıcak havayı soğut:ına
sağlanmasıdır. Beh rli ortam sıcakl ığınd a kalmanın yolu yolu
kaçmanın
çok
fazla
NonTıal konumda yolcu
d evirdau n
yapılmakta
kabiıJi için ha va tcdaıikinde
rninın11unı limit yoktur . Ancak soğutma ünitelerinden biri
va lfle r),
sıcaklık
valfı
kontrol
(türbin by-pass
valfi),
Soğutma L'nitesi ••
i şl emi
yap ar ve uçağa ş artlan dın l mı ş hava terninini
sağlar. Soğutnıa, türbin gücü ile dönen ınil üzerindeki
kompresör, türbin ve fan gıubu ile gerçekleştirilir.
çalışnuyorsa havacılık otoriteleri ( JAA Joint Aviation
A ut ho ri ty ) buna standart ve mri ştir . Uçak irtifası 4 I 000 feet ( 12497 n1 ) de iken yolcu başına ıninumum 0,4 1ibre 1 dak. buda yaklaşık l li1.Te 1 dak. ya eşittir.
98
Kabü1deki tozu be ı1araf etmenin iki yolu havanın sürekli
o l arak taze
ve
teıniz hava j]e yer d eğiş tiril rnesi ve f il tre
edilnıesidir. lJçak içindeki havanın bir kısmı tekrar kabin
Mo1ordan pnön1atik sisteın yolu ilc gelen sıcak hava
kompresör girişine kanali ze edilir: burada sı cak l ık ve
basıncı
enerjisinı bırakır ve soğur.
iletilir.
}Java
kabtesi
uçak
sertifıkası
için,
daha
sonra
ise
bir
miktar
k anatıarına çarpan hava, kanatları döndürürkeıı bütün
k okular tutulur.
bakteriler ve kötü
sonra
değiştirgeeinde ön soğuyan hava türbine girer, türbin
t ürb inle
etkili filtreler ile duman,
arttırıldıktan
soğutuln1a amac1 ile ısı değiştirgeeine yönlendjrilir. Isı
i �· i n e verilecekse yeniden kullanım havası filtre edilir. Yüksek
nıiktar
bir
aynı
üzeri n de
n1il
Bu arada dönnıe hareketi
bulunan
kompresör
değiştirgeeine dışarıdan soğuk hav a tenlin eden
Fan gücü
ile
çekilen
a tıl ı r
dışarı
.
uç ak
Fan,
fana
ısı değiştirgeci
hava
üze ri nden kayar ve diğer kanallardaki sıcak soğutarak
ı sı
havayı
yerde
iken
servislerde uçak bakım yapılırken ölçülür. Bu ölçünılerde
kul1anılır,uçuşta ise dış hava basıncı yete rli olur. Türbine
bununla
eneı]isini bırakıp doru na noktası değerinden daha çok
uçuşa
elverişlilik
şartlan
iyileştirilnıi.ş
olup
hırlikte uçak yerde iken d ış a rd aki havadan daha tenuz bir hava elde edilmiş olur.
soğun1uş olarak ayrılan
hava seperatöre yönlendirilir.
Burada içindeki su danılacıkları tutulur.
Seperatöıün
havadan ayrıştırdığı su kanalize edilerek ısı değiştirgeci ı sı
değiştirgeci
J3urada
II.İKLİMl.�ENDİRlVlE SİS'I'El\1İ İklinılendiııne sistemleri, uçak içindeki ortamı arzu edilen
bas1 ne;, sıcaklık ve ferahllk seviyesinde tutan sistemlerdir.
N o rn1al koşullarda hava ihtiyacı uçak pn ömatik sistemi yard1 1111 ile nıotorun kon1presör kadenıesinden,APU denilen yardınıcı güç kaynağ ından veya uçak yerde
buluınıyorsa herhangi bir güç kaynağından elde edilir.
soğutına
buharlaşan
su,
h av ası
girişine
havanın
pü s kü rtülür .
önemli
ölçüde
soğun1asına, dolayısıyla değiştirgeç dizayn boyutlarının
ağ ır l ığın
ve
alınasına
düşük
inıkan
veri r.
Isı
d eğiştirgeeine suyun püskürtüln1esi enj ek t örlerle sağlanır.
ller bir paket ünıte şu elenıanlardan oluşur; hava çevJim ünitesi {koınpresör, türbin, val f)
,
fan
ve
bu z lann1a önleyici
Jsı değiştirgeci,taze hava yada
havadan havaya
soğutma havası kanal1, fan, fan dift�zeri ve fan by-pass I\1otordan allnan sıcak hava kanallar v as ıtası ıle paket
kl i m a ü nitelerine yönlen dirilir. ü·ni te l e rden , soğutulrnuş
olarak ç ıkan hava, soğuk hava manifolduna gelir. Bu
dan çekilen sıcak havanın b i r kısn1ı dcı herhangi bir i şle n1e uğratı]nıadan daha som·a kullanılnıak
nrada
n 1otor
üzere
sıcak
hava
nıanifolduna
gönderilir.
l(abinlere
gönderilecek olan kullanın1 havası doğrudan ı no to rd an gelen bu sıcak hava ile paket ünitelerden gelen soğuk
çek valfi, aş t r ı ısı korumas ı buzlannıa önleyici valf. ,
II .2. Klima
Sistemi Sıcaklık Kontrolü Alt Sistemi
B u sjstenı ; Packlerden çıkan havanın sıcaklığı ve farklı koınpartınıanların sıcaklık değerlerinde düze nle me ve liınitlen1c sağlamak için dizayn edilmiştir.
havanın karışt1nlnıasından elde edilir.
Il.l
..
Sıcaklık
Paket Klima Vniteleri
olarak denk6r, otomatik ve birbiri n den bağnnsı7 olarak çalışırlar. Üniteler paketl ve paket2 olarak adlandırılır ve
k l in1a ko1npartın1annun nıerkezin de bulunurlar. I-ler bir unite sıras1yla şun]arı içerir; paket ünite kaplaına valfi,
akış kontrol valfi, so ğu tma i1nitesi (kompresör, ti.irbin, lSl
değiştigecj)
buzlaruna
seçi nıe
yapılan
Uçakta iki adet olan paket üniteler birbirine fonk siyon
n111,
kontrolü
önleyici
valf,
by-pass
231
pil ot
göre
kabininden
otomatik
pilot
taraündan
nıanuel
olarak
eder.paket
klinıa
veya
s ağl an ır. norma l konunıu otonıatik, stand-by konurnu ise
çalı şma
manuel
şeklini
ifade
üniteleri pilo t ve yolcu kabinleri,elektronik ekipman ve kargo konıpartımanları ve ka n al sıcaklıklan bu sıstcn1 ,
yard1rm ile kontrol edilir ve pilot kabininde göıüntülenir.
Ticari Uçaklarda
SAU Fen Bilim1eri Enstitüsü Dergisi
7.Cilt, 2.Sayı (Temmuz 2003)
II.2.1. Kabin S ıc a klığı Kontrol Sistenıi
Kabin sıcakl ık kontrolü uçak içindeki üç yolcu kabini ve bir pilot kabininden oluşan dört bağın1Sız bö lgen i n hava sıcaklıklarını kontrol ve seçimin e olanak sağlar. Her bir bölge için ister sıcaklık değerinj , pilot kabininde
bulunan bölge sıcaklLl<. selektör lerin in pilot tara fı nd a n ayar lanmas ıyla seçilir. Dört bölge için seç i leb ilecek sıcaklık değerleri 18,5 °C- 29,5 °C arasında dı r. I-Ier bir bölgede buluna n küçük bir fan hava akışını sıcakbk seıısörüne doğru yönlendirerek sensörle r yardımı ile o bölgenin sıcaklı k kontrolörtine sıcak lık bilgisi sı nya l i gönderilmesi ni sağlar. Bölge kontTolörleri kendjlerine pilot kabininden ge len seçiın sinyalini ve sensörlerden gelen gerçek değer sinyalini değerlendirip, bölge hava giriş sıcaklığı kumanda
sinyali
kontrol örleri ne
üreterek
paket
gönderir.
ünite
Buralarda
ve
APU
sinyaller
değerlendirilir ve iki paket üni teden istenen çıkış sıcaklığı belirlenjr.
ile tahliye edilen bu kullanılmış hava) ana dağıtım kanalından taze hava ile karıştınlmak üzere kullanılır. bu raları havası Pilot kabini kabirü yolcu ve hav a la n d udıktan s oma ; kon1partıman tab an ınd a bulunan yer seviyesi çıkışlan ile kabin duvarlarına yönlendırilir veya d o ğıudan rnutfak 1 1a vabo havalandırma sistenu üzerinden uçak dışına atıhr. Kabinin üst kı sın uan nd an çekilen hava ise avionik bölgenin soğutulması, kargo kompartımanının ısı tı lması ve havalandınln1ası ve basınçlandırılmış bölge tabarnndaki genel havalandırma için kullanılır.
11.3.1. Pilot Kabini Hava D ağıtını Sistemi Pilot
•
• •
11.2.2. Kargo Konıpartımanı Sıcaklık Kontrol Sistemi s abi t
tutmaya çalışır. Iki kargo için sis tenı aynı olsa bile ön kargo sıcakl ığı isteğe bağlıdu. Sisten1 konu·olü, ınan uel veya oton1atik olabilir. Kargo kompaıtımanları sıcaklık kontrolü birbirinü1 aynı fakat b ağımsız çalışan iki ünüe tarafııl da n gerçekleştiri lir.
Üniteler: pilot kabınindeki sı caklı k selektörü ile bağlantılı biı
kontrolörüne sahiptir. Ayrıca kargoda bulunan iki s ı caklık sensötii ile pilot kabinine sıcaklık bilgisi i1etilmek.1:edir. sıcaklık
Sıcaklık kontrolörü otomatik
pilot k ab inind en gelen sensörlerinden
gelen
(AUTO)
s ıc aklık
değeri
k o numda iken,
karşılaştırarak hava
ayar
bilgi
.
ll.3. KJiına Sistemi Dağıtım Alt Sistemi Dağıtını
sistemi
; gövde
d ağ ı tım
Ön
can1
panelinin
sistemi
a ş ağ ıda belirtilen
.
altında
bulunan
havalandırma
borusu
Tavanda bulunan hava çıkış ağzı
Sol kabin taraflnda bulunan hava çıkış ağzı
Her bir kabin üyesi istasyonu için dört özel hava çıkış .....
agzı
Ön can1 pan eli altı n daki havalanduma borusu ile taban ve tavan çık1şlanndan gönderilecek hava ıniktarı> bu ağızlar
üzerindeki
e]enıanlar
yardımı
i le
hava
nıiktarını
belirleyen kana tç ık l ara kumanda edilerek manuel olarak ayarlanabiln1ektedir. Minuınum akış pozisyonunda dahi taban ve tavan çık ı şl ar ından yaklaşık 0/o30 hava akımı sabit olarak devaın etn1ektcdir.
II.3.2. Yolcu Kabini Hava Dağıtım Sisten1i Dağıtnn kanalları her bir kabin böln1esi için aynıdır. Bu
kanallar ; yüksek kanal, ana k ayn ak .t<analı ve kabin hava çıkış kana11arıdır.
şartlandırılımş
Kabin boyunca hava d a ğ ıt ı nu gerçekleştirilirken koltuk üst sevıyesindeki h ava akırm mi nirnize edilerek yolcunun başı üzerindeki rah a ts ız edici akım önlenmiş olur.
11.4. Havanın Yeniden Kullanılması Bir miklar kabin havasının taze hava kaynağına eklenip
havanın,
konıpartın1anları içinde d olaştın 1 nı a s ı ve sonra bu havanın ya bölgeden bölgeye ya da uçak dışın a yönlendirilmesi amacını yerine getirir.
basınçlandırılmış
hava
istek süıyali ve kargo
göndererek karışı nı yapılınasını sağlar. Manuel konum seçilirse, kontrolör çalı ş ma z ve ha va ayar valfı ınanuel ça b ş tı r ı lı r valfine
kabini
elemanlara ha va teınin eder
•
Sistem, kargo sıcakhğn1 önceden belidene değerde
İklimlendirme Sistemi ve Konfor K.Çakır, M.Öcal, i.Taymaı
yeniden dağıtun yapılnıası her bii kabin bölgesindeki elektrikli fanlarla sağlanır. Her bir fan ve bölge ana kaynak kanalı arasındaki kanalda bulunan check valf�
havanın geri akma sın ı önler. Her bir fan girişine k onmuş
hava
filtreleri
ise
yeniden
kullanılan
partikülleri ayrnna amacıyla kullanılır. li av a d ağ ıtınu ; ana kab in dağıtım kanalı, pilot kab ini
kanalı ve lavabo- mutfak vantilasyonu için özel bir kanal i le gerçekleşir. İstcğe bağlı olarak, şartlandınlnuş taze hava , yolcu özel hava lan d ı rn 1a ç ık ışi arı na dağıtılır.
I-ler bir kabin bölges in dek i havayı ana dağıtım kanahna
göndermek üzere elektrikli fan k ul lan ı l ır . Panlar yardınu
232
hava
içindeki
Ticari Uçaklarda İklimlcndirmc Sistemi ve
Sı\ C Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 7 .Ci ·ı. 2 Sayı (Temmuz 2003)
K.Çakır,
11.5. Kabin Basınçlandırma Sistemi
kabin basıncı oranı değ işin1i ni ayarlay ab i lmek
basıncııu
kabin
sağlayabilınek.
kontrol
etmesi ni
.�\şırı basınca karşı önleın alabilnıek.
ve görüntüJenınesi aşağ ı dak i
kontrolü
elemanlarla gerçekleşir.
PRESS)
kabin
otoınati k ve
basıncı
manuel
paneline
(CABIN
Mach
olup
yerleştirilmiş
htzla, uç an
ı O 000
uç
bir
Basınç
c=-·
çalışnıasının kontrolüne hi znıe t ederler .
şekillerde gerçekleşir :
Sayısuıı
(kRT)111
==
ak
ve
için
Kalkıştan önce, aşağıdaki durun1lar sözkonusu iken;
(860000 n11h
M
olduğundan
<
1
1
de
Standart
Sıcaklıktaki
ku11anarak
223 K ]112 = 299,33
3600
s/h) 1
299,313
Sub s oni c 'tir,
akış
hızının altında gerçekleşir.
l J ç ak yerde (iniş takınıları tam aç ık)
l5°C
değerleri
[1,4. 287 J/kgK .
c
0,798
[Gaz/arın
ve akış tipini hesaplarsak;
1\1 = V 1
=
-50°C
n1 yükseklikte ve
Özellik!eri(R oherson/Cro1ve)]
kabin basınç kontrolünün doğıu
f3asınçlandırma işienli aşağıdaki
Süpersonic ak ış olarak kabul edilir .
Atnıosjcrik
Kabin fark basınç indikatörü, kabtn hız indikatörn ve göstergesi)�
M> 1
860 knılh sıcaklıkta
tahhyesj ve nıanu e l kabin basınç kontrolü sağlar. (yükseklik
Transonic ak1ş,
V= Uçak h1Zı (n1 1 s)
Basınç tahliye valfleri uçak yerde iken tan1 bir basınç aHi rn etresi
M� 1
'T =Ortam sıcakl1ğı (K),
Otomatik ve birbirinin aynı iki sis t eın vardır.
kabın
Subsonic akış,
c =ses hızı
düşün11e kontrolü sağlanıak. basın cı
M< 1
(nı/ s) k= sabit (ep 1 cı), R =Gaz sabiti (J 1 kg K),
Kabin ekibine g erekirse nıanuel olarak kabin ba sınc ını
Kabin
�- (kR T)11� [1nls} (Robenson/Crowe) oJ mak üzere;
c
kontrolü sağlanıak ve yolcu konforu için yükseklik ile ekibinin
!VI.Öcal, i.Tay nıaz
Kabin basınçlandırma sisten1inin an1acı ;
Sürekli kabin bas1ncı sağlamak için otomatik basınç
Kabin
Konfor
m/s m/s =
yani akış ses
İki nıotor çalışıyor (yağ bas1ncı normal)
Gaz koll arı ndan biri 22 ° C ni n üzerinde ise, '
H cr bır kontrolör basmçlandırrna valflerine bir kapaına s i nyali göndererek, ilgili dış akış valflerinin kabin 153 nı/dak (500 ft/nı i n) da basınçlandırrnasının
(0.22
t\P=0.0149 bar
ed er .
İç Kaplama
Kaplc.ma
1\şağıdaki hesaplamalarla uçak içine üflenen havanın ısıs1, uçak içinde üreyen ısı, uçak dışına olan ısı kaybı
e neıj i
Şekil
dengesi oluşturuldu.
111.1. Kayıp Isı Enerji Hesabı (Qk) belirlemek
]çın
.
Ma ch
değerlendirilir. Uçakların perfo ınıansı belirlenirken de,
==
V 1 c (Robenson/Crovve) olara k fonnülc cdiJ i rken,
ı
·-
.
e
ı
- -·---.
k____ L
un l u
--
Dekoratif
kaplan1a
....
233
---·
··-�-.
....._.._.
..
..
--
..
....___
__
._.,_
ı değeri
( k a llmh C) : -·· r - -1 1,2 lr·- ---- 0,02 ı f- o.o3s -
--
·---··--· --··
·-·-·--
·
-·
-
-·
-
A.
°
-
--- ---
-
..... _,.
g
Isı geçir e�Ük
-
0,0015
·· --· -- - -
·--
-
c
0,01 ı Honeyconıp · 1 r .Dnıyüiıü- . �-··ı:�--� o]56 -
·
1 Uçak gövdesinin duvar kesiti görünüşü
- �{ ------!Uz .1 (m) -
lı-Ma l z e
!
Sayısı
bu değer üzerinden ölçümler yapılır. Kısaca ses hızırnn uçak hızına oranı olarak ifade edilen bu terim;
( Camyünü)
Dekoratif
•
değerinin yaklaşın1 ve kabullerle hesaplandı ve bir
İzolasyon ıvfa1zemesi
( Hoiıeycomb)
.
M
( 2024 AJ.Alaşım )
r
lll. ENERJI DE�GESI YAKLAŞlK IfES .\BI
rej i mini
Uçak D ey Kabuğu
o
PSI)'a kadar ulaşmasını kont ol
edılir, ve noımal basınç kontrolü başlat ıl ır.
Akış
o
(18 ; 25 c)
'
Kalk1ştan 15 sn. sonra basınçlandırnıa sinyalleri iptal
•
DIŞ ORTAM ( 30; -50 C)
İÇ ORTAM
-- ·-·-·----
- -·�
----
--
--
...-
1
1
i i -i ..
-·
Ticari Uçaklarda İklirnJendirme Sistemi H Konfo KÇakır, J\tl.Öcal: İ.Tan:mz
S A U Fen Bilimleri Enstüüsü Dergisi
7.Cilt, 2 . Sayı
:
!
4
l
-______
..
"____
..
_ __
_
(Temmuz 2003)
·--- -- ·
l
ALAJaşım ...
.
,,... ,••
·----
Q kayıp
. . ..
___......
- -�. - -
[kcal l h) = [kcal / m-
İç ortam
1sı
_
.
..
__________
A
.
.,
a; : ç
.
...
...
: .
i ç in
T
.....
0'
--
.
.
�..... . ..
-
ı
--·'"'"
.
.
. - :·
ı 03,25
"' !!O -·--
......
.
-.. .,... ....
..----··
· -· -
.
. __
,,
·J
......_...
__
°C]. (nı-]. [°C] J
katsayı s ı uçak boyu ve uçak 2 alınarak 9 kca l 1 nı h°C kabul
iletinı
içindeki hava hız1 dikka te
edi l i r . ad1 s
.
••�.......---- ---··.--···---- ..
k
-
.
...... ..... .
0,00 1 5 2 4
ı
2024 -··M
r··-··--- ····
........
•
Dış ortam ısı i l e tim kats a y ı sı için; u ç ak hızı (�),
:
k
A3 1 O uçağını n a l ınarak ; A
A
:
Ts
'f
göre)
[1n'}
.
37,239
=
Tic:
+
�Jı:ş (°C)
s ıc aklık farkı olarak;
Bu durum da ı s ı kaybı ;
ortanı sı.cakhğ1
Qk [kcal 1 h]
Ts = 223 . [ 1 +( 1 , 4 - 1 ) / 2 . 0.798 2] T s = 2 5 1 ' 4°l( -2 1 ' 6°C =
bu l unurke n kullanı lacak
aaış
.,
T = 2 1 - (-50) = 7 1 bulunur.
yüzey s ı cakl ığ ı
:
esas
=
T
(Ro herson 1 Cro\ve 'e
ölüleri
gövde
=
yapJlımştır.
[1 +(k- 1) 1 2. A12}
660 m2
�
basınçlandınlımş
A = Alan L Gövde bo yu D G öv de çapı
,
7� = T .
D.L
rr .
=
A = 1t . 5 )64
gövde boyu ( L) ve yüzey sıcaklığındaki havanın özellikleri [Hava İçin Karakteristik Değerler (atnıosferik) (Dağsöz, A .) ] kullanılarak, Re sayısı b ulunup Re değerine karşılık ve ril e n Nu sayı sı fonnülü ile yakl a şın1 uçak
0,4294
=
olan
fıhn tabaka sıcaklığı Tr
12
-3 5, 8 o C
= k [kcal l 1n2 h °C} .A
Q kayıp = 0.4294 . 660
Q kayıp
� 2 0 1 22 kcal
[m2) .
T [°C}
71
1h .
'
Tr
(Ts
=
Re =
+
T) 1 2
-
=
Kay1p ların düz duvar vey a
6
2 8,5 . ı o - o
. r:.. ss-1 Re O 1 85 (1o 0(J R e1 J
Bütün
.
•
uçak
boyunca,
yani
11l 2
.
olmas ından dolayıdır.
pr.JI3 - (arlış L) L
=
IIL2.
1s
-
.
o : dan,
t
/
;· (0,1 85.A.uco . Pr · f v).1 0
a
tlu
:::::
.=
---------
l.=o
:.:3 7 ' 239
(Log um .L i vt
ı ,�,.
Qııısanlar = 8 0 Vv kı ş i . 0,8 604 kcai/h Qiıısaıılar 1 4 4 5 5 kcal 1 h
L=37,23 9 ' a
J=J7.ı::ı9 dL
2 5 &4
.
ş
= 2 66,2 kc al /
nlh °C
arası JSı
. 2 1 O ki şi
=
Uçak içerisi nde aydınlatma aracı olarak 4 1 adet 1 5 '.\7 v�
dL
1 40 adet 40 W ' lık fl ouresc ant lamba bulunmaktEdrr.
Qaydınlatımı
değerler yerine konul arak; atb
Uçak İçinde iTreyen Isı Enerjisi (Q0 )
Her insan dinlenme esnasında 80W ile 1 00\V tire61ir. Toplam yolcu sayısı 2 1 O kabul edilirse;
interasyonu gerekmektedir. ı /:\
silindir üzerinden olması.
hesaplanan kayıp ısılarda önemli bir fark yaratmayacağı görülecektir. l3 unun nedeni uçak yüzeyinin büyi:k
[860 OOO (n1 / h ) 1 3 600 (h l s)].37,239 (nı)
Re = 3 1 1 , 6. 1 0
-
( 2 1 , 6-5 O)
{ıtw . L) l v
Re =
Nu
=
kcal 1 h
Qııydmlatımı
elde edilir.
= 4 1 . 1 5 W . 1 . 06 kcalih + 140 .
=
40 \V
. l .06
6 5 8 8 kcal 1 h
Ci.lıazlardan kaynaklanan ı s ı ise yaklaşık bir değer kabul edilmiştir.
ı
1
Q cıhaz
k = 1 /9 + 0,00 1 5/ 1 .2 +0,0 1 /0,02 + 0�06/0,035 +
0,00 1 5 24i 1 0 3 ) 2 5 + 1 /2 66,2
ı 1 k = 0, 1 1
+
0 0 0 1 2 5 + 0,5 ,
+
1 ,7 1 4
+ 0,0000 1 5 + 0 00 3 8
Q,.ad
234
=
"'
1 500 kc al 1 h
3. A . f
Ticari Uçaklarda İklimlcndirmr Sistemi ve Konfor K.Çakır, I\II.Öcal, İ.Tayınaz
�:\ l . Fen B1ii nıler i Ens tilus ü De-rgisi 7 Ci lt. 2 .Sayı (Tem muz 2003 )
3 : canılarm geçirgenlik değeri yaklaşık 0�4
Qrad = 0,4 . (50
I : radyasyonla gelen en� rj i ( W 1 m2) .A: Can1 yüzey alan1 (nı-) ( A3 l O ) 0 8 604 kcal 1 h Oı ..d -= 1 322,5 kcaJ 1 h
.
0,274 . 0,3 74)
m2
750
.
W 1 m2
,
Ou�c:tilen
Qü�ctiien Qün.:tilcn
·-
KAYNAKLAR
Qiıısaıılaı +Qaydııılaımn Qcilıa7. + Qrad
[J ] Guide
-r
= 1 4455 =
+
6588 + 1 500 23865,5 kcal 1 h
+
1 322,5
1 982)� Aire searc h Study Systeın A300-A3 1 O, Field
Airbus İndustrie, (M ay
Envirorunental
S e rvice
Contro l Training
Technical
Center,
Los
Angeles,
Cahfon1İa.
A l h ed S ig na l (Jun 1 O 1 96), Con1ponent [2] Maintenance J\1anual Chapter 2 1 -53-04, Allied SignaJ ,
Techn1cal Publication, Phoenix.
1 11.3. Klima Sisteıni ilc Giren Isı
Enerjisi (Qg)
[3 ]
ASHRAE,
[4]
A YBERS,
I - Chapter 9.
Enerj i
Isnıhnası
ka yıp ısıya ulaşn1aktayız.
[5 ]
d e ng e s i kunılduğunda, uç.akta üretilen ısı ile klinıa sıstemınden gi ren ısının top] anu sonucunda uç ak t a k i
Qgırt'n + Qiireıılen Qg.ıt:ıı + 2 3
=
1 h = 1 954 1 ,47
Center,
ve
İstanbul.
(UK) Chapter
Princ iples.
CARLILE,
[6]
Taş ıtlarnun
I-Iavalandırılması,
Bötish
,
Turkish Airlines
Aerospace,
One Air Conditioning
D.,
( M a rch
Teknik
1 996,
Fhght Basic
� 'Cabin
Air
F a s t Airbus Technica1 Dıgest, Nuınber 1 9 :March 1 996, A irbu s Industrie Customer Service, Cedex 1
Comfort'',
Qgirl'u ·- - 4324 kcal ,' h Sonuç taki negatitlik kliına sisteminin soğutma yaptığını
göst ermektedir. l \1.
Soğutulnıası
Volun1e Seetion
liava
A. 3 1 O Genel Uçak B i l gisi
Training kcal / h
( 1 954),
N.,
Üniversite Matbaası, İsta nb u l . Training
Qkayıp
865,5 kcal
( 1 982)., Application
France. [ 7J
ÇbNGEL>
Thern1odynaımcs
Y.,
and Heat
( 1 983 ), Transfer,
Introduction to McGraw-Hi l l Book
Co., Newyork.
SONUÇ"
f8]
H ava t a ş ana c ı lığında seçilen yüksek irtifa l ar, konforlu ve hızl ı bir s eya ha t in yanı sıra hayati öneın taşıyan dü;cn]enıeJ erin u ygul a nmas ı nı da bize sunmaktadır. Uçak iç ınahnJinde deruz s e vi ye s i şartlarını ol uşturnıak, ortan1 �ıcaklığını 1 8 - 2 1 °C l erd e tutınak ve azalan 02 nıik t a rı nı n artnıasını sağlamak gibi düzcnlen1elcrin u yg u laruıuıs ı klima sist emi nin alt sistem1eri olan ; soğutrna , basınçlandırma, sıcaklık kontrolü ve da ğ ı t ın a ,
� t s tcın.lerj tara fından yapıldığı görülnıüştür.
Taın yolcu k a p a s ites i jle uçan uçaktaki konveksiyon yolu i JL: k n yhednen 1sı , iç maha lde üreyen ısı ve ı ş num l a
kaLanılan ısı hesaplanarak enerj i dengesj o luşturulmuş ve
k l i nıa s ı s ten 1 i nin soğutma ya p t ığ ı görülnıüşti1r. Bu sonuç uçak yerde iken de değişmeyecektir.
235
DAGSÖZ, A . , ( 1 995), Isı
Yay1n Dağıt1m A . Ş . , İstanbul.
[9]
1-I i ll
J. P . H olman,
( 1 986),
Bo o k Co . , Singapore .
Geçişi, B eta Basım
Heat Transfer, 1\llcGra\·�.r-
Technica] School , (Aug 1 987), Training M anua l A3 1 O ATA 2 1 Aır C ondit i o nin g T .�ufthansa I echnical S c h oo l , G erma ny . Robers on [11] 1 Cro we , .Zngineering Flu]d [ '1 OJ
Lufthansa
,
Mechanics, Washington State University, I-Iough Mifflin
Co., Bostoıı.
Toplam Verimli Yönetim Anlayışı ile Ekiı•man Verimliliğinin Arttnlmı 1
SA U Fen Bi li m leri Enstitüsü Dergisi
7.Ci1t, 2.Sayı
(Temmuz 2003)
S.Eşmc. E.ilhan
TOPLAM VERİMLİ YÖNETİM ANLAYIŞI İLE EKİPMAN· VERİMLİLiGİNİN ARTIRILMASI EŞME, Erdinç ILHAN
Selim
Ozet ••
verimli
yönetin1
eğitilerek
şirketin
Toplanı
-
kaynaklarının
•
hedeflerini
iş
gerçekleştirnıek için en alt çalışandan en üst çalışana kadar
herkesin
T.V.Y.,
faaliyetleridir. meydana gelen kayıp,
kayıpları
yapılan işletinelerde
ortadan
kaldırarak sıfır
hata)'l
öngörmektedir.
sıfır
arıza,
sıfır
üretim
gerçekleştirilebilmesi
Bunların
gurup
l\.üçiik
sağlayan
katılımını
takip
için
edilmesi
gereken adımla,· bu çalışmada anlatılmıştır. Ayrıca, uygulaınaJarı
bir
yapılan
üretim
talaşlı
pilot
için
ınodel
ı. GİRİŞ
insan
(T.V.Y.)
fabrikada oJarak
T.V.Y.
seçilen
bir
çalışma koşu llan nd a
Gününıüzde
girişimlerinde
artırılması
değil� tam tersine, in sanın kişiliğine uygun gelen biçimde
gerçekleştirilmesidir. Bundan do la yıd ır ki, günümüzde
işçiler tarafından yapı l an verin1 arttırma öne r ıleri amk
daha büyük bir ci ddi yet le göz önünde tutuluyor. İş yapma zaınanının kısaltılması, aletlerin iyileştirilmesi, uygun
iş
T.V.Y.
bunlardan sadece
Anahtar
Kelin1eler
-
Ve ri tn liliğ i n Toplaın
verimli
yönetim,
on
focuses
that
düzeni
o1uşturulmasi
insan
kaynaklarırun
bir kaç1dır [ 1].
aıt1rıhnası
ıç ı n
eğitiletek öğrenen bir o rgani zasyon kurulınasında, şirker
T oplam Verimli Yönetim" anlamındadır. K ökeni İngili z ce T.P.M. (Total
tekniiderden biride rf.V.Y.'dir. T.V.Y.,
Ahstract- Total Productivc management (l..P.l\1.) is a activity
işletme
ve
hedef ve stı· atej ilerinin gerçekleştiriln1esinde kulranılan
ek.ipn1an kayıplan, veriınlilik, operatör, yönetici.
snıalt-group
da fazla
daha
katkılarının
yap ıln 1a sı ve işin sadece tekniğe uygun gelen biçimde
anıaca
etkisi ortaya konmuştur.
veriınli1ik
olmasın1 iste mektedir. Bunun yöntemi de iş birliğıcin
tezgahın ekipman veriınliJiğini artırınak için yapılan faaliyetlerinin, ekiprnanın verinıliliğine olan
insanlar,
"
,
Productive !\1aiııtenance) kavramı ndan gelmektedir.
improving
business goals of a company through participation of
II. TOPLAI\'1 VERİMLİ YÖNETİM
all its staff froın the 'vorker on the shop floor to the ınanaging director .. The focal point of this activity i s to train and educate the existing human resources of
Yalın üretin1 sisteminin en önemli araçlarından biride
the company. T.P.M. ain1s to overcome all sorts o f
T.V.Y.
losses '\'vithin a conıpany and to realise zero loss, zero
bölünı.ünde değil, işletınenin diğer birimlerini de icme
break-down and zero error. In this study, the details
alan
and
the
presented
stones
ınile
of
T.P .M.
approach
in an organised nıanner. In
\Yere
addition,
results of a T.P .M.. application on a macbine tool choose as a pilot equipment were presented.
The
effects of rf.P .1\1. application on the machine tools
efficiency '"ere analysed and iınprovements achieved were presented.
Key
en tegre
productive losses,
productivity,
n1anagemen t, operator,
T.V.Y.,
kayıpları en aza indirn1ek, ınalcine ve e kipnıan verimini he rkes in katılımını üst yönetirne kadar artı rn1ak sağlamak ve küçük g rup çalışmalarının etkinliğini ar t ırmaya yöneJik n 1odern bir yaklaşımdır [2]. ,
T.Y.Y. 'nin "T"si toplanı yerine geçer. Bu toplam; 1 Vcriınlilikteki t oplanı art ış ı ,
2.
3.
İn1alat
sisteıninin toplan1 öınür dönemini,
Tüm depar11nanlan ve tüm i şçil e ri ifade eder [3).
1971
yı lın d a
Japon
fonksiyonlarındaki
s anayi s inde
kayıpları
C.
.
T'ürkiye 'de
1990 'lı
Japonya'da
J.I.P.M.
bakım
y ı l larda
ve
üretım
verinılilıği Avrupa'da 1980'lerde: T \'.Y.. başl aımştır.
azaltmak
artırnıak ile başlayan bu süreç,
[Şınl.!; Üloyol San. A.Ş . Adapazarı, İlhan; SAÜ fEF f\lak. Eğ Böl.
üretim
verinuni en üst düzeye çıkannak, üretim hatl arında:_
ad nıinistrator.
S.
sad ece
bir sistem ol uş turarak üretin1 sistemin1n
.
wortls
equipınent
uygulamalarıdır.
(Jape nese
ve
Plant Maintenance Derneği) "Japon Fabrika Bakıın EnstitüsiC Instutite
of
Toplam Vcr·imli Yönetim Anlayışı ile Ekipman
S.\ U Fen Bi!imleri Enstitüsü Dergisi -: Cilt,
n
2.Sayı (Temınuz2003)
d es teklediğ i
ün
Verimliliğinin Ar·ttnlınasa •
S.Eşme, F,.llhan
sisten1dir.
bir
T. V.Y. 'yi
Enstitü,
yüzden üst yönetiinin
başarıyla uygul ayan şirketleri ödüllendirn1ektedir. 1971 yılında ilk olarak Nipon Denso Co. Ltd. fıın1ası Japonya' da T. \1. 'l. >ye ba ş la dı ve başarı ile tamaml adı
F�aliyetlerinden ötürü üstün fabri ka ırıükenınıellik ödülü) kazandılar.
Her an daha
T.V.Y'nin
baş langıcı id i ve b undan sorıra 1'.V .Y. J a p on y a da özel likle Toyota grubunda yayıldı. 19711989 y1Ilan arasında 171 lane şirket T.V.Y. programını etk il i bir ş ekilde kullandığ1 için üstün fabrika ödülünü '
1. 2.
almıştır. T.V.Y., bu ş irket l ere ticarı çevrede bir prestij sağlan1aktadır. Bu sebeple T.V.Y. progTaımııın şirketler
3. 4. 5. 6.
arasında ö neıni artn11ştır. J.l.P .M.' in üstün fabrika ödülü verdiği ş irketler daha çok üretiın yapan şirketlerdir. Daha
hiz n1ct
zorlaınaktadır.
T.V.Y.'nin
etınektedir.
Tezgah verimliliğıni artınnak .. Uıün ka l i tesini ar t ı rnıa k .
Hatalan azaltınak (S ıf1 r hata). K.ayıpları azaltmak (Sıfır kayıp).
I ska rt a 1 arı azaltmak (S ı fı r ıskarta).
9.
Bak1111 kalitesini artırn1ak.
1O. iyileştirme fikirlerini artırmak.
ll. Tekn ik eğitimi artırmak.
Çayırova Çanıaşır Makinesi
[ 4, 5,
12.
6].
Tablo 1 T.P.M. ödGiü alan şirketlerde dunıın [7] -
Işçi üretkenliğindeki artış n1ah yetinin üzerinde
( fret k enl ik
%147
Anza duruşlanndaki hata İ ş lene n parçalardaki hata
Kal i te
%17
artırınak [7, 9J.
11.2 T.V.Y. Gclişiıninin 4 Adım• . Ust yöııeünı T.Y.Y. ,nü1 organizasyona tanıtınuna karar
%98
azaln1ası
--
azal ma s ı
o/o90
1skarta oraıundaki azalma
%70
verdikten
azalma
--
Bakıın
Iz.e me
%50
Iş güvcnliği
S1flr iş kazas1
Sıfır
Sıfır çevre
İ yi le ştirn ıe fikirlerindeki
.
\1ora l
Küçük gnıp
çalışn1alarındaki
artış
L_
3
önemli Bunlardan
•
•
faktör ilki
yetenek, üçüncüsü ise çalışılan
�lo200
•
değerıni
motivasyon,
ikincisi
çevredir. Bu üç
•
se viy e ler de
'f.V."Y.
ve T.V.Y. için kaınpanya,
ilerJ en1e
organizasyonun
ve
p ilot
T.V.Y. için temel
politika
ve hedeflerin
ortaya
2.
unsur
3.
ve sahipleıunezse
b aşan bekleneuıc:;.
T.\'.Y.'n.in
ycrleştiı·ilmesi
için
ınastır
plan
oluşturulınası.
�ağlanırsa şirketin faaliyetleri daha verimli olınaktadır. üst
eğitüni
konulması,
l'.V.Y.'nin
Üst yönctin1 gerekli özeni göstermez
Giriş
organizasyonun kundması,
-
___ _
tarafından
dcklarasyonu,
%,230
artış
ve
[3].
•
Sıfır
kirhliği
için p1-:ınlama
T. V. Y. 'nin gelişiınindeki adınılar ş unlardır : 1. Başlang1ç l1azırlıkları yönetinı T.V.Y.}ye girişin üst
-
�·('\TC
yeni bir üriinün sürümü
fonksiyonel haJe gelınesi en az 3 yıl alu
..
.
T.V.Y. 'nın
ve giriş kadcınesi de o kadar önemlidir. T.V.Y. 'nin
-
r i ki
sürede
tasarını aşarnaları ne kadar onemli ise T.V .Y. 'ye hazırlık
(Yo30
Stoktaki azalına oranı
bir
ve
T)euilebilir ki ;
%30
Tasarruf edilen ene rj i
kısa
hızlandnnıa
çalışanların T. '1. Y. 'ye giriş eğitİmı alması gereklidir.
%98
giderlerinde azalına
fa kat
başlangıcı
arasında bir süre üst yönetin1 dahil olınak üzere tünı
.
--
�!fa li vc1. ,
s onra
7 ten1el prensibin yerleştirilnıesi o kadar k ol a y değildir. Ş irk e t büyüklüğüne bağ l ı olarak 3 ila 6 ay
gelişiınj
o/oSO
Anza miktarı ndaki azalma
hcnıen
cğilinıindedirlcr.
-
Müşteri şikayetlerindeki
yönetim gibi tüm fonksiyonların katılımı ile şirket
duygu l an artırılarak koruyucu bakıımn kalitesini
kazandırdığı artış Operasyon hızl arındaki artış
sat1şlar,
geliştirme,
üretün,
13. lı st yönetiıı1den ön saf çalışana kadar şirketiıı tüm çalışan larının görev alarak şirket i çinde birJik ve beraberliği olu�tuıınak. 14. Küçük ekıp çalışmaları ilc bireylerin sorumluluk
Kişinin şirkete, kendi
..
()rganizasyonun,
kültürünün değişiınini sağlanmak.
��ö150
'
ÇJlışanlardan
üretıme
8.
İş le tınesi layık görülmüştür
c:ırtLrmaktadn.
kalitel i
İzmit Fabrikası ve Beko bu son 2002 y ı l ında verilen T.P.M
Türk fırınası olan Arç elik
Japonya'da
daha
ve
7.
ödülüne, yarışmaya katılan 177 işletme arasından tek
---
ucuza
ödülled Japon fırınaları alırken, Avrupa'da
kazanmıştır. En
ve
artan rekabet koşullan ve da r alan pazar, finnaları
Stoklan azaltnıak ( S 1fı r stok). İş kazaJan nı azaltn1ak (Sıfır i ş kazası). Bakın1 gerekbren anzaları azaltnıak (Sıfır arıza).
Volvo, Türkiye'de P rell i
ödülü
inandırıcı
çok önenllidir [8l
T.V.Y. bu nıantığa hedefleri şunl art dır :
Japonya 'daki il k
önceleri bu
içindeki
11.1 Hedefler
(P .M.
ödülünü
Bu
arzulu tavrı
tanıtım
Bu
•
•
237
T.V. Y. başlama vuruşu
T. V. Y. 'yi yerleştirıne çalışınalannın başlatılınası (7 teme1 p ren s i p) Kobetsu-Kaizen ( süıekli İyilcştinne)
Otonom bak ın1 Planlı b alu m,
,
Toplam Verimli Yönetim Anlayışa ile Ekipman
SAU Fen Bilimleri Erıstiliisil Dergisi 7.Cilt,
•
•
•
2.Say1 (Temmuz 2003)
V crimJiliğinin Artınlm
S.Eşrnc,
Üretim ve bakım be c erilerinin arttınlmas1 eğitim ve deneyin1, Yeni ürün ve e kipınan lar için kontrol sisten1i, Kalite bakını sisten1İ,
verünliliğini
•
İdari
4.
racak bir sisten1 kurulrrıa�ı. cıka ' To pyek ün T.\l.Y. uygulamalan
bölünılerde
üretin1
ve
seviye
için
F:.ilhan
Otonoın bakım, her biri bir önceki adımla bağ lantılı
bir
üst
bu lunan
ortaya
adıına geç ebiln1ek için
5
denetlenıe mekanizması
a dı n1da n o luşur. Bu adımlar şunlardır:
Adın1 1 :
B aş langıç
Adım 2 :
Kirlerone Kaynaklarına Karşı Önle mler
1'ernizliği, ,
i li k ve Yağlama Standartları, Adım 3 : Tenız Adım 4 : Genel Kontrol,
ilerlemesi
[10].
Actım 5 : Otonam Bakım Standartlan
[3 ].
ve
III. 3 Planlı Bakım
III. YEDİ TEl\lEL PRENSiBİN
enerji
Teknik işletnıe hizınetleri yapılan bir işletınede veya tesis te ilk amaç bu i şle tme veya tesjsi içinde yer alan makin e, tes1s ve tesisatların kullanıldıkları zaman dılimj içinde fo nks iyonlarını kendileıinden beklenen şekilde yerine getirmeleri sa ğl an1ak üzere gerekli çalışınalann yapılmas ıdır . Kurulmuş ve jşleti]mekte olan bir tesisin
kullanumıunda ınaksinıum verinıı e lde chneyi amaçlar.
kendinden beklenen fonksiyonlannı yerine getirebilmesı
Odaklannuş iyileştiımc faaliyetleri 16 büyük k ayb ın tünıüyle engellenmesine çalışır. B u çalışınaların temelinde, çalışanların sürekli ı yileştiı ·me içi n analitik düşünme, teknik y ete rlil i k gibi ö zelliklerini uygulaınaya koyabileceklerinı bariz şekilde sınama ve sergileme aınacı yatmaktadır. Üretirnde ıneydana gelen 16 büyük kayıp 3 başlık altında inceJenü. Bunlar:
için te si s ve cihaziarın
YERLEŞTİRİIJI\IESİ III.l
Kobetsu Kaizen
Kobetsu kaizen odaklamınş iyüeştirrne faaliyetleri olarak Ekipman,
tannn1anu.
1.
•
•
•
işçi,
malzenıe
Setup
ve ayar kayıplar ı
•
Kalit e
•
Kapatma kayıpları.
2.
Beş büyük iş gücü kaybı,
•
yerine getirebilmek
g e l i ne n
başarısı
kendi
mükenınıelliği
Öyleyse; özünde
kal i te
ölçüsünde
ımkan
ve
i nsanın
y a t ıyor
ne
,
bu
nası!
sağlanabilir diye sorulduğunda, yanıtın "eğitimi) oldu�...
g ö rülür [1 3, 14].
,
T'. \f. Y.
Kalıp, kesici, aparat kayıpları,
l2 J.
111.2 Otonom Bakınn kendine
,
şe kilde
personelin eğitiminin
Ili.S Ilk Akış Kontrol Faaliyetleri Çetin olan ekono nıik çevrede ürün çeşi tl il i ği artmış ve ürün süresi kısa1m1ş bulunuyor. Bu çarkta bir çok önemli
Oto n oın İ ng ilizce '�autonomous" ifadesinden alınrmştır.
kendi
için
faydalı bir
gerek iç destek le gerekse şirket dış ın dan tenıin edilece T ya rd n nla r ile "ihtiyaç duyulduğu" kadar karşılanınası gerekmektedir. Özellikle; operatörlere, bakım ekıbine ve diğer ya rd ı 1ncı işletmelerde çalışan personele teknilr yönden bilgi ve bccerilerin ve rilmesi gerekmektedir.
Eneıj i kay1pları, D eğiş ik kay 1 pl ar
faaliyetlerinin düzenli ve
devam etn1esini sağlanıak
kay1plan
Otonon1,
ise
n1ükenın1clliğinin
Üç büyük ınalzen1c, ka lıp , kesici, aparat ve enerji
,
n1ükcmmeli arayan insan söz M ükernmeli yakalamaya çalışan insanın
dahilindedir.
3.
•
eksiksiz yapar
noktada
konu su dur.
,
Ölçüın ve ayar kaybı.
•
işle rini
v ar lık ve n1akineleıin bir parçası ola n insandan bugün
•
•
maksadı ile
111.4 T.V .Y. 'de Eğitim Y önetinı düşüncesinin gelişiminde, sadece ekonomik bir
Hat organizasyon kaybı,
kayb ı
yapılması
durumda bulunur hem de b u tesi s ve cihazın ömrü imkanlar nispetinde uzatılnuş ol ur [1 2].
Yönetim kaybı, ()pera s yon hareket kaybı, D es tek
ıarda koruyucu bala.ın planlaınası ik
ile heın tesis ve cihaz ken d inden beklenen fonksiyonlan
Hız kayıpları,
kayıpları
zaman
mümkündür. Periyodik ve koruyucu b a k mıı n
Kesici değiştirnıe kay1pları,
Küç ük duruş ve boşta çahşnıa kayıpları,
•
periyodik
her şeyden önc e arızasız ve çalışır sağlamak ger ekli dir. Bir makine veya eks iks i z duıumda olabilmesi,
,
•
•
veya tesis j n arızasız
Anza kayıpları,
Başlangıç kayıplan,
•
durumda olnıalarını
Sekjz büyük ekipn1an kaybı
•
•
ve
denıektir.
Bir
•
üretiın
n1akinesınde çalJşan operatörün, kendi nı.akinesindeki basit kontrol, ayar ve düzeltıneleri yapabilrnesidir [ 1 O]
no kta vardır.
Bu n oktal ar ; ürün geliştirme ile
ınıalaı
ara s ındaki süreyi azaltnıak, çok etkili üıün gelişnımeyi Otonom bakını faaliyetlerinin açısından
olnıak
üzere
iki
çalışanlar
an1acı
ve
vardır.
ekipman
ye n i
bilgili operatörlerin
ge lişn1esüıi teşvik etınektir. Ekipn1an norn1al işletnıe koşullarının dışına
aç ıs ından
an1acı;
tanınılanan
görevleri
ekipınan yatınnunı başarmak ve üıiinlerin ilk kontrol
faaliyetleri olarak sıralanabilir. Etkinliğin amacı , yeni
Çalışanlar
a ç ısı n
dan anıacı;
ve
ışığında
sırasında, den eme üretiıninden soma değişiklikleri s1fıra indirn1ek için, bi r başl angıç konrrol si s ten1i ile önceden hata belirleınektir. Temel yaklaşım ise tüm problenıleri ortadan kalcinmak için) bır ürün başlangıç k ontrol sistenıinin her a şamasında teknik ürünleri gcliştinı1e
çıkan herhangi bır sapn1anın anında keşfedildığİ düzenli bir i şl et ıne ortanıı tesis et11ıektir [l l J.
238
SAU Fen Bı11ınleri Enstitüsü Dergisi 7 Cılt� 2.Snyı (Temmuz 2003)
Tor>lam Verinıli Yönetim Anlayışı ile Ekipınan Verimliliğinin Artrnlınası S.Eşme, E
ç a l ış n1alar y apn1ak ve t asarım olarak uygulamaktır (2, 6].
İlhan
Tabloda görüldüğü gibi ek ip manda 1 ayda (22 iş günü) to p l am 1206 dakikalık bir ekiprnatı kaybı ıne ydana g el nıe ktedir Bu k ay ı p l arl a ekip ma n verimliliği hesaplandığında o/t182 olarak çılanaktadıı-. T.V.Y. ınantı ğ n1 a göre bu oran en az 0/o85 olınahdır. Bu atnaçl a tezgahın veriuılilığini artırn1ak için kaiz en ve otonon1 bakım fa aliyet leri yapılnııştır. ı yıllık bir çalışn1adan sonra ekipınan verimliliği tekrar bl çüln1ü ş ve o/o91 olarak bulunmuştur. 2003 yılı ocak ayı n da yapıl an bu veörnl i li k hesaplan1asında k arşı l a� ıl a n kayı pl ar ve k ay ıpl an ortadan kaldırmak yapı la n faaliyetler Tab lo 3 'de i çin
incelemelerini doğıu
.
III.6 Kalite Balom Kalite genellikle her şeyin cilalanıp p a rla nllna k olduğu b i lin ır G erçek t e ise, imalatın henüz b aşlangıcında doğıu yapılrnası kali tenin tanınu olmalıdır. Hatalı imalattan sonra tekrar düzeltıneler yapmaya kalkınak ve böylece in1a l atı kontrol etıTıek sur etiyle kalitenin temin edilmesi nıünıkün zamıedilmelctedir. Oysa ka l it e kontrol ile yaratılaınaz. Kalite ya ınamulün içi n dedir y ad a de ğ ildir Onu k o ntrol etmekle daha iyj sonuç alınaınaz, iyiler ve kötü1er ayT J ] aın az sadece bazı mallar ayık1anabi1ir. /\ncak kontrol etınenin de bir n1a1iyeti vardır. Üst el ik hatalı iınalat için h a rc anan sürede boşa gider. Hatalı ıınalatın n 1a liyeti hatasız inıal a t kadardır. Bu yüzden ürün mua yenesinden sonra kustu·ları bilip karşı öııle rnl e r aln1ak yerine, kusurla ra neden o lmayaı1 koşu llan bebrleycn k ontrol kalenlierini ölçerek önleml er aln1ak g e re k ir Bu kısım, kusurlar ür e tıne yen ha1nmaddeler) d onaıu rn ve yönten1ler için k oşulların iyileştirilmesi, b el i rl enın esi ve s tandardizasyonunu anlatnıaktadır [I 5]. .
,
.
gösterilnuştir. Tab1o 3 Elde edilen kazançlar
Kay1p türü
.
ve
ayar
52
481
o
275
11 2
82
30
220
o
220
Küçük dunışlar ve boşta beklenıe
15
o
15
rskarta
36
o
36
15
]5
o
1067
1 19
1057
Başlang1ç kayıpJan
V C'
taınir
kJyıpları
,
(dak./ay)
Faaliyet türü
Diğer kayıplar
Otonoın bakım
-
275
değiştiıme kayb1
bölüınü
(dak.)
--·
Kesici
faaliyetler, tarafindan y ap ılan n1ühendıslik ve idari bölümlerin bilgilerinden haşlan1aktadır. Buııdan d o layı kalite, düzeltıne ve Lamanlan1a b ilgileri üretirrı bölümünün faaliyetlerini büyük o ra nd a etkiler. Ofis1erin T.V.Y. ;de esas fonksiyonu, servis hiznıeti olar ak üretim e1Jpınanları ,çin ürün proses bilgileri sağlama k tı r [6].
llretin1
2003
533
kayhı
111.7 Ofislerde T.V.Y.
2002
Kazanç
·
Arııa kayıpları
Sctup
Ocak
(dak.)
--
.
Ocak
Kaizcn
.
Bireysel önerı Bireysel
.
onen ••
Otonoın bak11n Kaizen -
-
IV. RKİPMAN VERİMLİLiGİNİ ARTIRMA
Toplam
ÇALIŞMASI T. \1. Y. fa aliyetleriııin uyguland ı ğ ı bii fabrikada talaşh üretim yapan bir tezgah, yönetim modeli uygulanıalan !Çin p il ot ekipn1an s e çi lerek 2002 yıl ı n ı n ocak ay1na ait n1evcut üretiın şartlarındalö v eriıııliliğ i beliileıuniştir. 16 h li yük kayıp kapsanıında ek ipın an v e riml ili ğ i n i etkile yen q k a y ı p aras ından tezg ahta m eydana gelen ekipn1an kay1pl�ın tablo 2 'de gösterilmiştir.
1 No:
!
b -2
_
Tablo 2 2002 yı hocakayma ait
�- 4 - -
ı
s 6 7
-
Arıza ka yb ı
Setup ve ayar k aybı
Kesici değiştinne kaybı
dıu·uş1ar
ve
I)iğer kayıplar
__
gerekn1ektedir. Mükeınnıellik ödülü a lmış firn1alarda bakın1 maliyetlerindeki azal nıa %30 c i varınd a olduğu unutuln1an1alıdır. İşçilerin verdikleri ön erile r de de büyük oranl ard a aıtış g özlenmiş tir. P ilot ek ip n1an olarak seçjJen tezgahta çal ış an operatörün bireysel öneri sistemi kapsamuıda verdiği öneri s a yısı 200 1 için 4 a d et iken otonon1 bakın1 ve kaizen çahşmalan ile birlikte ven1'liş olduları öneı1 sayısı 2002 yı lı n da 11 adete ula�rruştır. l�öylelikle işçilerin verıniş oldukları önerjlerdc �/()275 lik
112
b o şta
bekleme kaybı
I s karta ve tamir kaybı
533
275 220
·-
Başlangıç ka ybı
K ü ç ük
,
Süresi (dak.) -
.'1
Otoınobil üretimi yapan bir fabrikanın t alaşh ima lat a t ölye s inde yapılan T. V .Y. çalışnıaları için pil o t bir e ki p n1an sc çi lnıiş 1 yıllık bi r çalışına uygulanmı ş ve hı döncnı soıu·asında çeşitli a n a lizl er yapılıruştır. Analizler sonunda ekip m an duruşla rı nda 0/o90 or anın d a azalına, e kjpman v erimlili ği nd e ise ��ı O oranın d a bir artı ş gözlemn1ştir. Aııza oranındaki d üşüşün bakın1 tnaliyetlerine azaltıcı y ön d e olan etkisi bu çalış n1a da taın olar a k ölçü1eıncnıiştir. Ölç ebihnek için tezgahın bu iyileştim1elerden sonra en az 1 yıl i zl en mesi
ekipman kay plan
Kayıp adı
')
V. SONUÇLAR
-
15 36
15
239
Toplam Verimli Yönetim Anlayışı ilc E�ipman Verimliliğinin Arhnlması
SA.U Fen Bilimleri Enstitüsc Dergisi 7 .Ci lt,
2.Sayı (Temmuz 2003)
S .Eş me,
.
[ 1 1]
planlanmaktadır. 2003 yıl dan itibaren öneri sayıJannda
Talaşh imalat atölyesindeki T. V.Y. uygulanıası nın pilot çalışanların
normal den
dev rey e
a l ııunas ı
izlerni ş ,
y ak ı ndan
ç alış ınal a n
k a rş ılaşılan
gerekse tüm alt seviyede
[15]
şansını elde edecektir.
T. V.'{., bir faaliyetler zinciridir ve bir bütün ola rak ele sonuçlar
getirir. Ciddi bir n1ali yatınm, eğitin1e sınırsız destek ve şirket kültürü oluşturmak içi n kararlı adınılarla yürümek yap ılm a sı gereken ilk faaliyettir. Ancak çok sabır isteyen zanıa11
g ere kti re n bir çalışma d ır
.
Bu yüzden uygulan1a konusundaki ac e lec ili k, iyi ni yetle
de olsa yap ıl a n tüm. faaliyetlerin k a rş ı lığın ı a}aınanıaya
sebep ol abi tir.
KAYNAKLA.R [1} PEKİN, JI.� "'Verinılilığİn Artırılnmsında İ ş ç ilerin Etkisi
Daha
Gid erek
Fazla
K az anıyor"
Ağırlık
,
\1 erin1blik Dt,;rgisi, Sayı 1991/4, s. 65-73, 1991
GÜNGÖH.l1(J!
[2]
K atı l uncı
L.A.,
''Toplam
inceletne
Notları"
Bakın1
()retken
Da nı ş nıan lık
Eğıtim
Merkezi (İ.D.E.A.), İ sta nbul , 2000
[3] TOFAŞ T. V. Y. U ygulan1aları, Bursa
[4] NA.S, E., ��('TPM) Topl aın Verimli B ak m Yönetinıi ı
Veriınlilik ve R.ekabet Gücü Yaratrnak " , Metalurji
veya
Mühendisler] Odası .Dergisi, Sayı 126, s. 20-21, 2001 (5] 1'Ü(;EB1YlK,
Ş.,
Ö d ül ü İs t anbu l
"Japonya' dan Müketnmellik
Aldı", Milliyet Ga zetesi 25.10.2002 S ayıs1 , s.8,
,
2002 [ 6]
GOTO H,
Maintenance
F.,
�'Equipment
Pla m1 i ng
for
Japan
I nstitute
of
D esign
))
)
TP :tv[ Plant
Maintenance, Japan, 1988 [7]
"Topyekün
l) r etken
Bak1n1",
Bizden
H ab e r l er
D e rgj si, I< oç Holding Yayınları, Sayı Teınniuz 1995, İstanbul, 1995 [8]
N.\ t KAJMA,
S.,
'�TPM
Developınent Prograın'',
J apan I n st itu te of Plant Ma i n te n anc e , Japan, 1982
[9] ÇAGLA YAN, F., ''Toplam Veriınli Bak ı m", Ereğli
Demir
Çelik A.Ş. fçagi�J.J'_C:p1(q�çr.dcnıi r;_coı_11. tJ.,
T.V.B.
Z ong uldak
Mühendisleri
Odası
•
,
S.,
"
Eğiti m de
"
K a l ite
Üretimi
Toplam
Kalite
1995 Özel
Sayısı:
ve Yapılmas ı Gerekenler", Bızden
1993 Özel Eki, s. 3, İ stanb ul , 1993
e tt iri rse dünyada ırıarka olmuş finnalarla rekabet etme
karşı l ı ğ ı nı g ö rnıek için
Makine
Haberler Dergisi, Koç Hol din g Yayınlan, Sayı Ocak
sonraki
iyi
ÖZDEMİR
s.214, Aııkara, 1995
çalışn1alarda ayn ı hassasiyeti sürdürür ve inancını devam
alı nd ı ğ ında ve uygulandığında son derece
Kitabı",
Yönetimi", Verimlilik De rgisi, Sayı
Gerek üst yönet im
çalışanlar, bundan
El
İçin Koıuyucu
TOZ KOPARAN, G.; "Sıfır I-Iatalı İnsanı Yaratmak
[14]
kadar p i lot bir çalışına alsada elde dedilen ve rim l ilik e d icid i r.
ÖZER, M., ''Genel Tesis ve Cihazlar
s.177-180, Ankara, 1997
sorun larda deste ğini derhal ortaya koyınuştur. Her ne
değerleri oldu kç a ın.e1nnun
[ 12]
İçin ]'oplam Kalite", Verinliilik D er gi si , Sa)'l 1997/3.
aşamaları nı elkileyecektir. Bu yüzde n üst y öneti n1 bu atölyedeki
McGraw-HiH
49-274, 1992, Japan
s.
[13]
olgtu1luk
\C
,
"T.P .M.
Yayınları, Sayı 200, s. 3, İ stanbul , 2000
çıkacak sonucun tüm fabrikada uygulanması planlanan faaliyetlerınin
F .,
GO TO H,
ve
M.
İnc.,
B ak ım
daha
büyük ö zver iyle katılımını sağlaınıştu·. Bu faaliyetlerden T.V.Y.
TAJİRİ,
Otonom Bakım Uygula malan:
Implementation A J a panese Approach"
�'Ö27 5 'den o/o SOO'lere ulaşılması hedeflcıuniştir.
tüm
Pirelli A.Ş.
lznıit
perfom1ans değerlendinne göstergelerinde ku l lanı l ması
bjr çal ı ş ma oln1ası,
Tür k
[1 O]
bir artış sağlann1ıştır. 2003 yıl ında verilen öneri sayısının
E.İlh n
uygulan1aJan,
240
Hasarlı Binalarda
:):\U Fen Bil iınieri Erıslıtüsü Dergisi
7.Cilt.
2.Sa)ı (Temmuz 2003)
Onarım
M.Elınas,
I-IASARLI BiNALARDA ONARlM .
Takviye
U.GiinoğJu vr
veT AKVİYE
Muzaffer ELMAS, Uğur C·UNOGLU
11 .L\ğustos ve 12 Kasın1 depremJerinden sonra, acil ilıtiyaç1arın karş ıianma sürecinin etkilenen ardından, depremden b ölgelerde harınma, ekonomik ihti yaç lar ve sosyal yaşantının eski haline geti rillllesi anıacıyla, bu doğal felaketin y ar a ların ı sarma çalış malar ının çok hızlı bir şekilde y apıl maya çal ış ı ldığını bilmekteyiz.
.
....,
I.ON.ı\RilVI VE TAKViYE İLiffiLERİ
{jzet-
1.1 Onarıın I-Iasar gö r dük te n sonra taşıma gücü aza lmış elemanlara, dcpreın
önces1
dayannıılarını
yeniden
kazandırnıa
çalışn1alandır.
Depremden dol a yı hasar gö r en binaların onarıını ve
Depremden veya artçı
bi lgilend i rme ve uygulanıalar yaptı
şo klard an ka ynak lanan geçıcı
yada
eleınanların
iyileştiriln1esi konusunda, birçok kurunı ve kuruluş .
I.
Bu çalışmanın
Bölümünde onarını ve tak v iy enin
tanımı ilc başlanıp genel hatları ile bir in c el eıne y ıl p ılmış; Il. Bö lümünde ise Yatay Yükler Etkisindeki
� a 1 ı ş ıl n1 ı ştır.
çeşitli
yapı
elemanları
açıklannıaya
overcomc
disasters.
Act u aiJy.
the
of
effects
that
horrible
it was helping peoples to get
them 1notivated. Then the next step \Vould be housing, economical requirements and social life in
those arcas. Ho\Ycver, structures were damaged by earthquakes.
Thereforc,
bazı
karşıladığı
yük
kapasitesini azaltmaktadır.
Bu e l eman l arı n depieın öncesindeki dayanuruanna kavuşturularak y apı l a n onanmın prensi binde; yapıda hasar a yol a ça n yükler nonnal kullaıuın yükleri gibi öncesi dunnnuna gctiriln1esi temel alııunak tadır.
Stiln tn aı:v- After 1999 earth(J uakes, first p rioı·ity to
yapıdak i
s ürek l i e tk iyen yükler olmadığından, yapı n ın d e p r en1
Allalıtar keliıneler- o narıın, güçlendirme
\\'as
yüklcrin yaratt ığ1 kahcı deformas yon ve hasar, yapının
they
needed
to
be
fixed.
Many
institutions and foundations 'vere worki ng together
in ord er to do everything much-nıore faster. All
1.2 1'akvİ)'e Yapının ekonoınik ö1nrü içerisindf sıkça gerçek leşn1esı beklenen,
büyüklüğü
ise
istatistikler
göz
önünde
tutulara k az çok taluııin edilebilen bir depreuıde; hasar
gören yapının, aynı hasann gerçekl eşn1eı11esi an1acıyla esk i durumundan daha güçlü bir durun1a getirilınesidir. Yapı eleınan1n1n ekonoınik öınrü iç erisjnd e aynı vev daha büyük şi ddetli depremierin tekrarlannıa beklentisi ,
varsa,
hasann
önlenmesi,
durdunılmas1
ve
tckrarlanmaınası i çi n , yapının eski durumun dan daha
thesc works \Vere just for people because they did
gü çlü bir dnıurna geti riln1esi gerekmek.1:edir.
'l'his e x pe rimentaJ study includes rebuilding and
önlen1l erin uygulann1asını da gündeıne getjrebilir k i;
no1 have enough tiınıe to 'vait for a place to live.
rcinforcenıent methods. In addition, the second part has infornıations about behavior of the components
of the structures und e r the horizontal scismic loads.
KeyJ-vords- reinforcenıent, rebuilding ;\1.Elınas,U.Günoğlu; Sakarya Ünivers·tesi
1 ·.sen tepe KampCısü
,
Sak.arya-'l'ü:·kiye
,
Mühcndis'ik raküllcsı,
H asan ıneydana getiren sebeplerin fark lı oluşu değişik b u rad a
önen-ıli
olan
bütün
ilkelerin var olduğudur. Kısaca bu ilkeleri incelersek;
hallerde
geç erli
ortak
Hasarlı Binalarda Onanrn
SAU Fen Bilimleri Enstitlisli Dergisi
(Temmuz 2003)
7 .Ci lt, 2 .Sayı
M.Elmas,
1.3 Yapı Ağırlığının Azaltılması
•
Bir yapı elenıam taşıma kapasitesinin üzerinde yük
•
elemanda ç a tlaına ve kırıl nıa söz konu su Böyle bir durumda has a rın daha ileri olabilir. sev iye lere gitm eıne si için,ınevcut yükünün azalt1lnıası
d o natımn yerleştirilnıe şekli ve işçililc kal itesi, Kolon ve kiriş boyuna donatılannın basınç bö l ge l erinde tam olarak ankre edilmesi,
•
_yoluna gitmek doğru olacaktır.
azaltılına yapılmas1 yapıya
alınması,
ara
o l a rak
bölıı1e
ya
birkaçnun
değiştirilmesi, katl ar ve ç a t ıl arda ya l ı tını amacıyla ağır çöz üml ere alternatifler ya p ılan malzenıelerle getirilmesi, bina görünüınünü gü7clleştirınek amac1yla
yapılan
nıerdivenlerden
taşıyıcı
aktan lnıasını
zemine
doğıudan
gelen
sisteıne
düzen]eıneler yapılnıası bir çözünıdür.
yapıya yatay yükün tesir ett iği nok1a: rijitlik merkezi ise yatay bir yükün bir burulrna etkisi yaratmadan yapıya uygu l a nn1as 1 gerek e n bir noktadır. Bumlma e tk jsi gen e llik 1 e yapılarda d epr em sırasında ortaya çıkan olun1suz etkilerin başında gelir.
:yiilderin
s a ğla yacak
Bir
me rk ezi nin birbirinden uzak oluşundan dola)'l ek k u v vetl e rin etkisinden meydana gelmiş ise bunu gjdem1ek gerekir. Sebepleri, perdeleı·in bir tarafta to p lamnış oln1ası, bö lıne duvar lar ın k at l ard a de n gesiz dağılnıası ve onarın1 sırasında bilinç sizc e eklenen
Süneklik, bir c l en1anın yada yap1n1n elastik sınırlar ötesinde, şekil değiştinne dolayısıyla yer d eğ iştirnıe özelliği olarak tanunJanır. Burada önemli olan de form as yon sonucu yer değiştiınıe olayının yapıda çatlak ve k alıcı ötelen1eler y apınadan gcrçekleşınesidir.
perde duvarlardır.
Şidde tli bir deprenıe n1anız ka lan bir yapının ; bu depreme elastik gcıilim ve deforma syon böl gesi nin ötesine geçerek karşı ko yı nas ı halinde de yapnun deformasyonu aynı miktarda olmalıdır. Sünekliğin sayısal tanınıı göçn1e dunnnu s ın ı r göz önünde tutularak yapılnıalıdır.
Onarım sırasında kütle ve rijitlik n1erkezi n1ümkün
Katlarda birbirine yakl aşt ırılır . oldu ğuııc a eksantrisiteye neden o lan bölme duvarlar kaldınlabilir veya dengeyi sa ğlayaca k perde duvar lar eklenebil ir.
1.6 Yapının Taşıma Gücünü Artırma
ile elas1ik
C1elen yükl e re karşı yap1 dayanı mlarının yetersiz
hasarbra ö zel l ik le olmalan
el�stik
kuvv e tl erin e dayanabilmesi için olmas1 süneklığin düzeyde yeterli yapıda gerekmektedir. Yapının onanınında gerekli süneklik Y ap ı mn
deprem
gelmesi
B etonarn1e
n1üınkün
I<alıcı
konuda
uyıılması
Yapıda ku ll a n ı lan yük s ek o lınası D o natı olarak
beton
gereken
dayanın11nın
yun 1 uş ak
kullanılması; yumuşak
buruln1uş
çelikiere
yük le ri
yeterl i
amacıyla; yapılan n yük taşınıa
yatay
öteleınelerin
meydana
mukavemette
day anın1i .. ı a
getir<iiği ikinci
ve
yatay
yeni elen1anlar eklenrnesi, yapı kesitlerinin artırılınası, taşıyıcı en elemanlarının elemanların yeni elen1anlarla takv iy e si gerekebilir.
ç elik
(ST I) çelikler soğukta oranla
karşı
düşey ve
Taşın1a gücünün artltılması için , yapıya dü.şey
,
•
yük.lere
gel en
azaln1aktadır.Kolon ve duvarlarda oluşan çatlaklar Ye ezilmeler, yap1nın düşey yükleri taşıma gücününde a zaldı ğın ı gösterjr.
esaslan şu şekilde sıralayabiliriz. •
yatay
olnıaktadır.Yapıya
oluşu
n1ertebe ınonıentler ve çatlayıp zayıfla1mş o lan kolon ve kiriş enkesitlcriyle birl ikte yapı güvenlığide
olabilecektir.
yapılarda bu
neden
artırıln1alıdır.
sağlanasa yapının deprem öncesinden daha mukaviın hale
yapı da en ideal duruın, k üt l e merkezi ıle ıij1tlik
merkezinin çak1şmasJdır. t) l uşan hasar kütle ve rijitlik
1.4 Yapı Sünekliğini Artırnıa
�ı= 8 max 1 o
donatı
Kütle ınerkez i
azaltılınası,
kaplarnaların
gereksiz
öneınlidir. Çünkü
1.5 y·apııun Bur·ulnıa Etkisini Az altına
eleınanJann
kullamlan
donatı
sırasın da yeni perde duvarların çerçeve boş lukların a konulması, rijitliği artır arak dayanımı olumsuz sünekliliğini yapının ancak artıran etkile yebilen ç özü nıl e rd i r.
aynı oranda azalmasını sağlayacaktır. ve
da
kullamlan
Onarım
gelecek yatay kuvvetlerinde
Çok kath binalarda üst katlardan biT
elen1anda
ıniktan arttıkça süneklik azalmaktadır.
ağırlığında
yapının
Ta ş ı y ı c ı
'
nıil<tan
sırasında yapıya gel en kuvvet, yapının
ağırlığı ile orantılı olduğundan,
•
Kullanılan
alıisa bu
A s tında depr en1
Takvi\e
U.Günoğlu ve
daha
sünektirler.
242
alacak
Hnsaı·lı Binalarda Onarım
SA U Fen Bilin- Ier1 Enstirüsü Dergisi '.Cı lt. 2 .Sayı (Temmuz 2003)
r. 7
M.Elmas,
Yapı nın Dinamik Özelliklerini İ yileştirme
Takviye
U.Giinoğlu Vf
Kontrol sonucu proje ile röleve arasındaki
•
fark söz k o nusu ise binanın röleveye göre
per iyo d u ile, zemin hakim periyodnnun birbiiine çok
yakın
sonucu
oJnıası
oluşaı1
kavnaklanmakta ise; yapının dinamik ten1e1 değişim periyodu de� iştirilip,
dahi l
Tüm
•
özellikleri
k o nuın1 n
zeınin
-
da
uzn1anlanna
pr ojes i
takviye
oluşturtılan
periyodunun bir birleriyle uzlaşması sağlann-ıalıdır.
s oıu a
i şl en ılerde n
bu
hesabı
depren1
yap1lmalıdır.
rezonanstan
i le
statik
yeniden
Yapıda ol uşan hasann nedeni� yapının asal titreşim
gerekirse
dan ı şar ak
ınutlaka
denetinıden
geçiı ilecek, yapı ıçın en uygun takviyenin projetendirilen tak v i ye
Zcnıin dinrunik ö zellikleri belirlendikten s onra yapı periyodu kısaltıln1a lı veya uzatılınalı bu şekilde yapı eskisınden daha esnek veya rij i t bir hale getirilere k periyodundan hakim zemin periyodu, yapı
olduğu na
,
emin
ol uıınıuşsa uygulamaya
geçjln1elidir.
U yg u l a n1a
•
deneyimli
ınutlak a
bir
n1ühendisin kontrol ve denetin-ri altında ve
u 1.aklaş tın labilnıclidlr.
ehil
Bunun için yapı hafifleştirn1e yada ağırlaştırma y olu na g ıd i l e bi lir. Fakat yapının ağır1aşması, yapının taşuna
yapılınalıdır.
bir
(kalfa,
ekiple
d ernir c]
vs.)
Yapılan u ygul aınanın denetinıi bir uzrnan
•
tarafindan mut1aka dcnetlennıelidir.
gücünün de artın hnasıru gerektiri r Bundan dolayı pek fazla tavsiye ed i lnıez Öte yandan yapının rijüliği .
Il. Y A'fAY YlTIQ.JERİ TAŞIY AN YAPI ELEMANLARI
artı n I ırsa periyodu kısalacak1:ır. .
\ apı y a ye ni elemanlar ekl en erek yada kesitler gen i şl et i lerek yapının taşıma gücü artırılabilir ki böylece rij itliğjde artın 1 rruş olur. S önüm i se yapıda bulunan katlar arastnda uyumlu rij i tl iğin üst ka t lar dan alt k a t l a ra doğru arhnlarak sağlanacaktır. Bu şekilde yapırun d ı na n 1jk özellıkleri i yi l eşti ri lebi l i r.
y·apı ların
deprem
altındaki
davranışlarında
bazı
özellikler aranır. Sık olan hafif şiddetteki d eprernl eri n
hi ssedi lrneınesj_ orta şiddetteki depren1ler altında lineer elastik
sınırın
deprenlierdc
pek
aşılmatnası,
büyük
şiddetteki
caı� kaybının oln1amasJ ve yalnız
ise
oııarılabilir hasarların oluşn1as ı isteniı-.
1.8 Viiiderin Taşınınası İçin 'Teni Elemanlar Ekleıne
Bu ise, malzen1cnin, yükleınenin ve taşı yıcı s i st eıni n
Y ap ı hasarJan düşey ve yatay yüklerden oluşur.Bu
oln1ası demektir
özellikleri sebebiyle süneklik ora nının yapıda büyük
durun1da gcnel1ikle yatay ve dü ş ey taşıyıcı elenıanlann
yetersizliği söz korıusudur.Bu o l umsuzluğ u önl enıek aınacıyJa,
yatay
ve
düşey
taşıyıcı
yükleri
dayanımlan artırılınalı veya bu c-Jeınanlar eklenınelidir.
1.9
Bilindiği
taşıyacak ilave
olarak tanın1lanınaktadır
k es i t yüksekliği i çin özellikle sık
•
Yapının pr oj es i el d e e clil melid ir.
•
Yapının pr oje si yok ise, proje elde edilene
aşağıdakj tabloda
bilinısel kriterleri içeren bir form ile hasar
•
Bu
belirlemeye
7ıeının .
p roj ede ki
Mevcut
proje
nıukayesesi
ile
röleve
yapıl a cak
�
uyuşn1adığ1 kon tı·o] ed ilm el idü·.
özellikler huluıunaktad1r.
davranışa ait yer deği ştirmeler T
nıevcut .
göst eril en
lineer davranışa ait yer değiştirmeler ile e]a.stoplast1k
i
>
0.5 sn. alnıası
Buradan T > 0.5 sn. hallnde
halinde birbir1er1ne
e ş tt ir.
bölünerek
elastoplastik
lineer teoriyle bulunan iç kuvvetler, �l süneklik oranıncı
duruınuna
temellerin
baktlnıahdır. •
et r i y el e r süneklik oranını arttınr.
Tablodan görüldüğü gibi ayın depren1 tin·eşinli altında
du ru mu
önce
göre
bas1nç donatısının artnıası ve
gerçek yapıya ait elasto--plastik teorj sonuçları arasında
Hasar tesbit forı nu elde ed il ecek , yada
belirlennıelidir.
aynı
Çok sayıda yapılan sayısal hesaplardan, lineer teori ile
Mevcut binanın rölevesi çıkarılmalıdır.
binanın
kap al ı
kr'rş ı lık
� x H 1 M ,nin artması süncklik oranını azaltır (ŞeKıJ ı b) .
kadar hiçbir tak vı y e yapılan1az.
Mevcut
1 a).
Eğilme ile birlikte non11al kuvvetin bulunnıası halind�
'
•
( Şekil
donatısırun artnıası s ünek liğ i azaltır. Buna
si İcin İzJenmesi Gereken Yol ·rakYivc .,
tesbiti yapıln1ahdır.
lin 1it duıuındaki
Sadece eğiln1eyc çalışan betonanne bir kesirte çelane
·respitinden Sonra Depreıne Dayanıklı Bir Şekilde
•
� s ü ne k b l ik oranı,
topl an 1 yer d eğ iş ti rmenin lineer yer değiştİnneye oranı
elemanların
l\1.ühendislik Hizmeti Görınüş Yapıların Hasar
•
g i bi
(Ş eki l 1 ).
gerçek
davranJşa
ait
iç
kuvvetlerin bu l unab il ec eği anlaşıln1aktadır. 1/8 < T <
.
proJenın
uyu şup
Yı
ha l i nd e
aJn1ak1adır.
243
ise
11
ıı
oranının
yerını
1/
.J2� -1
SAU Fen B11imleri �nstiH.isü
7.Ci1tı 2.Sayı (Temmuz 2003)
Dergisi
Hasarlı
oranlanyla, ıı süneklik oranının yeter derecede büyük
olnıas1
halin d e
hafif ve
Binalat·da Ona n m ve Tak\�he M.Eimas,
oıta
U.Güno:lu
şiddetteki
depren1l er altında rijit bir davranış gösteren yapıya'\ büyük şiddetteki depremler halinde etkiyen yatay yükler çok büyük değerler almayacak ve taş 1yıcı sistenı bu
deprenıleri onarılabilir h asarl a d a karşı1ayabilecektir.
Böylece sürtünıne lçuvvetleriylc ilgili olan sönün1
oranlarıyla, Jl süneklik oranının yeter derecede büyük
1...�-�-c.
•t
...
ı _ı�·---- ı
Ş_�-- ---1 ı
__ __ .-·,,._ .
.
-
-
·---
Süneklik
ı
'
or;,ın1
Çekme ..
1''--=S i ine k 1 i k
. o
·.
t'
.
+
�.
ra n J =---,--·
})
vükseklik
bas1nç
-
e
Kapa lı
--
s
·----- --·
(la)
Elistool�s�ik
1
TABLO
1
ll .
(J z c
1
ı.,. .
P e r i vo t
Lineer
. �-----------=-:.._.
. ,.
.
l
ı
8
'
'·
'J
·ı >
-
--··
. ,
ı 8
Teorideki
1
2
/2 )J
l
ı -
Kuvvet
)
·------�-·--·--Her
---
..t
1. vtr.e
1
1 er .
İk:i .
Halde
ı
•
( •
eşıt
J
•
1 :
ı
Enerjiler eşit
ı
ı
YerdPğişt.irmeler
u
' �·
/ / /�
ye
·--
Kuvvet
l
-
'
Teorideki
/ /
( 1 b)
----- ------ ------ �-·----- -·-- -----
.
<:�tr i
H
ŞEKiL
için
donatısı
Nh
·---- --·--....A.P�
/
donatısl
P.vııı
�
ı
•
ı 1
1
ı
t
1 .
eş ı c
'
ı ı
•
·------ --- ---- -- ------- ·-�-----ı---__)
Şekil 1 Süneklik f)ranı .
II. l Çerçeveler
c,:crçeveler ku vvet ya da deplasman yöntemlerinden
ç:ok yüksek o l mayan yapılarda,
yükl er ilc beraber yatay
8-1 O
yükleri
b iriyle
için
Kesin
olan
bu yönte mde
kolonların boy değişınelcrinin e tkisi de göz önünde
kata kadar düşey taşımak
hesaplanabilirler.
tutulabilir. Öze1likle çerçeve yüksekliğinin genişliğine
de
oranı ve kiriş Il e r ij itl ikler i büyüdükçe bu etkiler hesaba
genellikle yalnız çerçe\ eler kullanılmaktadır. Bu tür sistenılerde iyi düz�nleruTriş do nat ı halinde betonarmc
katıln1ası
gerek en
mertebelere
yükselmektedir.
Bu
yönte ınle r için çeşi tli hesap programlan hazırlarınuştır. Yak laş ık yöntenılerle yapılan basitleştirici kabuller Şekil 2 �de özetlenmiştir.
için de, süncklik orannun yüksek alınası sebebiyle,
şiddctlı deprenuerden nıeydana gelen yatay kuvvetlerin daha küçük olınası üstünlüğü vardJr.
244
Takviye l\-1.Elmas, lJ.Giinoğlu
Hasarlı Binalanla Onanm
S.\U Fen Bilimleri Fnsliti.ısü Dergisı 7.C.It, �Sayı (Temmuz 2003)
ve
DnYar1arda önemli çatlaklar oluştuktan sonra duvar
rjjıtliklerindc azaln1alar görülmektedir.
- -
-..
L.-......
--
----
���('ın. -
-
-
�·
'
•'
-�.
·-
: •
k' (' \.!.;.
· ,.
-
.. _ .......
--
-
- . �., ...
,�.
6, ı
•
o
•
$.3
•
�
.. -
- -
o
-
• ı
I/77.7Ji
nr.6
o
�
r
.,J,
.. . .:
-
:!
- ·�-
.
:
•
.
.. -''l
,� •
• '�J
�
...
�!
ı�-
o
1 ı
/.� 1. ....
1-t
l.
]
•
ı
1
s �ı
--�-
'
Şekil 2. Basitleştiricl kabuller r-
-
ı
'
---
-ı
....... r- - -
'
ı 1
1
ı ı ı
l-L------�- -�-----1 -,
1 t t
et.
--11
-- -
'1
ı j
ff�
T
.
l 'ı ll'l.
....
n
.
;..1
•r
�
fJ .,..·
tr� - o
L ak i
k i le n 1 v-or.
ll
�---·----�,�.
�
k. a t
Q 1 d e rı
\1 n J n ı. z
n y n ·ı •
kn ı
Ki ri � I 1 .i': Kolon flT
ı
·;;
1 1 T.· ...ı. 1 ��--�������1 1 ı ı ı (
;/6
Şck11
....
�-�..::._ --
_ _..,._
1 ı
-
l3 i ı:
tl
büyük� cı k H r.: U k�,; t·
• •
� •
;u·d·: l :� �
1
'k
�tc-�ı:;ersı.z
•
'
J.
KJ)1ill1
çerçevesi
hesapları
kabulü
daha
da
kol·iylaşttnnaktadır. Ş eki l 3 'de görüldüğü gibi, bu tür
çerçevelerde bir h a t tak i
Q
toplanı
kuvvetinden
yrlltuz
bulunduktan
rnonJent]erin
sonra.
etkisi
kirişler
altında
hesaplanarak kesit tesirleri
n1ütemadi
tayin edilir.
gösterilnıiştir.
kiriş Şekıl
özel
duvarlar yapı
periyodunun
B unun
ıçın
sonuçlarından yararlanılmıştır.
n1omrntleri
k olonl a rdan
'T
ka r ş ıl ık
yüklerin
bir
rijit liğini
küçüln1csine
ve
çubuk yard ı nu yla yaldaşık olarak nasıl alınabileceği
ise yaklaşık olarak böyle kabul edilebilir (Şekil 3). eği1nıe
Buna
alır.
duvarlar
Şekıl 5 üzerinde dolgu duvar etkisini11 basit b ir fıktif
geçerlidır. Ör neğin bu oran 0.30-0.35'den daha büyük
ku v v e tl eriyle
kısn1ın1
bulunan
dol ayıs 1 yla deprenı kuvvetlerinjn artınasına yol açar.
kolon 1/f lerine oranının çok büyük olınası halinde
kesıne
içinde
artırarak
o
kat etkilenrnektedır. B u özellik ancak kiriş li t lerinin
Ko I onların
Çerçevelerin
gelen
Ref.
(7 )'deki
dene y
Bundan sın1etı-ik olmayan d olg u duvarlarnun rijitliklerı
g ibi
4 'te
sebebiyle buruhna titreşimleri ıneydana getireccklerj
k inşlerin kesme kuvvetleriyle ınesnet reaks i yonlan n ı n bazt özellikleri gösterilmiştir.
anlaşılnıaktadır.
245
Hasarlı Binalarda Onanın M.Elmas,
SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 7. C' ilt,
2.Sayı (Temmuz 2003)
N
( i-(.()
=
lJ
h'T
·ı1
lı
1 i
nd c
ls t.. e n •
h
-
l f'S �-
n� 1
�".:ı 1-;.
l ı:n;;
b r.ı _y
(!;_g 111 ı
b i 1 :i
ç
H,.,
•
kes :r nı
l. .
�
•
l .. t····
e
k:r.n c
o
1
d e g t ş ın c l
it
ı; o C"
y Cı n
c eın
.Günoğlo
�r t
- ·+
uT .
Nlı .t.�- Er
�
ı
......
ft
-
ko t
ıd
Ll
!_J:-1., .... a
t -c .
Tak\ h• e
i
T
...
ve
l
n,..
er
l
i y1 e
i nd e. n
tl -ı· d
1, ş
bul
�-
ct
h
i 1-�
una
{, -
SERİL
� -
R.t
4
R-;
1
'
{2
t
.
t R3
-
Sekil 4. �
-
C e r ç C:!· V ı:.·
"'*
-.....
i
'
'
r
·,,_L..
ı
1
"
1
......
�
...
2\·,
\
. . ....
'J --
1 '•
1
••
l.
\
'
•
j
f l
___., .:.__
.
.. j /'-., \3 =-ı •
··,
...
oJ'
•
2
"-,;
......
.
...
'
z .,_
.r,
·�.....,..
, .; �,
1
'•
'
1 \3 'ı
1
.. . .... .... -
z-·,,
--..... ,
_..
'
'-.:ı .....
.
ı
"
,
. ...
n
:U ·--\· f
.
f
•
......
'
'·
J
e
"' ....
.,
-
l
ı:.ü�;
�
�. L1
.1•
ı
..
e'·
.......
...
7 �-'
... .
....
•
_J
: :
t ı�··
(U...
c,'9
n r ;:�
•
>� 1
,
•
l'
T
_._.
"'·
J: ı
.
•
....
•
Tr�-1\ 3 �\ .-...., f
...
•
,.
e
-..,2
1
•
.
'·
'
f-\.
..
�
ı
' •
\t t
kı
ii�:ı;.
L.
1 .-ı�:. l
av t·l
. .a; .
ç ;ı � ı
- ---. --j, G . '�\..,... .... \...__ .
.
.
....(y ...
rrı;,ı 1
;t ;ı:
;ı J,. J .ı. r
r ı -,.. -�ı.. 1 -· · -----�· -----J --
1
.-Fikrit
r'
/
[}CJ�
Jj
1l\ ..• ,'1
Çt�b11f�ll
'-
ı rı •.
.. .
.r
-'4_..,.,... / 'd 1 '·"..._.---··... -�� r , ...
",
�'..
..,_- "' f -- ,,_. '"ııı .. ..._.. • --!.. •
.
•
.
•
4. .
.. .._., . ..
,.... ----. .._. �� -�
.
. .... .. .._
'
�J
,,
Şekil
5
11.1.1
Çerçevelerden oluşan yapılar
Çerçevelerin kayına çerçeveleri olarak kabul edilmeleri
si ın hareketine uyn1aları gerekmektedir Bu yapı si ste ml eri metodlardan kuv ve t veya deplasman kesin ınetodlanndan birjyle uzay bir çerçeve sistenıi o1arak Çerçevelerın
hesaplanabilir.
her
Bu
katta
döşemelerin
amaçla
hazırlanmış
rijit
halinde,
ci
her
kat
birbirinden
bağ1msız
hesaplanab1lir ve böylece hesaplar çok kısalır.
olarak
Bu yaklaşık yönteınde bir kattab kolon Öx ve Öy lerinin ka tların rijit hareketine uyması gerektiğınden. bir
bilgisayar
k a ttaki
progranJlanndan yararlanılabilir.
bütün
kolonların
Öx
ve
Öy
değiştirn1e!cri, iki ard1şık katın rölatif u,
246
v
rölatif yer
öteleme yer
�;\U Fen Bil inıleri En stii Jsü Dergi si -
H a sa r l ı Binalarda O n arım ve Takviye
Ciıt . 2.S ayı (Temmuz 2003)
M . E lmas, l l .Günoğlu
•
l
=
h_
.
r-
�v.k"'- '10.
ö)
dOC1f'\...l, _ ...
Pr
l/777:
� 'T e k i ]
:Ji/777
Do l u .
tp
döntne s i n den
oluşa n
r�j it
üç
� .. l ."'1
L
ı' i.rı,· .
uygulad 1ğ ı
x
yard 1nııyla u,
nj it
y1'ye bağlı olarak yazı 1 a b illr. Bu kesnıe üst taraftaki dış kuvvetler ile dengede
'
x
=
değerine
b ı l e ş k c s i nin
ait
kesişme
kesn1e
kolon
noktasına
kat
o la rak
olan
hcsnp1aııırlar.
kuvvetlerinin
Bu
merkezi
başka)
dönnıeleri
uzun
çok
hesaplar
de
da
k o l on
u, v,
kesnıe
'V ,ler ve bun la ra ve
kuvvetleri
bağlı
eğilme
bazı
yüzden
Me s e l a
yak la şı k yalnız
yönten1lerden bir
do ğ rultud a
öte1eme hareketi yapan sistenılerde, bir kat hizasındaki topl an1 dış n1 ome n t
rij itl ikler1yle
,
perdelere yaklaşık olarak
o rantıl ı
o l arak
dağıtılınaktadır.
eğilnıc Bunun
kesin olabiln1esi i ç i n perdelerin rij it lik oranlarınnı her tabanlarından düşey
konsol
Eğilmeye
ankastı·e eğilme
çahşan
bu
veya
katta
e1 a stik
k i r i ş leri
kat döşemelerinin
s a b it
elenıanlarda
gereknıektedir.
( 8 ) 'den
Ayrıca baz1 hallerde
Böyle
faydalanılabilir.
alnıayan
d öşen1e plağnun aynı düzlen1
i ç i nde bulunan perdele r i g en iş bir kiriş gibi bağladığı
da göz ö nü nd e tutulmalı dn. Bu hale a ü bazı e J astik eğriler ile kesit tesirleri yay 1 l ı ş l arı Şeki l 8 'de gösterilıniştir. Burada gö ıüldüğü gibi perde döş e nı eye ölçüde
büyük düzlemleri
ohnası
d urum larda Ref.
g i bi
II .2 .1 Perdelerden oluşan sistemler de
içindekj
katıld ığ1ndan
fayda laııılmaktadır.
r l!b"nin k üç ük de ğ erle ri nde k ayma şeki l değiştirnıcleri de hesaba katıl malı dır . Perdelerin temel dönn1elerüıden üstünde meydana gelen büyük yatay yer ya p ı de ğ işt ınnel e r de göz önünde t u tu l ma l ı du (ŞekjJ 6 ) .
halde
bil eşiınİ nden
nıornentlcri e l de edilir.
f f.2 Perdeler
�nl<c:ı stre
d üzlenı
denklen1 s i s 1' enıi çöztilerek
den ir. ( ünk ü dış k uv v e ti ere ait kat kesnıe kuvveti bu no k t a dan geçerse, bu katta buıulrna meyd ana geJmez.
perdeler
Bu
Denge denklemler] ya / ı l ı r . Bu üç bilimneyenli lineer
1 değ erine ait
kayına
gerekmektedir.
ol n1aktadn.
kolon kesnıe kuvvetleri b i leşkes1yle, y doğıu ltus undaki
1
uynıası
değiştiın1e
yer
b i l iıuııeyenlere
l:Y( u,v,�J )=O, L.:M (u,v,\.jf)=O
doğnı l tu sund a Öx
cisın1
perdelerin her k a tta
k u v v e t leri oJ duk larından,
K o lon 8 la rı n ı n
hareketine
ya p t l ab i l i r. Ancak bu halde her kat döşe nıesi ni n üç tan e
ve y d oğnı ltusundaki
v,
2: X ( u,v,\IJ)=O,
c isıni n
özel l i k göz ö nünd e tutularak k e s in yönteniler ı le he sap
kcsnıc kuvvetleri ise kolonlara ait Dx ve Dy r ij itl i k leri
Bu
(.
6
ucunun döşe rne ye
f)o l u
r.:�... 1 :; -..
�
p�ramctreyc lineer olarak bağlanabilir. Her kolonw1 üst
=
6
SEK t L
An k.a.s t r e
dcğiştiımeleriyle
0..,
�t'io "'
•
iki
yanından
kesme
kuvvet leri
aktaı111aktadır. Bundan dolayı döşeme plağının çalışan
içinde
kalınl1ğından elemanlar yön te n ı i y l e
gen i ş l iğ1 Sonlu
sonsuz rij it kabul edilnıelerinden d o l ayı, pe rd e le ri n bir
döşenıe lı i za s ında kj yer değiştirmeleri n i n döşenıen in
perde
çok fazla
ohnaktadır.
yapılan
incelerneler
sonucunda, perdeler arasında lö riş durunı undn bulunan
dö ş eme plağuun Ir geni ş l iği çeşitlı paranıetı·elcre bağlı
247
S /\ U Fen 13 i l i nıleri
Enstıtüsü Dergisi
Hasarlı Binalarda Onaram ve Tak' i� e
7.Cill, 2.Sayı Cl emmuz 2003) olarak
M.Eimas,
Böylece
veölmiştir.
bu
sonsuz
döşenıe
si stenıler
8).
hesaplanabilmektedü· (Şekil
plağının perde içinde kalan kısnunın atalet n1oınenti
ç erçeve
ahnarak
büyük
U.Giinoğlu
gib;ı
�
1
:;
'·
ŞekiJ 7
�ı
--....--... . ....,. _ -r-
t• 2
l,.,
l 1
\ �
•. . .
__ v,_._-
.
..
.
tı•,
'• l r ·ı
,
•
\.:t ,...
/Wtıo;ıo•.,...r ...· __
L
... . . ·ı • ,. • \' " ...
-
1
;:ı ı.nı �, ,� c .
l' l'4 •\1 ·.., L
,
' t
_ _
--
.
....... ---...-- . . _.... -- __
---
.J
....
-----.......
.
ı
(
-
•_ _, � - � ... _ .._ - ---.... . __
.....
-
---- --�·
' ı
'
�-
...
. , .
......
-
..
' •
l
j
;
'
.... ..
•
--
-
-�·
�-
�.
. -.
....._
-
-
-
.
-
-
_
_
-
_
..
.. .....t. Ş
.
-
,
-
...
-
-
-·
..'
1. .
.-·
-
·
-
.
....
:.
--'
�� __..
L...
' .
.
- >.t<
�-
----
__
...
�
--.. � _
ı
�· ··-
-A
•
-
6r
�ot'th!ls\
! '
ı
...
• -
'---:
.,
·· · - --
... i ' - ı ıı•
-. •' ....
�
• � •• •
ı
•
:i { . ,
:·
j "<h
. ' ..,�
l.,
;·
.- ---�
--�-
.
r:
•
-
"
ı
1
... �,.
) �
• ..
ı
t1
•
-
'�
'
ı
-
. ...
···-
. --ı.r
,
""""'" "' J····(IUI o r iü'
·r· .
� ·'
.
'
,..... . .
-
ı
!
''
·-
--
_L
1
-
�
.
_ .. �____,_.., __ . _ .,. .. .. '.
_
__j ı '
·
. .
••
_
�
--
;, �L
-
-
ı
__;
-
ı
..
ıilll!llS
·'
M�
......._,...
� ----------«t �----:JO'
Ji_/
.......
...... ..
--
y '
'
f
.
ı' ....
• \
- '- · ,.
.
ı
ı
'
k�,���;�;- i<ı. ,v�· "C'tTt-: �·j ... .,.,-...· -... ·
ı
,.�
Burada·
Şekil 8
'
F bt)ş F
1 1 .3 Boşluklu Perdeler
:
(Şekil 9 ) .
Bu sistenller aynı düzlem içinde bulunan perdelerin kat
bizalarında k inşler1e birleşıne s inden meydana gelnıiş
boşluk alanını boşluğa karşı
ge le n alanı göstermektedir
Ancak bu dununda he s apta boşluklu kısmın eğiline
rijitliği göz önünde tutuln1ahdır. I<.ayma rij ithği olarak
gibi de düş ünülebilir.
Il.3 . 1 l(üçük boşluklu perdeler
da .Muto'ya göre dolu kı smı n kayı11a rij i tliğinin ( 1 -
Boşlukların küçük olınası halinde p e rdele r yine konsol
11.3.2 Büyük b oşluklu perdeler
1 .25y)
kirişler gıbi çalış ırlar. Böyle kabul edilebiln1esi için
y
=
�(Fb0� 1 F)
<
y
0.4 olmalıdır.
>
katı alınmalldır.
0.4
halinde
hcsaplaruna lıdırlar.
boşluklu
perdeler
çerçeve
gibi
Bu halde kiı·iş d urumu na gelen
kısınılann perde içinde kalan bölgelerinin önemli bir
248
SA :J Fen B i l imleri Ens titü sü Dergisi 1 C :llt. 2.Sayı (Temmuz 2003)
atalet a lınnıalı dır (Şekil 1 0).
uzunluğunda
e lernanların
Bu
H a s�u·lt Bi n a l a rdn O n a rı m ve Takviye M . El mas,
n1omentleri
büyük
sonsuz
sebebi
Bunun
bağlantı
oranları,
sünekhk
çerçeveler
ş e ki l
ile
pı..,rd e ) Lq·
u
kirişlerindeki
değiştiımelerdiro
p er de l e r in süneklik oranları arasında bulLınnıaktad.ır. l�uçi.� k bo s l lı k l
U.Günoğlu
. --J,. •o
'1
ı
ı
D
l ı.co
�
�ı
ı
i rJ
( kons o ? k i ri ş)
ySO , � O
ı
--
�
ı ı
�
' !
:
i i ı
•
1 J i t 1 i ;1 i 1 - l . 2 5 'r
K �� )rı n ;.ı e
--·-·--·-
r
c <,ı r p .:ı n ı
2
r·� �- Jd
ı
_,_,__
-·--
; �
�
"'"'·--·-·-�-·
-·1 ı
, H
'ı l -- .,.,.. .......... ... .......... -- .................---t· .....
( Ç e r t.· ı � v r · '\
r " O , M!
�--·--
.··-
�- -;__·-=-·� - ·-1 rzaz;ı ızzr�
""" I
1
'
'-...0�1 /{
__ ,
,·
__ _ .
(�'! "'-.,,
o
'-.. '
O. t� S
....
.
�..o !---------..... C• ) �
�-
1� 6 7
-·
D
k .
.._,
o
-�
)
. _.,.,
._
�o 97 -
8..00 5 01
-
o _ :;r
' '
"
!
...
'
-
'
-
1
-
-
1 3 .7 1
---
-
g 6 3.
---
---..---
'
:l 27
-
1 -
tl
� 1 .J '" .
--w·-·• tT: .-:
-
-
-
-- ·
�
--
"'·-·_..., r-""" ""
,.,_-··-..
"-"-""
0. 5
1 "-- -
T
7_t) 2'
·
w
' ı
'
f
...
o .r.. o
-�-
.. · � -f
'•
o
'
F/:-" ·:;·�?:721 . . · ·o---+
-L ·-0· �-:
-+-
J, '7T7J.
9- 1 O
-
...
.'7"'•':7: .
lZ--:--/�:G· · 2
S EK l L 9
Şekil
ı
t
1
-
1 0 o :;ı
·-
� ·•Jo\ı.
�ı..&'$
7. 0 3
....., � . .
---
�.Et 'S
ı;. 1 3
--..
...)
-
,2 1
.�---
, .. ...,.._._
-;)· .ı:.. ... il "'-� -
-
�- ..... .. �-�
.(., 7
�-
77
,.
-
3 '& �
.
·� ....
. .....: ..._\..
. _ ,
·� ı
77:,�
)�'
.
, , _ ....,
""' ·
' .. -
•
Şeki l l l
1 1 üze r i n de 0 1 0j halin e b ir bağl antı kirış i e.ğilın c rijitl iğind e, kayma şeki l deği ştirm eleri katlo sının ne kada r öneırJi ol duğu göste rilnıi ştiro
Şekil
bağlantı k i r i ş l e ri ni n d/ fr değerleri büyük oldugundan bu kirişlerde kayn1a �elcil de ği şt ü ıne değerlerini de hesaba katn1ak gerekınektedir. Bu tür
s i s tem l erde
·
249
,
=
Hasa .. lı Binalarda Onarım
S A U Fen Bil imleri lnstitüsü Dcrgıs1 7 . C ı lt, 2 . Sayı
M .E lmas, U.Günoğlu
(Temmuz 2003)
Burada d 1 f' oran1 kayn1a şekil değiştinneleri ııin katlosııu göstern1ektedir. d 1 f' oranının sıfir değerine a i t rij itlikler kayrna şekil değiştirn1elerüun terkedilnıesi hal ine aittir.
•
kirişlerin perdelere göre daha fazla zorlmıd 1ğ1 göz önünde tutularak, kiriş e lastisite n1odülünün perde e lastisite ırıodülünden daha küçük, n1cscla yarısı kadar alımnası da uygun olacaktır. �t\. ynca
Bu sjstenılerde k iriş rij ithideri i le yüksckliğjn açıklığa
oranı olan H 1 f' 'nin büyük o lması halinde kolon durun1una gelen perdelerin boy değişJneler] de hesaba kat1Jmalıdır. Bunun ıçın ardışık yak l a ş ıın yöntemlerinden faydalanılab i l ir. KA \'N AK-LAR
[ I J BAYÜLI<E� N . , Depren1dc H asar Gören Y�apıların
Güçlend.i riln1esi, TMN10B Inşaat Mühendisleri ()dası İzmir Şubesi, 1 99 5/ 1 [2] Deprem Mühendisliği Sernineri 97 Sakarya Üniversitesi: ODTÜ, İ nşaat M ühendisleri Odası Sakarya Şube�;i Ortak ÇaJ ışnıası; Adapazarı, I-I aziran 1 tJ97 [3] y·uı<SEL, M . Besin1. Beton, Betonaın1e Yapı larda Bozukluklar, Sebepleri, Gideriln1eleri ve 1'akviye Üzerine, İTÜ Dergisi, Cil1·24, No: 1 , İstanbul, 1 9 66 [4] BA YÜLKE, N . , Deprenllerde I-Jasai Gören ·Yapıların Onann11., Türkiye iVl ühendislik Haberleri (Dergi) Sayı 27 6 M art 1 9 7 8 [ 5] T�·1 M OB İnşaat �1ühcndisleri Odası� istanbul Şubesi. İnternet A.dresi, ıt'H'YV. inıoistanbul. org. tr! dep r e nı'3 [6] c;AKIR<JGLU, A. Yatay Yükleri Taş1yan Y apı ElenıanJarı) TMrvron inşaat Mühendisleri Odası . Istanbul Şubesi) Aralık 1 989 (7] BON"V A L E f, Ch. Ve diğerleri, lnfluence des ıenıplissages dans les batünents a ossatures souınis a ux efforts hor izontaux dus au ve nt et aux seisnıes. ' A . I .T.B.T.P. N o 2 76., 1 970 [8] Ç AKIROÖLl:, .A. , ÖZMEN, G., Yüklerin Taşıyıcı Perdelere Dağıtılması İçin B ir ArdJşık Yaklaşını Yöntenü, İ .T. Ü . Dergjsi, Cilt 3 5 , No 1 , 1 9 7 7 Onarım ve
"
'' c TaS.., he
",
250
•
Yakıt Pilleri ve Otomobillerde Kullaıulması . A.Giimiiş, O.Dönmez, l\1.Pen;in
� \' ı ren Bılimleri Fnstıtiisü Ocrgis1 7 Ci lL, 2 Say i ('! enıınuz 2003)
.
.
YAKIT PİLLERİ \'E OTOlVIOBİLl.ıERDE
KULLANILMASI
Abdullah GÜMÜŞ, Özcan DÖNMEZ,�1urat PERÇİN Özet
Yakıt pilleri temiz,
-
karşı
esnek
enerji
verimli ve yakıt türüne
dönüştürücülerdir.
Benzin
0/o 60 'ın üzerindeki
ınotorlarının iki üç katı olan,
ternıik verimlerine ek olarak, düşük gürültü düzeyi egzoz
düşük
ve
ernisyoııları
düşük
ısı
atına
talebi bakı mın d a n da avantajlıdırlar. Yakıt piJierinin
tcıniz taşıt teknolojisinde Yakıt
ediln1cktedir.
devrim yapacağı
pili
sistemleri
elcktrolite göre sınıflandırılabilir
iddia
kullanılan
bunlar doğrudan
ınetanol yakı t pilleri, alkalin y a kıt pilleri, fosforik asit yakıt pilleri, erirniş karbonat yakıt pilleri, poliıner elektrolitli yakıt pHJeri ve katı oksit yak ı t pilleridir. ı:ıaşım araçl a rı nd a bu tiplerden en
n1etan ol yakıt pilleri (DMYP)
ve
Bununla edici
birlikte fosil yakıt
kuvvetlere,
tahJip
tükerinıi, böl ge sel toksinlere
ernisyonlara,
kirletici
,
n1addeJerin yayılnıasına genel anlamda C02 nıikta n nı
artırarak küresel ısınınaya ( ş ekil 1 ) iklin1 değişikliklerine deniz suyu seviyesinin yüks e lınesjne neden oldu. 1860 yı lı nda n günün1üze yüzey 0,7°C artış s ıcaklı ğı göstermiştir. Bu artışn1 2025 yılında 1.25 °(: ve 2050 yılında ise 2,2 oc olacağı tahnun edilmektedir. Hassas de ng ele r üzedne kuruJnıuş olan dün yanıız claki bu her 1°C'lik s ı c akl ı k artışı kuzey ve gü ne y yarını kürede ikliı·n kuşaklarnun 160 kn1 yer değ işü nnesi ne neden olac aktu ı 2: ,
.
çok doğı·udan
poliıner eJektrolitli
yakıt pilleri (PM YP) kullanılir.
Analıtfır Kelinıe/er- Yakıt pili� hidrojen
..-.. 0.70 u
1 '
J
o
Abstract - Fuel eellls are clean, fuel efficient and fueı tlexibltl
energy
converters
The energ)'
:.��
conversion
�
� 0.20
tvvo to Hıree tinıes that of gasoline engin es. Fuel c eli "chicle
technology. according
revolutionizes
Fuel to
the
cell
systeıns
type
of
clean can
be
,, ehic
{).50
.b,i
cfficicııcy of the fııe) cell systenı is over 60 p e r (� en t electric
� 8.00
Je
classifed
eJectrolyte used,
direct
-0.20
nıcthanol fucl cells. alkaline fuel cells, phosphoric acid fucı
ce1ls.,
molten
carbonate
fuel
cells�
1840
nıethanol
(Dl\1FC)
particulary transportation applications.
I. GIRIŞ
Ekonoınik büyüme ve
•
sanayileşmede
fosil y akıtl a r
p e trol ve doğalgaz kullanıldı. D ü n ya enerji i h t ı ya c ı nın c��> 80 'i fosil ya kı tl ar tara fından k a rş ı laıı d ı. Sadece 1995 ythnda bütün dünyada 9.33xl09 ton fosil yakı t encıji ihtiyacını karşılanıak için yakıldı. [1]
r"ğitinı Fakültesi Sakarya Ö. Dönmc7; Fatıh Endü�tri l\1 eslek
.
1940
1960
1980
20UO
-
yüzey sıcaklığı değişimi [3]
CO 2 nin atnıosferdeki nıik tarı 150 yıl öncesine göre bu gü n künden ��3 2 daha fazlad1r. ABI) ula ş ını sektörü bunun I /3 'den soruı11ludur .Bu nedenle yakıt döngüsünde eııeıj i dönüşünıünün artırılnıası ile birlikte u l aş nn iç ın tenıiz ene rj i kaynaklarının gerektığ i bilinrnektedir. [ 4 J B u da akülü taşıtları, yakıt pili ve elektro klınyasal süper kapasjtör]erj giindeıne geünnektedir. Ancak akülü taşıtlar i çın elektrik gere kl idi r ve elektrik çeşitli kayn ak ]ardan üretilirken çevre kü·Iiliğine ned e n oln1aktadır. AyTıca bu taşı tl arın kullanıc1 tarafından dezavantaj la n vardır. [5] Yakıt pihnin enıisyon de ğe rler i
!'vi Peı·çin; Teknık ,'\.C �Lirnüş,
l .Global
1920
"
Kl�l' 1Jlortls- Fuel cell� hydrogen •
Ş e kil
1900
yüzey sıcaklJi;ı 1860-1999 .
and
pol)'nıer €lectrolyte nıenıbraııe (PEMJ.1�C) are used for
1880 Global
•
l'he types of' direct
1860
pol�'n1er
clc<:trolyte membr.ane fuel cells and solid oxide fucl ('ells.
/
Li ses i Sakarya
ile
diğer
kıyaslandığında zararlı eınisyon
düşük olduğu görülür. Yakıt
pili
sıstem
ve yakıtlar
değe r l e ri nin çok
çevreye
zararlı ga7
Yakıt Pilleri
SA U Fen Bi linıleri Enstitüsü Dergisi 7.Ci1t, 2.Sayı
ve
Otomobillerde Kullanılması
A.Gümüş,
(Temmuz 2003)
Ö.Dönmcz, M.Perçin
enerj i yi depo l ama
görevi yapa rlar ve bu e nerji miktan içerisindeki k imya sal n1adde nıik t a r ı na b ağlı dır. Bu nıaddeler bi tti ği nde pi l in ömıü de bitmiş demektir. Yakıt pi li n de ise pilin içerisine yakıt ve oks i tlevic i verildiği sürece eneıji elde edilebilir.
Böyle bir taşıtnı ckso zuı ıdan ve çok az nuktarda co2 gaz ı ç ı ka r. )'�akıt su buhan pilinin sadece taşıtl a rd a değil, elektrik üretirninde ternı:ik s an tral l e r yerine kullanılabileceği ve kul lan ıldı g ı da düşünülürse çevre sağhğına ola n katkıs1 da ha da iyi anlaş1lnuş ol ur. [ 5] hemen hen1en hiç annaz.
"
pillerinde iki ince elek trot ve bunlann arasına sık ıştırı lnıı ş bir e lektrolit (membran) bulunur. Anot tarafında gaz diftizyon kanalcıklarından geçerek elektroli te gel en hidrojen, gözenekli yapıdaki elektrottan difuzyon ve kap iler kuvvet yardı mı ile geçer. Elektrot yak ıt (hidrojen ıneınbran birleşme n okt asına gelen burada meınbran üzerindeki aktif platin ile ten1as ederek reaksiyon s onucunda iyon haline dönüşür. İyon haline dönüşen hidrojen el ektro b t içerisinden geçerek katoda ulaşır, ayrılan elektroıılar ise dış devre üzennden geçerek katoda ulaşırlar. Elek tro nJ an n bu hareketi bize gereldj olan elektTik ak ınıı n sağlar. Katod a aynı zamanda gaz difuzyon kanallarından geçerek gö n deril e n oksijen de ulaşır. M e mb ran pl a ti n aktif yüzeyinde, memb rand an geçen hidroj en iyonu, elektron ve o ks ij e n birleşerek :u ısı ıneydana gelii. (Şekil 3)
Yakıt
2030 yılında taşı tlan n % 15 -- 30� u y ak ıt p ili sistenili olarak çıkacağı tahmjn edilmektedir. \1etanollü ycılat pillerinin ekonomik fa ydalan n ede niy l e daha yaygın olac ağı D.O.E. ve E.P.A. tarafından tahmin edilnıektedir.
[6] ll. YAKIT PİLİNİN TARİHÇESİ vVilliarn Grove ( 181 1-1896 )
yakıt pili alan111da ilk p latin elektrot ve çalışmaları yaptı. Çalışınalarında sül:fiirik asit kulland1. Seyreltik sülfürik asit ile y aptığ ı ,
ilk hidrojen-oksijen yakıt pili 1839 yıl ı nda "Plıilosophical Ma gazine dergisinde yayınlaıu·ıuştır. Yakıt pili nde n yaklaşık 1 V geril i ın elde etb. (Şekil 2)
-
"
1 \T -·- -
-1
Elektrolizör ---�'"-=-
-
-
1
..-;�:_..-.:�·-·-
H.
.., .do
Şe1<i1 2 Greve
Su
1 sı
tarafından yapılan �lk. yakH pili [7]
-�t· H idroien ·w:. Proh •n . Elektron ..
1950'1ere kadar unutu l an y ak ıt pilleri bu tarihte uzay uygula n1 a larınd a uygulanabileceği düşüncesiyle N ASA 'nın ilgisini çeknıiştir. Çünkü uzay araçlanndaki aygıtların çalışın as ı için elek trik enerjisi gereklidir. Bu enerji güneş panelleri, aküler ya da RTG denilen nükleer bü aygıtla üretilebiliyordu. Fakat o dönernde güneş ene1jisi s is t e nıle ri pahalı ve hacimli, akül er de ağır ve kısa ö nıürlü olduğunda n uzay araştırmaları için uygun bulunnıaınJştır. N ükle er güçte uzay a d anıl arı i çin riskli olduğundan, uzay ar acının eleletTik ihtiyac1nı karşılan1ak yaloi pilleri tercih edilmiştir. G e nıini ve i\pollo için projeleri gibi insan lı uz a y projelerinde uzay aracın1n elektrik i lı tiyac ı yakıt pi1ler1 ile sağlanmıştır. Bu gün Uzay Mekiği'nin e l e lctrj ği de 12 l<W'lık y akıt pilleri yle
ük:s:ijen
�-:;:,
Şekil
3 Yakıt piliııin çaı1şrna şekli
Yalat hücresinden elde edilebilecek gerilim teo rik-T 1.229 V oln1asına rağmen prat ikte k a yıp l arın ne-den olduğu voltaj düşmeleriyle bu değer 0.8-0.7 \ olnlaktadır. I-Iücre içerisinde meydana ge:e n polarizasyon adı veril en bu kayıplar elde edilebilecek gerilinıi düşürnıektedir. Bu kayıplar aktivasyon polarizasyonu, onıik (direnç) polarizasyonu ve konsantrasyon polarizasyonudur. ,
,
IV.
karşılann1aktadu. [ 1]
·YakJt pil l eri :
III. Y Al(IT PİLİNİN ÇALIŞMA PRENSİBİ
Ç a l ışma sıcaklıklarına
e le. k tro
kimyasal bir süreç sonucunda y akı tta d epo lannıı ş olan ene ıj iyi d oğı11 d an el ek tri k akıımna çeviren bir dönüştürücüdür. Yakıt pi 1 l eri bilinen pillerle benzer özelliklere ve parçalara sahiptir. Piller Yakıt
pilleri
YAKIT PİI.ıİ ÇEŞİTLERİ
•
•
252
göre PEMYP ve DI\1YP Düşük A YP için --100 °C Orta F.A.YP iç in ""'200 °C
iç in
�80 o C
Yakıt PiHeri
SAL' Fen Bili mleri Enstıtüsü Dergisi ?.C li. ; .Sayı (Temmuz 2003)
Yüksek
•
EKYP
içın
rv
650
°C,
oksijen •
.
. ..
•
yüksek Ça lışn1a n1adde lerine göre • Gaz yakıtlada çalışan (hidrojen, anıonyak ve hava, oksijen) • (nıetano], etanal Sıvı yakıtlada ç all şan hidrokarbonlar) • Katı yakıtla çalışan (Körnür, metal hidrür) K ul l am lan elektrolit tipine göre • Polin1er Elektrolit Meınbranlı Yakıt Pili
(PEMYP)
• • • •
Ola rak Tablo ı
p ıl ı Pf..:.MYP
Anot Reaksiyonu
r<atot Reaksiyonu
ı��� 2f-r +ı�
ı /20,
-
t
zrr
+
1
Df\11 YP
AYP
ı
SH'
4
+
COı +
2c
ı '
ı I ı+
2(oı-ır
->
2HıO
+
2e
--
FAYP
I·KYP - --
K()YP
Ih� 2H- + 2c 1 l2
1120)k + 2H'·
+
CO:l
2 ->
2e--7 ı ı.,o �
2e-t ıı,o -
11202 HıO+ 2e--:)2(0H} •
H20
+
COı +
11202 + co2 + 2c co>-2
�
11ı0
ı·
. ı i
... +-i
hidrojen
ı
•
""!"-'
; ttı�/
· '---':'+"".......
rnembrarı
Illiereler
)ek[l
binmleriıı göriinlimü [8] E1ektrolit (Jv1eınbran): Yakıt pi1lerinde kat 1 sıvı ve neınli poliınerler elekt r olit olarak kullantlır. Elektrolit iyonik �- Yakıt
pili
hücresindeki
,
1/20ı + 2H+ + 2�� HıO
2e llı 4 0'2
+
,f ·1
Elektrot: Yakıt pilJerinde reaksiyonların gerçekleşebiln1esi için gereklı yüzeyi, ortanıı sağlayall lGsım<.hr. Reaksiyon yüzeyini ve dolayısıyla h1zını gözenekli yapıda yapılmışlardır artırabil ınek için Yapıs1n da karbon siyahı, plaün katalizatör bağlayıcı olarak da PTFE (politetrafluoroetilen) bulunur. Yüksek uk1n1 yoğunluğunun elde edilebiln1esi için münıkiin oldukça ince olnıalıdır.
-
C':H501 1
... ·
·.
rı
Düşük ve orta sıcaklıkt.aki yakıt pillerinde sulu veya polın1cr elektıoli1, yüksek s1caklıklarda ise katı veya ergiyik elektrolit kullanılır. .A.ynca elektroht yakıt ve o ksi tleyici gaz akınılarının doğrudan taşınmasını önleyecek fızıksel bir engel görevi de görn1ektedir.
--
ı
.
1
...
Y:ıkıt piliçeşitleri
y n k.ıt
'
•
yükleri iki elcktrolit arasında taşıdığ1 gibi aynı zaınanda re a k s iyo n d an çıkan g azl an elektrotlara taşır. Y akıt ile oksijen (hava) ara� ınd a ayırıcı bir zar görevi yapar.
J)oğnldan Metanol Yakıt Pili (DMYP) Katı Oksitli Yak1 t Pili (KOYP) F osforik Asj t Yakıt Pih (FA YP) Eriıniş Karbonat Yakıt Pili (EKYP) Alkali Yakıt Pib (A YP) sınıflandırırlar. (Ta blo 1) [5]
1
Ö.Dönmez, !\I.Pcrçin
KOYP ıçın
orta
•
Otomobillerde Kullanrlmasa
A.Gii mü ş,
-800- 1000 oc ('alışnıa basınçlarına göre • düşük( atn1osferik basınçta) •
ve
+
2e
Bipolar plaka: Üzerinde gaz akış kanallan bulunur aku11J üzerinde toplar. Bir tarafı gözenekli yapıdadır, bu yüzeyde katalizör tabakası vardır, yakıt pili hücresinin sıcaklığınltı ayarianmasını sa ğ lar. [6]
_, --
1/20ı+2e-)02
--
\l. YAKIT
PİLİNİN
VJ..
KULl.�ANILA.N YAKITLAR
TEl\1EL KISIJ\1Lt-\IU
pillerinde elektrik üretnıek için basınçlı ve ya sıvı hidrojen� n1etanol, e tanol, benzin, LPG, doğa1 gaz biyogaz gibi bir çok yakıt kullanılabilir. )"akıt
H ücrc \1odülü: Yakıt p1li hücrelerinin istenilen ö?e ll ikleı i \'erebilecek sayıda bir araya getirilebilmesiyle o hı?url1r
(Şek] 1 4)
Otoınobjlferde kullanılan y akıt pillerinde bu yakıtlardan hidrojen ınetanol-etanol ve benzin kullanılır. PEMYP bu dört yakıtı da kullanabilir. DMYP ise nıetanol-etanol en yak1tını kullanıl ı r Bu yakıtlar içerisinde çok kullanılanı basınçlı hidrojen ve nıetanoldur. (Ş ele] 5) Geleceğin yakıtı ise hidrojen olacaktır. l9] .
253
Yak1t Pilleri
SA U Fen Bıli mler i Ensti Lüsü Dergisi 7 Ci lt, 2.Sayı
Otomobillerde Kullanılması
A.Gümiiş,
(Temmuz 2003)
� Benıin o Hidrojen
Ö.Dönmeı-.., i\l.l'ercin •
PİLİ
VIIT. OTOJ\.tlOBİLLERDE YAKIT UYGULA�fALARI
aDiğer
nıetal lridıi c
ve
VIII.l Eleneo Yalot Pili Sistemleri
Snı1 lridr�en
Nletanol
o
Eleneo çok katlı gaz dağıtnıa tabakalı elektrodu karbon grafıt tabakalar üzer ine PTFE bulunan eıİıdirilmiş nıkel plaka ile desteklenmiş gö z e n ekli yakıt pilini geliştirdi. Kullanılan platin yakl aş ık O. 3 mgtcm3 a ğır lığın da elektTot ise 0.5 ının kalınhğındaydı. Yıllık Elektrotlarıo 20.000 adet üretinı yapabiliyordu. çerçev eleri AB S tipi tennoplastikten enjeksiyon ile -
inıal
ediliyordu.
Elektrotlar 24
hücrelik
nıodtiller
halinde seri veya pa ra le l olarak bağlannuşlardı
O. 5 k\V gü c ündeyd1 . En büyük kapasiteli 120 modüllük ( 52 k\V ) bir sisten1İ Belç ika Jeoloji Ser v i si için yaptı]ar
Şekil S Yakıt piliııde kullanıJan yrıkıllar [7J
VII.
OTOMOBİLLERDE
KULLANILACAK
•
•
•
••
Elektrotlann önırü 5000 saatb.
•
Y AKI T PILI-ıERININ OZELLIKl.�ERI •
elektı·ikli taşıt için
Eleneo
Hı-hava
( 14kW) Teknolojidekj
gel iş ı nel e r
maliyetle, çevreyi kirletrneyen; yüksek verinıli, güç üre tn1ck eğilinundedir. Yakıt pı J leri tilın bu ihtiyaçlan karşılayabilecek ö zel l ik tedir . Sessiz, ver inıli ve teınizd1r aynı zaınanda çok az hareketli p arç a sı oldu ğu ndan az bakın1 g e rek ti ri r düşük
tüpler
i çerisind eki
,
'
Hava
Filtre
hen1en bütün
KOH Tankı
H Lr1 �-:'J Boş�ltma
Eşanjör
HO � �J
r ında dı r. Bunun düşük
c va
Kondenser
olmasının en büyük nedeni yakıt kimyasal enerjisinin önce ısı sonra ı nekanik enerjiye çevrihnesidir. Böyle bir rrıotorun verimi en fazla Camot verimi kadar olabilir. Yakıt pil lnde ise yakıtın k ü nyasal eneı�iisj do ğrud an elektrik eneı:jisine çevr.ildiği i çi n verinı yüksektir. 01·onıobil1erde kul l anılan y a kı t pjlinin veriı ni benzin ve d1zel nıotoruna göre oldukça yüksektir. 1-Iemen
KOH
H2 ������
[ 1 OJ
i
200 km yol kullan ıyordu. [5]
hidro jenle
2
,
İ. Y.:vt. lar ı n verinıleri %15-25
yapıldı. Çelik
C O Ayıncı
pilli
dağıtılabjlrne leri behrleyecektir.
basuıçlı
Laboratuvar
.
(Şeki1 6)
araçlar yakı n gelecekte kullanın1a sunulabilecektir. Bu araçJa rda kullanılabilecek en uygun yakıtlar ise hidrojen ve nıetanoldur. Metanal veya hidrojenin hangi s in in en çok teıcih e dileceğin i ek ononı i v eri m enı i syon değerleri ve güvenlik ,
gel iş tir di
yak1t pili
d oğ r u akun nıotont
alabilen taşıt
Bundan dolayı, ulaşıın araçları, yakıt pillerinin en önenıli
Yakıt
VW fırma sın a 3 2 modüllük
tecrübeleri ve de ğişik modifıkasyonları
.
uygulan1a alanı dır.
her biri
Pompa
Şekıl 6
büyük oton1obil şirketlerinin bu
araçlan vardır. Toyota Dain1leı-Benz, Ford, General Ylotors, Honda, Nissan .Ylitsubishi, Chyrsler-Daimler bunlard an bazılarıdır. Bunların Jışnıda otomob il fırn1alan ile birlikte veya tek baş lan na araştırn1a yapaı1 ş irke t l erde vardır. Ballar d P o we r Plug Power., De Nora, Los Alaınos National J_,ab. bun lard an sadece bjrkaçıdır. Ayrıca çok sayıda ünıversücni n araştırn1a grupl arının yaptığı bir çok yakıt pili uygulaması vardır. NASA (J.P .L.)'nın bu konu ile ilgih araştırınalan Apol]o uzay araçlarından beri devaın ctınektedi r.Yakın bir gelecekte satışa s unulnıası beklenen yakıt piUi araçların say1 sıı1ın zanıanla hızla artarak 2019 yı h nda on n1il yonu geçn1esi beklennıektedir. [ll1
konuda çalışn1aları ve denenıe
Eleneo yak:t pili çalışr.ıa şenıası
(5]
\1111.2 Fayp "li Şehir İçi Otobüs Programı Proje 1987
yılında başla tıld1 . LANL Georgetowıı {)niversitesi persone linin ger{; ek lcşt1rjldi.
teknik desteğı
ve
yönetiminde proJe
,
adet yakıt p i li nd en 150 V, 240 A, 36 kW'lık perfonnans elde edi ldi 1 10 adet 100 Alı'lik destek sağlayıcı batarya k u l lan ıld ı Yakıt pilinde yakıt olarak nıetanol kullanıldı. [5] (Ş ekil 7) 240
.
254
\'4ıktı l'ilkri 1
OtumolJilh·rdl· 1\.ullanılıııa"ı
.\.( ,tinıtı�, O.l>üıınatt., 'l.l't·r�·iıı
. ''1.1\1(1\I!JIIIll/�(i(:�!
!
't
l��O kın yo! aldhlliyuıdu l·ak tt �ul{)ıdçn h�ı�ka Si.t-..1ccL' �;ır ...
k1:yi ta:;;ı�· ..ıhiiJyoıdu. ( tırıkü la�Jlııı
.
.
hliy:i'k kı..,ııııııı S(tO h� �
a ��ıılıgır:da yakıl pılı ki.lplıytHdıı. ()L·kl}L))
- . ;rJ . •
Hı! lı ı ırıer
-
-{
· -··
�
'
Pl ·�
.
.•
.·r ..:
... � �.1 ... ı ,
Mutoı ktırıtwlu llf_
) .... k d ı )
Metdrwlı il :ı kı
,
�-1u ıu ı
;'\ ı ( ' /\ ı { ı ı �ı 't ı l ı
ı
ı2
ı
] <)t)(J yılı ın�ıyı\ 'ıyıııda )'tik!t pılı ik \· �ılı -:ı aıı �!·( '·\R ') t aıı 1 ı ıld 1 N 1· ( · /\ R I \ �, < ll l' ·) ( ) d �ılı a h J 1 if y �� k ıl p ıli kullanıltnı�lı. Bu �")'�·de la�lt (l hı�ıyı t�ı�ıyahıliy(lJ'du. 1 a � ılı o ın t: ır; ı1ı '> -1 ( J kıll l' n yü k �:..·k Jıı / J ı � t� 1 lU k tu u 1 Jn hu t;.ı�ıtt�ı ku1Lı:ııl�n yakn pılinın tJ·Lic·lidl' 50 k\V idi. u u
\'IU.3 B�ıllard Pilli ()tohüs Kaııuda lıühliınrti Lııarınd:ın ı lt) b i i" p L. r 1 (. , ı ı n �ııı' ı ı ı u bl ı ı/\..' ı h i ı j'L·ıl�nııı�ııı" ddt· edildL Y:.ık.ıt o!JrJk d<i�ı:ttK'nın altııtü �llL Jlkl "ı:l'lık tlip l�l'fl�llllh.'h.t lııdıUJL'll \ t ı k�tıı ıltıııs 1 t)(J 1 yılı uıt�ılaı ııH.L.l lJrJlL'k l)tohLb t.ıll;ı ııılllı L. i n�n ı ılaı ıd ı 1 5 l ( �d-... ıl X ) ]<Jl)(J \ılıııJ� h: ı ':'b t ıl d ı l >uc 1 ı ı H)� n ı hı
l'ı1JJt'
1 t.tnıt ıl d ı.
,
1
1 �ıı
abbilıyt)Jdtı.
•
•
yılı l�yllil
1 I){J'/
lıiicı�..·
ı
�ıyınd�ı 11\clanull�ı ,\·,_ılı��ııı Nl'l '.i\R
lk· po Y:ıkıt
n ıl' t ı ı ıol b
(-�O] t)
pılı )O l. \V
JılutHılti kull;.ıııılıyurdu
�
.ı OU l\lıı \:u 1 l1Licüııdcvdı \'1..' �. , JUcl
1�()
l,ııt�
. iıt.1
yılp�tbıll·tı
\h�ı'-t·�k _ '" BL'll/. 1\ .>l'tı�ı btı �ll�\· 2 \tık.'Lt ta�ı\·;.ı:JıJiyuıdu. . . .
(�d·dl 10)
Radyatôrltr Ya11.ıt pilled
'1 Ha n
•
Motor \\
tan h
kontroll�
�.ompresör
Otamatik
Hıdroj�n tGpl�rı (6)
motoru
\
'
Güç kontrol :ı
\
DC motor
transmisyen
Nl ( '/\R -1, ı-ı5 kııı lıu�ı ��1bip obcak �l·kılLk ı..:.L·li"tıııldı -�·)() kıtı ııı�..·u/ı lı ol�n Vl:..Tcl·des lh·n; 1\ �L·ıı:-.ı oı ;,ı ı aı-ı ıın�ıl c�..lıkn Nl·('�\R -t h�ıg�jL.ır: il:..· l)iılıklL' .ı voku '
' 111.-t N tr ar Seri.., i ..-\ r ari ar
1
�ıl;_ıhı} 1\'UI
•
-
B d ll..ıı d
P ı\\ rı S,,. le n ı ı h_. I) a ı rı ı� e ı Bl·111 �,ı ı ak �, �: 1 ı :: ı n li k k ri �n:ı�·1 :.1 r dı r. l) li ı ı va ı u n l � . bt i y li k ıl to ı ı H l b ıl tııl'th:J'ıi oL.ııı J)�.uıııkr .. BL·rı; yakıt pıllı aı�ı�·hııdan �fi()) vılınc.ı k ıd�u }{/.(){)() �Hk·t LiıL'1111L'Yi pLııılaınakt�ıdıı. ı
:1
�c..l'->1111 'OOO'Jl· tanıtı};jn lıl·ı
-
-
:'�U
) ik·
k\'\ ']ık yakıt
i\l
(
'_1\1{ i 'ürı ınL'\(llltu
pi!
li)rliııli� uLııal-. nuııııal bir aıJ�·tan hir 1�.ık l i..ııı yoktu l)ı�:ıııd�n aıacııı \-·alı.1ı1ıa �L·�ı lıı'ı: duy.dıııtı\Oı ı)·l·ıi�..,ıııde,kvn h�ıf"ıf bır k.uıııpr:..·')ilı ...;cı..;i du' ultı\lıtlhı
ı l) l) l V ı J ı [\ Lı \'ı � ayıııdJ :v�ıkn pi!i ık· �-�ılı��ııı ılk ;tr:ı\· 1 } ı ııodtil tkıı olı h a ıı � 1 ( .. \H l tin�tıJdı. 1\ I : ( .. '\ JCI d : : )�d ıt pıli kulbnılı)onhı \T ��.iil'ü .)0 k\\', biı dvr.ı) yakıtla
�
(�vkıl ll)
-
.
de
·A R
<
..
-
ı k ı � iı t dL·
\ll·<
1
.)
"") ) .
-
'cı kıt J»illlTi
ı 1 vıı Hı! :ııl�·rı l·ıı:-.Lıtt.ı:�ti il ·q•ı-., ılt. l :ı;.ı\ll !t:ll1!1JU/ 'IHH)
") \! tl
\ t'
Otomol�_ilknh· Kullıtııılnıa�ı
:\.(,tiırıih,
'
O Uünıttl'l, i\l.l'u�iı
.
1 1 l <, a !!, hıı
S u ı ıi..l y · ' '· .J l'1 ·\.' l' ğıı ı ı l'Il1ı/ 1· nt: ıJ ı 1\. J; ııai: ı �Yakıt Pılkn., H1lını 'L' ·ı �:kııık lk·ı!-'.LSL l�knn ll)()!\ l >o1ı n tl' r ı: ll'lo ı u 1 ıt JVlL·n ÜH ünlı Yuı.11 12 ] � v ıı ( ) . l lli.il'ı<:lLTi i\·iıı l . >o\vcx RL\IJJl'Slllill Vı...· H 2Si\15 /eulııiuııı Lh�klıo1ıt ()br�ık D\.."ntı· ııtıL·sin (ja/.1 Cı. FL�ıı Bıl. ı:u� Yükst k I. isans 1'L"I.İ, �ubat ] 00 1 ·
.
...
"
1 �1
Slıinıslıon ( lotte::,1i.1 . dL·lıtJı k�, F. KL·lh:rs1l-'11i..·n l\lolkı . I l\lbt�ıııh>nıu lZL.. dondu"·rul·l ( \·l!s ( irl'L'J\ Po\\L'ı'' 1 (1:-ı •
:\bınu� National 1 � ıboı�. tuı v 1-� J < ·ıı� Jl.� S. (i. f\:1 ılJi:...cn -·
The l i.S
•.
Dq1urtııK·ın ol
l·ılll' �·' � İ l l \ l ·::-ı ti n t: th,: { ·t·�ııı J rJn�poıt", Jouınal ut Pm\ı..:r �- llll L'l'� l)t)� '
�()�l ( '
IX. ı �.ı�1tL.ırdu
}.; ar� ıla� ah i I t·�.: t·k !)aha ()ıll''ıııli�i 6ıılL·ııt·bilır.
ir
h
.
pillt:ı ı
.v�1Lıt
'�'
�'t:h-'l'�klL'
kulbıııLıı.ık
Jll' ıj ı �,ık ıııtı ::ı 111 d a ı ı l uı tul ıı ı u � ..
\·ı...·vtL'YL'
ta�ıLl aııı'
hu
lı...-nıİ/
lll'Ill
1�1
\'l'rdı�.ı
lu ıı u r. '/4ttdı
lıl'Jll �.lı...·
kiık·tılll'YL'll
�'l'Vll'VI
o
. yuağ1na s�ılııp u1uıı.ıhıliı. hit11ıcyt:ıı hıı cıı\.."rjı ktt
ı� ll
�·�ı! 1 ?lll�tl �ır
�uııııtl<ıkı
�.tuılaıda
•
ı.
!\1a:ıvl·tı ����ıltııı�,· ı ı ı�ıl/ L' n ll'
kııllaıı�ıhıkıı
:... i... fı..:ıııkrııı
���...· l ıst ll' ıl nıes i
'
1
Kulbıııl�ın lll H.ldl·lı':·ııı
].
k�ıt.ılı;hı
ı�·L·ıı�ıı1dl'l�ı
\'l'
p:.ılıalı
ll!Jk.t�ll11H �l/a]tJll�l
\.ı�ıkıt ptlllllll ih'I1.0J"lll<Jihılllll �iltJrdJll�!�l Y<ıkıt p1hnnı
vt'ı
') � k: t p ılınııı
">o
iıııınııı
aı
lırılııkı"'ı
i� u tu I n ı..ı s ı ııııı i yık �lıı ıl: tll'..., i t'tkıli
katall/·(iı h:ri11 gt'11-;itırilnıv�ı NJ l' rn 0 Ll ll Ü:/ l'1 1 l k h: 1 İ lll Il �
·L
�1 L
�
l' ı S. l l rıIz lll' S i
l)�dı�ı kınnpakt '1it...h·ınkı ııl gl'lıstırılnH·�i
l kıı;
vv
�.SınıatkT.
.
bol n1ıktaıda \'a1,ı1 tL·nıını. \�tkıt uLn�ık
lı ı d ı \ lJ e ı ı i ı ı k ul t.ın Llıııa .., ı
'"
•
1�1
..
.
f\·lıkku fV1ıkkob, ··ı \]1L'ltlllL'lllal Studıc� ()n Polymı..·r
1 1L'\.·tı ul ytl'
\leıııhı ,ı lL' ı:uı...'l ( \·11 Stack.'->", �L.htL'I
Sı...·iı...·nLT
İn
lql
('L·Il
'I'LThııolotıv. 1 l'llı 1 lOl U g y 2 ( ) ( J 1
\'(it! . ... Ll ı1] J � 11 )Ll lı (lı1
··t 11\ ıı onılll'lltJI l ıııp�ıct
uf l·uL·1 (\·ll ·ıl·L·hnulo�y·· , ( 'l1l'ıniL·al IZL'\'tı... '\\� Jaııu:.ııy }l}lJ� 1()1 s�ın l·.(i., Balı<Jl ı- ();dcıııiı s' ()ıs N" 11idrojL'll Y..ıkıt PiJh·rı: ()lonıoh11 l·ııdihtıııı<.kk1 l \ l:'. ulaım.ıl�ıı \'e < ıclı...·ı.:�..·üi", 'J liBI I AK f\1Af\t l�kıııı ?001 ı 7 J Bıı;Jn l 'uok ' ·/\n lııtıoduL·tıon to FuL·l ( L'lls and ll \'dı otı.l'll.. J ·LTlıııolo·.!'/ IIL·lıuccıılı ı� 3(> )1 \\ rsı 5th :\\'l'lllll'\:tıırt>U\l'l, BL· \'(Jı ı�.)�..;· ı. ıı;.ıda DL'l'L'Hlh�..·r?OOI �
�u
K.t....on.iL·�iı,
\\' \\
l··uL·I
...
Vlh · i�.·k
\\ . i't H.' h. L'll t O ( l;_ı y . l'D t ll
Ilcbıııl-..ı
Survey
lt)
l
of of
ııı\L'ı-.,nv
J)el·cınhı:r 2001.
l(J Adc..ıııısoıı K., PL·aı·�oıı i>., ··ııydn)gcn and rY1t'llıJJllıl a l'uınp;,ıt 1'11011 u!' S�ı1l.'t)", l;l.Ull0Jl1ıl'S, l·:fTll'll'llCK'� anJ l·tııissıoıı" �·, Juurn�tl ui'Po\Vl'ı Scıl'nres, �6
1 1 l<t>h�..·ıt K.osak "l·'t:ll ( 'cl1 Velııck:-,", Yuık lL'L"hna.:JI ( (lllLTl' 1(> ..
12
1�'-ılLırd
1\> \\L'r
( ''" \' h�ılLırd pıodtıch. ·lıııı)
s v�tc n1
'1 -
\
ın ·-
Yakit Hücresi
Teknolojisinde Bor lJygulamalari A.İ .Çetin� İ.Ordu, A.l<olip
SALJ Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 7 .riıt, 2 Sayı (Temmuz 2003)
YAKIT
HÜCRESİ TEKNOLOJİSİNDE
BOR UYGULAMALARI
Ali İhsan ÇETİN, İbrahim ORDlJ, Ahmet KOI.�İP Özet
-
Bu
çalışmada
taşıtlarda
kullanılabilecek
olan
L<;iRİŞ
alternatif enerji kaynaklanndan bor elenıentine dayall yakıt teknolojisi
hücresi
teknolojisinde bor
incelenmiştir.
e!eınentinin
Yakıt
kullanınu
hücresi
ve hidrojenin
taşınnı as ında sağlanuş olduğu özellikler, bor elementinin öneınini bir kat daha arttırmıştrr. Borun farkJı
değil
ki anyasal
yapılany la
sa de ce taşınıada
yakıt
olarak
ta
g örül m ü ş olması, dünya bor rezervinin yaklaşık olarak 0/c, 70 inin ülkemizde olmas1, bor elenıentine dayalı teknolojilerin ülk en1i z de de geliştiri J mes i ni kuJJanıJabiJeceğinin
gerehtirmektedir. Gelecekte bor elenıentinin altın değeı·inde olacağı bugünden görüln1cktedir. İçten yanmalı motorlarda, bor elementinin
l\ullanıhnası il e hean daha az ın a li )' e t ıe daha fazla yol hem de
hava kirliliğine yol açmaması, bu elementin önemini
daha da arttı .. maktadır.
Anahtar Kelinıeler
-
Yalut Hücresi, Bor Teknolojisi,
Sodyun1 Bor Hidrit
Abstrrıct the
a
-
In this study, fuel cciJ technology which is one of
l ter n a ti v e
sources
that
can
be
used
in
inteı�nal
coınbistion engines is studied. The use of boron in fuel cell technology
the featu re s
and
in
transporting hydrogen,
incre-ased the importance of boron element. Siıu·e it is seen that boı·oıı can be used not only in transport but, also as a fuel with its chen1iral structure-s, and nearl�' 70°/o ol earths boı·on reserve is in our cuntry; it is necessery to devolop
Dünya [osd yakıt rezervleıinin tükenınekte olınası, gün geçtikçe artan taşltiann çevre kirliliğini önemli ölçüde etkilernesi) hem ulaşıın a raçlan nda kullanJ lan yal<1t teknolojilerinin gel1ştiıilnıes1ni hem de altenıatif hale yakıtlan n araşttrll1p bulunmasını zorun I u getinnektedi r[ 1]. Kirletici cn1isyon lan aLaltnıak; bir teknolojik geliş1nıi ve bunu sağlayacal< yatınnılan gerektirmektedir. Bu gelişinıi sağlayacak yatırnnlar büyük maliyetler ortaya çıkannakta ve bu nıa liyetler gellşmiş ülkelerin ekonomik yapılan üzerinde olun1suz etki varatacaktn. "
Değişik verilere göre 2025 yıbnda dünya genel ene1ji tiiketinıinin ulaşa c ağı düzey 12 000-16 000 Mtep olarak tahmin edi hnektedi r.2025 yılında dünyada 1 500-2 600 Mtep h idroje11 encıjisinin kullanılnıas1 planlann1aktadır. Böylece göz önüne alınan etüt periyodu (2000-20?5 dönenıi) sonunda, dünya birinc11 enerjisiııin �1J 9-21 arasındaki bir bölünlü hidrojene dönüştürülerek kullanılab11ccektir. Bu oran daha çok �lo I O olarak öngörü hnektedir[2,3]. ll. 'TAŞil'LARDA
1-IÜCRESi UYGULAMALARI
technologies about boro n element in our cauntry. Today, i t can be foreseen that boron element will be as valua bl e as gol d in the future. The use of boro n element whitlı inteı·naJ comhistion engines does not nıake much
p o l lut i on
and it aJso enables us to go forther less cost. So,
the�e factors increase the iınportance of this elenu'nt. This
work,is allout the technologies based on boron element for w
h i cles is s tudied.
Key
J�'orıls- FueJ cell, Boron Tekno1ogy,
Sodium Bor
Hydrit •
A i. Çetın� Ayvacık
M esieki Eğitim Merkezi Çanakkale
!.Ordu.SA.Ü Fen Bili·ııleri Enstitüsü Makine Eği"li:ni Adapazarı ;\Kol ıp; SA.Ü Teknik Eğitim Fakültesi, Makine Eğitimi, Adapazarı
YAKIT
11.1. Yakıt llücresinin Gelişiini
Yakıt hücresi, yaJ<1t (hidrojen) ve oksitley1cinin (hav'') kinıyasal ene�jisini doğrudan elektrik ve ısı fornıunda kullanılabilen enerjiye çeviren güç üret1nı elenıanıdırl3 ]. Hidrojenin bir yalot hücresi olarak içten yanmalı n1otorlarda kullanıbnası 19. yüzyılın s onlarına u?anmaktadır. Ahnanya�da 1920 yı h nda Erren 'in ve 1940 yı h nda Oen1ichen 'in hidrojenli motorlar üzerinde çah şnıaları bulun1naktad1r. 1 970 ']ı yıllardaki petro 1 kti.lierinın ardından BalJard, BMW, Daimler Benz, Ford, Gtv1, 1 -Ion da Mazda, Suzuki, Toyota gibi otomotiv fı nnal annı n da bulunduğu çeşitli kuruluşlar hidrojen le kendi çalı şan ın otorJan prototİp araç ları nda ,
deneın işlerdir[ 4].
Yakıt Hücrcsi
SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 7 .Ci lt. 2 .Sayı (Temmuz 2003)
Teknolojisinde
Bor Uygulam3lari A.I.Çetin, l.Ordu, A.Kolip •
•
Son onbeş yıl içerisinde hidroj e nle çalışan değişik tnotor1ar üretilmiş, otonıobi11ere, otobüslerc uygulanarak de1nonstrasyon lar yapılm1şt1r. İçten yannıa]ı rnotorlarda yakıt olarak hidrojen kullaı11lab11mekte olup, bunlar çoğunlukla enjeksiyonlu motorlardır. Diesel nı otorlarda hidrojen enjeksiyonu ön ym1n1a odasına yapılırken, Otto motorlarda doğruca yanına odasına yap1ln1akta ve uzun tnnakh özel bujiler kullan1lmaktadır. Bu motorların heın iki ve hem de dön zaman h olanlan vard1r. Son yıllarda hidrojen/benzin ve h1drojen/doğal gaz sistenıli Otto motoru gibi düzenlenıeler ortaya çıkan lnıışt1r. Hidrojen ya1otı araçlara sıvılaştınlm1ş biçimde veya nıetalik hidrid biç-iminde uygulan1naktad1 r [ 5]. Hidrojen yüksek verimle ku llan1lan bir yakıtt1r. Sudan olduğu gibi fosil yakıtlardan da üretilebilir. Hidrojen kullanrnı ve1iminin yüksekliği, en bol fosil yakıt ola11 kömürün diğer yakıt ve enetjilere dönüştürülerek kullanılmasına ulaştırmada verilerle ilişkin gösterilebilir[ 6].
Tablo 1. Yakıt hücresi çeşitleri Parametre
AYH
PAYI-l
KOYH
EKYil
PDMYH
İşletian sıcaklığı (C.o)
80
200
1000
650
&5
P latin ku ll am rm
Yok
Var
Yok
Yok
Var
Güç yoğunlıq;�ı (W/kg)
35- ı 05
ı 20- ı RO
1 5-20
30-40
:150-1500
Verim(%)
42-73
40-47
45-50
50-57
40-60
Atık ısı ku1lanmı1
Yok
Sınırlı
Yar
Var
Yok
Saf H�
işlenmiş metan ol, doğal gaz
Doğal gaz
Doğal gaz
iş1cuıuiş metanol. doğalgaz
92/93
2000
1
�-----·-·---4----+- ----�----�r---+---�'
l •
Hz ya1oı kaynağı
Ticari kullanım
1998 ı
199'3
i
ll
ı
Önıeğin: 1 ton könrür-benzine dönüştürüldüğünde 708 knı yol yol 1 ton kömür-elektriğe dönüştürüldüğünde 772krn 1 ton kömür-hidrojene dönüştürüldüğünde 1 030knı vol .1
Hidrojen Jıem doğrudan heın de dolayh yoldan eneıji üretin1inde kullan1labi lmesj ve birçok eneıj·i kaynağ1ndan üretilebihnesi gibi çok önenıli bir ava11taja sahiptir[6]. 'Yakıt hücreleri ne dayall teknolojilerin içten yannıah nıotorlarda uygulannıas1 sonucunda atık olarak su buhannnı ç1knıası� insan sağlığı ve çevre sorunlan açısından da hidrojenjn, 1çten yannıah motorlarda yak1t olarak tercih sebebidirf7]. 11.2
Yakıt Hücresi Çeşitleri ve Ç al i ş m as ı
Yakıt hücreleri, kul1an1lan elektrolit malzeme çeşitlerine sı n L fland1rı lmaktadır. Bun lar Tablo 2. 1 'de göre parernetrelerine göre veriltniştir. Bütüll yaktt hücr�leri aynı tenıel ilkelerle ça l ı ş 1 r . Yakıt hücrelerindeki iki ince e1ektrot ve bunlann arasına sıkıştırtl1n1ş bir elektroht bulunur. Anoda ge]en yak1t, orada iyonlara ve elektronlara aynş1r [8]. Bir yakıt hücresi� y akı tın ki1nyasa1 enetjisini döı1dürerek devamlı olarak elektrik akınıı meydana getınr. Elel<trokinıyasal reaksiyon süreciniıı, yanınasız yolu tarafından elektrik eneıj 1s1 oluşturulnıaktadır. Yalnt hi.icreleri, yal<1t ve oksijen olarak (genellikle havadan) elektrokiıııyasal reaksiyoı1da yan1c1 olarak hidrojenden faydalanır. Elektrik, ara ürün suyu ve ara ürün sıcakhğ1nda tepki sonucunda ıneydana gelir [9]. A YH: Alkall n yakıt hücresi FA YH: Fosforik asit yakıt hücresi KOYH: Katı oksit yakıt hücresi EK.YH: Erirniş karbonat yaklt lıücresi PDM'r:'Il: Proton değişken membran h yalot hücresi
258
ıu,0ı ... l v.·. ... ,n.
.
:
,
Şekıl
1. Yal<ıt hücresi (PEM, Polimer
.
esaslı)
Şekil 1 'deki yak1t hücresi, iki elektrot (anot ve katot) esas1na dayanır. Bir polimer elektro11t zanyla ayınhr. Yakıt hücresinin çal1şma prensibi suyun elektrolizinin ta1n teTsidir. Yakıt lıücresi için reaks1yc-:ı formülü aşağıdaki gibidir. •
•
Hidrojen elektrotta; 1-lı .. 21-I+ + 2e· Oksijen el ektrotta; � ıh o., + 2I-r · + 2e�
•
reaksiyon Yı Oı
Toplam
H2
+
(1)
�
HıO
(2)
H,O
(3)
-
E1ektrot1arnı her biti, birisinde p1atin-temel ahnan bir katallzörle yan tarafları kaplanır. Hidrojen yakttl, anota beslenir ve hava katottan giTer. Hava katot yüzeyinden geçerken, hidrojen zengiııi gaz da anot yüzeyinden geçer. Elektron]ar katoda doğru bir dış devre yoluyla taşıııırlarken, hidrojen iyonlan da elektrolit yoluyla oksijen elektroda göç ederler. Katatta oksijen ve hidrojen iyonları 11e clektronlann reaks1yona gümesiyle su elde
Yakıt Hücrcsi Teknolojisinde Bor Uygulamalari A.İ .Çetin, i.Or·du, A.Kolip
SAU Fen Bilımieri Enstitilsü Dergisı 7 .Ci lt. 2 .Sayı (Temmuz 2003)
�dil ir. Elektronlann dış devre yoluyla akış1 elektrik
a k ı m1
üretir. Yakıt kul]anlnHndaki yüksek verim nedeniyle, bu elektrokimyasal iş letn den çıkan yan ürün sadece su, ıs1 ve elektrik
akın11dır
diyagrarnı Şe k il
[10].
ı akıt
hücres1n1n
r
şematik
2 de gösterilmektedir. '
11.3.2. Hidrojenin doğal gaz ve hidrokarbonlardan
üretiıni Hidrojen, doğal gaztn buhar re f or rnas yon u ile
üreti lebilnıektedi r:
---1 ı�s,_ ı
----I IIJ�I
1·1 ,
(7)
T
11.3.3. Hidrojenin fotokiınyasal yolla elde edilişi: ı sı
Hidrojen, güneş ve organon1etalik bileşikler veya enziınlerle de üretılebilır.
Hidrqjen Güneş + organotnetalik bi leşlider veya enzim +
Yakıt hücresi
Oksijen
Doğru
Alnın
H20 --�IIJI� 1-12
+
(8)
11.4. Hidro.jenin Yalut Olarak Özellikleri Bi 1 in en
en
ki nı yasal
hafif
yaktt
Güuün1üzdc
element
kriter
seçinı1nde
hidrojen dir.
olarak
ahnan
ulaştırma yak1tı olma özelliği, dönüşebilirlik (çok yön l ü çevresel k ni lanı m verirn i, uygunluk. enıniyet ve efektif nı aliyet açısından yapılan dcğerlendinneler hidrojen lehine sonuçlar vermektedir u y g u n } tık),
kulJanınıa Su
[ 121.
Claşt1rma yakı h olma özelliği yalnızca
.'ı ek ıl � Yakıt hüc.;rcsin ın jscmatik görününıli 1
içeriğine
11.3 Hidrojenin Eld{· Edilmesi
Hidrojen
doğal
ka ynakl ann dan
Lin�tileb·ilcn
yakıt
bir
lak1örünc de b a ğlıd 1 r.
ohnaytp, deği şi k
yararlan1larak
s e n t eti k yak1tt1r [ l
ve liziksel
b1 rin c il
ene1jı
hamnıaddelerle
1 ]. lijdrojen
üret t m i nde
duruınuna bağlı
yakıtın
olmayıp
hidrojen üretlm teknikleri kısaca
aşağıda tan1 t1 hn ak ta d ır.
1 1.3.1. li id rojenin sudan elde edilişi
\eri Inıi s tir. ,
J ublo 2. Çeşi�lı rnotor yakıtlarının özellikleri '
J S ll
Kiınyasal
Yakıt
.
---
MJ.kg-1
47,4
Cs.ıoH.,2-32
Bcn7iıı
Hıdrojen suyun ısıl parçalanması (termal kraking) ile de
li ret i]ebi 1 nıektedi r. i
02
-50,0
-23.0
Ga:t
ternıokinıyasal
çevrinı1er sonucu1Hin
t-
çevrinı -----�--� H2
+
O
1
0,6L
----ı-----4--1---·--...ı-.140,9 1 O, 1 O
0,61
--
---ı
ı ,00
yakıtlar gaz
-50 o
0,040
0.75
141,9
0,013
ı
ı
(5) __._ ___ _ ____._
_
,00
__ _..ı. __ _ .ı__ _-
_ _ _
da hidrojen
üreti J ebilir.
H') O
'
-
..___ _ _ ___
c;uyun
-
L:.JG ----·
0,76
.
24,40
Doğal 2H2
34,85
48,8
güneş. rüzgar ve den1z dal ga enerj11erinden karşılanabihr.
22731(0..
<I\.1
-
LPG ..
(4)
ElektroliL 1çın elektrik gereksininıi fosil yakıtlardan, lı;droclektrik güçten, nükleer ene rji de n, jeo t crnı al güçten,
2H2() (ısı 1 parçalanma)
MJ.m-3
.
-·---
1
Oı
faktörii
-··
-- - ---
+
değer
YakJtın dönüşebilir1iği ya da çok yönlü kullanımı: yanına
(6)
iş!enı1 dışında: ısı eneıjisi, ınekanik enetjj ve elektrik enerjisi
gibi
son
tlike6nı biçimlerine
dönü�ebilıne
özelliğini gösterir. Hidrojenin çok yönlü ku 1lannnt d1ğer
259
'
y �tk ı ıl ar
s ıv ı
forn1dn elde edi leb11ir. 2Hı
OC\'i tım
Is ıi
değer
fornıül
--
1 Ii droj en suyun direkt elektro hzi aşağ1da gösteri )en
işletnıc
Çeşitli motor yal\ıtlannın özellikleri Tablo 2 · de
ku11anılan hammaddeler ise su, fosil yakıtlar ve b1yokiHle
nıatet yaldir.Aşağıda
enerji
_,
Hücresi Teknolojisinde Bor Uygulamalari A.İ .Çe ti n, i. Ordu, A.l<olip
Yak1t
SAU Fen T3iliınleri Enstitüsü Dergisi 7 Ci lt, 2.Sayı (Temmuz 2003)
bütün yak1tlardan üstün oJup bu hidrqjenden yana
Ta blo
avantajdır.
3 'de-
hidrojenin
tosil
fırınalannın
bir
ı-----
---------,
Hidrojen
Çevriın işlemleri
J
Fosil yakıtlar
------+--Evet
.A.levli yanma
Evet
.
Kiın yasal çevnrn
!
ıı
(hidıidleşme)
L
H ayı r
Evet
kullanan
firmalar
da
yale1t
hidrojen]
olarak
kullanılması
I-Ion da
gerçekleştirilmiştir.
da
arnk
firması yakıt
getümiş durumdadJr. Honda bu aracında yakıt hüc1est
n e kontrol sisten11 entegre etmeyi başamıtş ve hücresi te kn o l ojisini daha da gellştirıniştir [16].
sistem i
GM bünyesindeki OPEL firması da Zafı r a ad h araçta. saf
Çevrin1 (yakıt hücresi)
hidrojeni
-
--
hücresini
bul unn ıaktad1 r . Bu fi rmala rdan M.A.N, 0/ol5 -20 hidroJen ve 0/o80-85 oranı n da doğal gaz kanşnnı ya k ı t la (hythane)
yakn
1
yakıt
hücreli, FCX-V3 adlı otoınobilin1 seri üretime hazıt hale
'
Elektrokinıyasal
ga zlı
günüınüzde
H ayır
Evet
Doğal
Saf
Hayn
Evet
araCl
çalışmı b1r denıostrasyon otobüsü üretmiştir [ 15].
�----- ------;---�-- Hayır Evet Direkt bu har üretimi Katalitik yanma
adlı
sağlamışlardır [ 13,14].
3. Hidrojen ve fosil yak.;tların karşılaşfırılı.,..ıa�ı
.----- -.----- - - -
I
NECAR
üretınişlerdir. Daha sonra N EC AR II adlı araçlan ile daha uzun mesafe (130 kın'den 250 km,ye) ve kapasite aıt1şı
yakıt1arla
ka rşı laş tın lmasına yer veıi Imiştir. Tablo
ortaklığıyla,
kullanan
hü cresi n i
yak1t
uygulamaya
koy1nuştur. Zafira, 75 liP güc ü nde üç kadenıeli elektrik motoruna, 5 k1ş1hk otunna alanına, 140 km/h son sürate ve
H i drojen in alevii yanmas1 içten yanınall ın otorlarda ( otto ve diese J), gaz türbinlerinde, jet motorlannda ve roket motorlannda
bu
teknolojıler
bor ' kullanımı da en yeni teknoloji olarak karşımıza ç 1 k rnaktad ır. Yakıt hi.icresinde hidroj e n taşınmasında kullandmı bor elementi sayesinde yeni bir enerji kaynağı
sonucunda, hi droj e n i n
yarar] anılmaktadır.
-�
Hidridleş·me
'
görülınektedir.
çevnnıı;
l'-Jatri um,
(9)
ınM + nH., n1M +nH,
s1nulayıcı
Hidrojen Carnot çevrinı1nin
bütün
bir araçtır [17].
kullan1lırken yeni bir teknoloji olan yakı t hücresinde
depolanması, hidrojen zenginleştirilmesi veya ayıışmas1 uygulanıalarında
m enzi l e sahip
endüstrisinde
Oto·motiv
kullanJlnıaktadı r [ 12].
Hidrojenin hidridleşnıc çevriıııi
bir depoyla 400 kın '1ik
Chrys]er
kazandırı hnıştır
lll.
(1 O)
[ 1 8].
yakıt
fını1a81
h ü c resine
sahip
tarafından
Y.AKIT HÜCRESiNDE BOR
araç
tekn oloji ye
KULLANit\ll
lll. I. Bor Elementi J-Iaklunda Genel Bilgi
alt1nda
etkisi
Bor'lu
k alm adan yakn hikreleri yardun1yla ve elektrokin1yas(ll
Yer kabuğunun bileşimine giren elemanlar i çin de yaygın
üreti nı inde ku Ilan d abi Jen bir
ol m ayanl ar arasında yer alan bor, pe ry o dik sistemin
çevriınle direkt ele�<. tTi k
üçüncü grubunu n başında bulunan bir elementtir. Atom
yale ttır[-+]. Yakltlar
için
uygunhıktur.
bir
olan
önenıll
Hidrojenin
ö zelh kte
d1ğer
Hidroi enin
görnıektedir.
oksijenle
çevreye sadece su bu han al ı l nı a k tadu Yakıtların
emniyet
açısından
da
çevresel
yakıtlar
karşı l aştı rı ldığında en temiz ya1ot olduğu
saYJsı 5, at onı ağırlığı 1 0,82, ergi me noktas1 2190 +/- 20 °C · dir. Y cr kabuğunun o/o0,0003 ,ünü oiuşturmakla
ile
beraber doğada
zate
yakılnıası
[ 4].
n kabul halinde
Bor doğ ada
karckteristik
karektcristi k
özell ik ler
öze l l ikleri
mineralin yapısJnda bulunur. E konomik anlamda bor
değerlend1ri1nles1
yak1tın hidrojen olduğu
göstermektedir.
neticesinde de en
serbest olarak bulunmaz. Bor el eme rı i
doğada değişik oran larda bor oksit (8203) 150'den fazla min erall eri
kalsiyuın, sodyunı ve magn ez yum elementfen i]e hidrat bi l eşi k l eri ·halinde teşekkül etmiş olarak bulunur. Bor ıninerallerinden ticari değere sahip olanlan; tin kal, koJen1anit, pr obertit, borasit pandermit, szaybe11t.
gereknıekted1r. Hidrojen diğer yakıtlar ile kıyaslanıp) be11i
pek çok k ayanı n ya pısınd a bu lunur .
Bu
e1nniyetli
,
görülnıektedır [I 1].
hidroborasit
ve
k e nı ittir.
çıkan ldıktan
sonra
Bor
1nadenleri
topraktan
kırma, eleıne, yı k ama ve öğüt1ne
işl em lerinden sonra ilgi li s an a yi lerin kullanım1na hazır
11.5. Yakıt ll ücresi Uygulanıaları
hale geti1i lmel<tedir(20]. Hidrojenin eşs1z özellikler] sayesinde çeşitli oton1otıv
Ülkenı1zde bor nı.adenlerinin Çlkan lmas1 ve işletilmes1 görevini i.istlenen ETİ HOLDİNG A.Ş. bu ür ünl e ri hanı
firmaları, kendi araçlannda bu uygulanıaya geçnı1ş1erdir.
Uygulanan edilen
bu
elektrik
ene1
j isiyl e
ürün olarak p a zar1 ayabil diği gib i
hücresinden elde nıotorlara tahrik ku\'veti
teknoloj1lerde
yaklt
piya saya arz etmektedir.
sağ la n nı ı ş tn Bu i lk uygulamaYJ Ba11ard- Daim1er Benz .
260
,
rafine ürün olarakta
Yaktt Hücresi 'fckiıolojisindc
SAL' fen Biiimieri Enstitüsu Dcrgisı 7 Ci lt. ? .Sayı (Teınnıuz 2003)
8Gr Uygulamalari
A.İ.('etin, i.Ordu, A.I<olip
1 11.2. Bor Ürünlerinin Kullanarn Alanlar• kull anı ın
ü r ünleri nin
Bor
alanlan
1 ç erdikler 1
,
D203
m j k ta T1an ı1 a göre farklılık göstermektedir.
Bu ürünler i ] er i tekn oloji gerekti ren metotlar ile daha geniş k u l lanım alanlarına yay1lmaktadır. D ünyada ticari olarak üretilen ve değiş ik kullanım a Jan la rı olan 100 d en fazla bor ürünü rne v cu ttu r. En y ayg J n olarak kullanıJan bor ürünleri ; Susuz Borik asit, Eleınentcr Bor, Çinko Borat, Ferrobor, Bor Karbür ve Bor Nitrür'dür [22].
S o dy un1 bor at cevherindcn
k o n santre Boraks deka hi drat ve ilaçlar,
Boraks
rafine
veya
Pentahidrat' lar ;
Ç i nıento
Korozyon ön leyici, Kozrn eti kler
Ele ktrik
ya htkanı,
'{apışt1rıcılar, ve
edilen
,
an tma,
Elektro1itik
G ü b rel er Cam ve cam y ünü, Herbi sitler (ot öldür ü c ü ler), İ n ekti s itler (böcek öl dürücüler), Derici li k Foto ğrafç 1l ı k, rekstil boyaları, Yün koruyucu, P arafi n enıilgatörü gibi \'ok geniş bir kullanım alanına sahip tir. ,
,
Sodyum Metaborat'lar, yap1şt1nc1, temizlik maddele ri, herbis1t1er, fotoğra fçıl ık ve tekstil yık ama aJanlarında
kullanılmaktadn·. Sodyunı
Pentaborat: lar,
gübre
ve
yanma
önleyici
alan larında kullan1lmaktadır. Sodyunı
Perborat'lar,
temizleyici
ve
k ap sam1 n da 1998 yıln1da yeni temiz ve zengin" eneıj i kaynakl an üretm ek
Yeni, tenıiz
,
i çin New Jersey'de kurulan Milleniunı Cell, tek no loj i ler
tekl1 oloj ilerde
ürü n düT
•
l8J.
deteıj an sanayii nd e �<ullanılan bir
ve
Gel i şti ri l en bu t c laı oloj 1 taş1 m ac ıh ğı n yanı
bir t ekı ı ol oji olarak ortaya ç1laıııştlr
Bor nı in erali bir ene ı j ı hanımaddesi olarak 1950 yı l ııı dan
en
bir nı i n er aldir. Bu bağla nı d a bor n ıin eral inin üç özel h ği üz eri n d e ticari şekl i yl e öneınle d u r u lmak tadır [18]. bu
yana
üzeri nde
yoğuıı
çahşma
yap ılan
Bunlar�
I-l i dr ojen taşıyıcısı olarak bor minerabnden
a)
faydalan ma� IIidrojc1ıden daha iyi bir enerjj halnınaddesi
olnıası, Fü/yon(fusion) reaktörlerinde yak1t olarak
c)
ku llan1ı abi 1 rnesi.
ku lhını l nıaktadır.
k u l lan 11 nıaktad1r.
sodvum borhidri tti r .
sıra taş 1n abilir enerj i sağlayıcı p iller iç ı n de uygulanabilir
,
cnıaye,frit,sn, antiseptikler ve borlu ala şım alaniarnıda
ve
s o nucu elde ed il en
.
işlem l eri,
Geliştiri Jen
Sodyunı borhi drit; sodyurnlu bor tuzu n un rafiııa�yonu
SusuL Boraks'lar, gübreler, cam, canı yLinü, nı etalu ıj ı eınaye, frit,sır alanlannda cu nı f akışkan laştı n c1
tekstil
geliştim1ektedir.
eneıji elde etn1ek için k u ı lan 1 lan ham
maddele1·; s a f su
b)
fotoğrafçıl ık,
çevre dostu
ham rnaddeler kullanarak hidrojen ve elektnk ene rji si
kul J an1lmaktad1r.
naylon,
? e ngi n eneıji projeleri
ve
ıı
deze nfektanl ar, tek s ti 1 boyalan ve be ya zla tm a alanlan nda
u ygu lam a,
olanak
al ın asına
yol
111.3. Sodyun1 Bor llidrit'in 'faşıtlarda Kullanıını
beyazl atıc ı ,
Susuz Borik As1t veya Borik Asit'ler, kozmetik, nükleer
kn1
tan1n1aktadır.
üreten
elde
500
yaklaşık
almadan,
Yakıt pjlle1 i üzerinde y a p ı laca k çalışmalar bor nıineraliııi
ön plana çıkarabilir
ve
ticari olarak kullan1labilirhği üs t
seviyede k anı tl annıış olacakhr.
111.3. 1. Hidrojen taşıyıcısı olarak bor k ull a rı m•
Kalsiyurn Horat cevherleıi de borlu alaş1m ve tekstil can1 Millenniunı Ce ll firnıası S o dy u m Bor hıdr1t solüsyondan
sa na yi nd e kullanılmaktadır [23].
l�(H. ürünlerinin farkh işle mler e tabi tutularak el de edilen bor kirrıyasallan da teknoloj ini n gelişi nl i ne bağh olarak dtıha fazla ku11anım alanına sunulmuştur l22] Bor kin1yasal1arından elde edilen Tri meti l Borat ve bu n un kinı y asal laş tı r ı lmasıyla elde edilen S o dyum Bor H id rit yeni eneıj i kaynağı olarak karşım1za ç ı kı nışt u Bu çalışına da 1çtcn yanmah motorl a r da ku11anılan yakıt hücresi tekno1oj1sinde Sodyum Bor 1-li dri t kullanıını yer alnıaktadır. S odyu m bor hidıitin enerJ1 yo ğ unlu ğu, bir .
ba;;ka
deyişle
kullanılabilir ver i n ı li hlde,
her enerji
yak ı t
litre
hid rojeni n
ı çe rdi ğ i
miktan,
sağlad ı ğı
yüksek
bir
hücre l e rin ı
ınntorJannın yerini alabilecek
içten bir
yann1ah
benzin
seçenek durunuma
getinnektedir. Bunların en son geli ş t ir il en ilk örne kleri
ya1<1t
hücresiyle
çal ışan
bir
aracın,
yeniden
yakıt
26 1
'"llyd ro gen on Den1and . T:\t" (talep kadar hidrojen/ tal ep i.iLrc hi drojen) sıstemİ kullanarak hidroj e n üretnıekte , ..: bu hid ro jeni elektrik ene ıji s 1 n e dönüştüın1ektedir. Yakıl
pillerinde
Sod yun1
borhidrit'in
kullanı]masl,
fosil
yakıtlardan cldes i da]ıa pahalı, depolanrnası ve ta ş nın1ası zor
ol an
kaldırmıştır
hidrojen1n
[ 1 8].
bu
dezavantajlannt
ortadan
Milleninın Cell fıı111as1; bor bazlı solüsyondaıı hidroj en
enrıjisi üretim ve yine bor bazh uzun öınürlü pi 1 t ek n oloj i le r in in p atent i ni al n ı ı ş t ır . Bor eleın ent inin elektrokinıyası üzerine çahşnıak ta, elde ettiği ticari p aten t i n i uygulanabilir teknolojilerin üzerinde toplanı al<t.ad1 r [ 1 8]. \t1il1eniuın C ell ; So dy u rn bor hidrifin s uyla karıştınltnası sonucu elde ed ilen sıv1yı, '\yak1t'} olarak tanınılanıaktadır.
Yakıt H ticresi
SAU Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 7 .C' i lt, 2.Sayı (Temmuz 2003)
Söz
Teknolojiside
Bo.r l)gulamıln . A.I .Çeti n , I .Ordu, A.Kor
Bu arada M i l1enn i um Cell fi rnı as 1 ; Sodyum Bor H idrit solüsyon dan H ydro g en on Dem and TM, s istemine d ayal ı olarak, 5 yo l c u i l e yüklü bir oto mobı lle 450 mi l üzerinde yo l al abi len ( 450x 1 ,6093=724, 1 85km) sıste:ıı üze1inde çah şnıal an n ı h ı zla südürrrıe�'tedir. Ş e k1 l 3'de sodyum bor h i d rl t solüsyonundan h i d roj e n elde edil erek çahşan, Chrys l er 1 N a t ri unı adı veri l en araca ait özellikler gös t er il n1 i ş t i r.
konusu ya k1 t 1 n k i m yasa l reaksiyonu�
"
KaBH4 + 2 H 20
-
kat a l i z ö r
-
>
4 H2
·-
NaB02
(l 1)
fonnü1ü ü zeri ne kuru lmuştur. Su içeri s i nde ç öz ün e n s o d yu nı borhidnt� bir kanşını olarak d ep o l an m a k t a eneıj i üretn1ek i ç ı n h i droj en i h t i yac 1 gere lc tj ğin de bu kan ş 1 m1 n i çi n e tatbi k edi len kat a l i zör vası t as ı y l a Re a ks i y o n re ak s i yo=ı baş l atı lmaktad1r. ki m ya s a l son ucunda gaz h al 1;1 d e serbest kalan I-12 (hidrojen) ya yakıt pi l i (Fuel Ccl J ) vasıtaSJ)' la elektrik ene1 j i s i n e dönüştürülmekte yada doğrudan içten yan nı a h nıo to rd a ya k ı t o larak kul l an dınaktadır l 1 8]. ,
Bu reaksiyonun arkas 1 n d a
1 1 1 .3.2. İçten y a n ma l ı olarak bor kullanımı
sodyunı bor tnzu atık o l a r ak
:
kaynağı olarak k u l l an ı lan hidrojen, sadece ihtiyaç h a l l n de ü re ti l e c eği n den b u rada ku Hanılan k at a1 j z ö r çözelti den 1 s ten 1 ldi ği zanıan ayn labi lmekte ve re a ks i yo n koııtı-ollü o larak d urdurulabi hnekted1 r. Söz kon usu te k n o l oj i n i n k u l l aıı d ı ğı ka n ş 1 n1111 iç i n d e ç özel t i hallnde bulunan s o d yu m bor h idıitin yanıcı o1ınaması, ku l l an ı l aıı h i d roj cn in yan s1nın sodyum borhidr1Cten, d iğer yarıs1n1n i se su d a n a l ınınas 1 , katalizör'ün defalarca kul lanılnıaya uygun olnıaSl, re ak s i y o n sonrası ortaya çı kan s od y u1n bor tuzunun k o lay h k l a sodyum borhidri t'e dönüştürüle b i l ınesi sisternin ön emli avantaj lann ı ol uşturnıaktadır [ 1 8] . ,
1?
A rah k
'1 l lenium Cel l ' i l e
Tablo 4 . Bor ile bazı yakıtların enerji değerlerinin
1Gırş1laştmlmaları
o/o
Megajoul/litre
Da1nıif'rChrysler, M yaptığı staretej i k ortak lığın i l k nıeyvesini Detroit O t o mo b i l Fuaıında tanıtn1ışt1T. Chryslcr, Town&Country Natr1 unı adın1 v er di ği bir depo s o d yu nı borh idri t Sl\'t y l a 300 mi l yol gi d en m i n i van ararı 1 l e ilgili olarak yap t ı ğ ı açı k l arn ad a ; Natriu m \ın gerek benzin l i ve gerekse bu gü n e kadar yap ı l an t ü nı hücre yakıt s i s tenı l i araçlardan çok ü s t ü n olduğu vurgu) an m ak ta d ı r . Natriunı �a bu ü st ün l ü ğ ü kazandıran hususun ya1,t tı ve yakı t hücre sjstemi o lduğunu yakıt olarak b i r bor türevi olan so dyu nı bor hidıi t ' i n (NaBH4) k u 1 l a n ı l d 1 ğ1 sodyunı bor h i d rit 1 n kunı halde kullanı Jabi l eceği , s o d yu ın bor hidritin p1 1 yak1 t h araç.l ar i çi n öneri !en diğer yak n l arı n elde ed i l mesi nd e n daha z ah m et s i z olduğu an l at ı l n1 akta d ı r. Sodyunı bor h i dritiıı d i ğe r yalotlara göre hiçbir dezavantaj1 b u l u n nıad ı ğı gi b i baz1 üstünl ükleri o l d u ğu , i ş l e1 n soıı ucu yak l t atı ğ1 n nı k i m yasal ol arak b or a eşdeğer sodyu1n bo r olduğu, atı ğnı tekrar i ş l enı e tab i tut u l ara k s od yu n ı bor h id ri te dönüştürü l eb] l d ıği görü l tn ek t e di r . �atriuın\ın p11 ya k ı t sistem1n1n, Da1nılerChrysJer'in pil yalo t or1ağ1 BaHard/XCELLSİS tarafından üreti l d i ği , hi droj e n i n M i l lenn i unı Cell şi rketince g e l i ştir i l en H yd ro gen on D em an d Tt-.1'' (talep k ad ar h i d roj en-talep ü z ere hidroj en) ınekanizn1ası kullaıı darak üreti l nıektedir. Sodyunı bor h i drı t ) a kı t d e p o s u ve i ş 1 e ti nı s i steın in1n arac1n t ab an ı n a yerleştin ldiği \ e aracın l<u 1 L ını l abi 1 1rl1ğini olumsuz e t k i leyecek yer ve kab i n k a y b ı n 1 n ol m adı ğ 1 i fade ediimckted1r [ 1 8,241 . ,
.,
Yakıt enerjisi
Yakıt
gösterdiğinde,
2 00 1
.,
Aınerika Bi I e ş i k Devletleri, Fransa ve Japonya gibi ü l k e l e rd e bir taraftan s odyu ın borh i drit ya k1tlı pi l l er üzerin de çah ş n 1 al ar son s ü ra t i lerle: ve ti cari proJelere dö n ü ş ürk en d i ğer taraftaıı da bor eleınentinin taşıt araç 1annda i ç t en ya nmal ı b o r m o tor lan vas ıtası yla doğrudalı yak1 t o l ara k ku1lan1nl1 ü zeri n de ki çahşmalar sürdürü]melctedir. Bu projeyle i l g i li bi l im çevreleri, bor elementinin hi droje1ı den daha iyi bir yakıt o ld u ğun u ifade H i d roj en ve Bor e le men tl erini n bir etm ek t ed i rl er . litresinden e l de c di 1 eb i l en spesifik yarnna en erji leri kıyasland1ğnıda da bu durunı aç1kça görülebi1mek1:edir. Tablo 4 'de bazı ya kı t l arnı en eıj i nıiktarlanmn karş1 laştın lrr1ası yap ı l nı ı şt ı r [ 1 8].
biri knıektedir. Si ste1nde enerj i
Takvi nı ler
nıotorJarda doğrudan Yakıt
A l ünıinyum
57.42
Berilyunı
86 . 1 5
Bor
92.77
CsH t s
33.22
Fosfor
43 . 0 1
llidrojen
'
8.03
J( arbon
54. 0 1
Lı tyun 1 Iv1 a gn ezy unı S i h kon
1 5 .69 2 9 .52 5 1 .55
Ta b l o 4 t e n a n l aş ı l a c ağı gi b i ; l l itre hi drojen de 8 0� ene1ji varken, 1 l i tre bor da 92 .77 nıega� t1 l nı e gaj u l e n e ıj i de ğe ri n e u laşı r. B u h i d r oj en ve bor kı yaslamasının bor l e h i n e tartışmas1z üstün lüğüdür [ 1 ] . '
,
'
,
E l enıen ter bor'u e l de
edi l e11
saf oks ij en l e
motor 1çeıisinde yakarak
eneıj i y1e taş1t 1ann
tah1i kinde
i tme gücü
pren si b e bağh kalarak yapılacak aracın yak ı t unn bobine san l mış bor flanıentleri o lacağ1 , nere d eyse sıfn· emisyon1u olacağı� tek at ı ğ ı n yann1a j ş len1i sonucu oluşan ve tekrar motora yaratmaktır. çalı şnıalarda
"
Bu
beslen1e yap1 labj len B203 külü olduğu i fade ediltnektedir [ 1 8].
262
SA U Fen Hili nı er: [ns tilli sü Dergisi 7 Ci lt, 2.S ayı (Temmuz 200 3)
V akat H ü c resl Teknolojisinde
Boı· Uygulamalari
A.İ.Çetin, i .Ordu, A.Kolip
(} üç Aktarını ı : ..
On tekerleklere güç sağlayan
e lektrik� nıotoru �1otor
35
S I EM E N·s •
k\V
AC nıotor
Ba tarya ·r1 p i :
� '---- -·�------�---�---�--
40 kW şafl l i t yu n1 - i yon
...
1
T P ?!P llr! e h
•
Yak 1 t İ ş l eınc i s i : ft...oe-ı w:ı\: i
ı
ı
ı
' � '
4 ' H ydrogen o n Dean1and" si ste1n,
M i l lcni unı ('e l l
�"'i rması
Y a1<ıt l i ücresi Si sten1 i : ı
'
,
ı:ws·
.
p•oı;c:ı.�Ot'
�··'
•
•
o'
.f'•
.,, 1
• •
ll •
ı t
1
'.ı 'A-.��� 1 .ı /l.•ır .. .� · ,.• • r .t,...; '..... ·,"o.\t ' .. •.... . t )· *'. 1
ı '
f :<ıvır.•( f :_ Q�'l
... . _ _ ....
�.do 1
,
ı
. .
.
...
.
•
. .
.-.._
. ' •·· · ' • ' 1 ·1
oc,:oo.
•
c�1S)Vı,·tt� tt
•
ı
lt· tt)�' ·�;mUt��� �ıc4 ------ -·--
ı
�
... ....
I·
� T
• •.
• ·
·---·..
' ·:··
..
�ı.m :!lfit�•
.. r.�.;l. ;.q
--
� "Ult'IIJf!t�t
�w:n.t�.�-,c�:;,
T-.uıel..o: fHı 1. �t.'iıl ... ---· .....,--·--···-·�--
-
--.....
l ı
ı 1,
;
, __ _ _
....,. .. • � - .. ...
.
ı 1
ı �cdyum bor hıdrit' li yakıt hücresine sahip, Chrysler 1 Na! ri m
aracı
263
BALLi\ R D
1
XCEI .�LSIS •
Yakıt H ücresi Teknoloji inde
SA U Fen Bi1iınlcı·i Enstitüsü Dergisi 7.Cilt, 2.Sayı (Temmuz 2003)
Bo r Uygulamalari A.İ .Çetin, İ.O rd o, A.Kolip
vv\v w.p artnersh1p .com , [9] K a l i fom iy a Teknolojı . Enstıtüsü [ 1 0] ��D EMİ R E., U Y A R T.S. , "Yakıt Hücreleri ile Güç Ureti lmes i ndeki G el i şmel er , Kaynak Dergisi. K as ı m 1 994 [ J 1 ] ÜLTANI_� M .Ö., H i droj en i n Yakıt Olarak K. ul l an ı m 1 ve Oz e l li kleri", Çevre Enerji leri Kongreten B il düi l eri TMMOB M ak in e Mühendislen Odası. Al': KARA 1 997 [ 1 ?J VEZiROGLU T.N . , BARBİR F., H yd rogen The vV ond er Fuel'', Int. J . H yd ro gen Energy, Vol 1 7, )J0. 6.
l V.SON LÇ
l\1otor1 u taş1tlar, günümüzde yaşanı1 n ö neın ı i bir p arç a s 1 d ı r Bun unla beraber, bu araçlar ço k önen1ll çevre sorun I an n a n eden olmaktad1r. Bu sorun ların en ö n enı l i s i eg z os eınisyon larının hava k1rli liğine yo l açnıasıdır. Bu emisyon değerleri kanun lar çerçevesinde belirli d eğe r l er de olmas1 ger ek m e kte d i r. Bu değ e rl e ri n gelecekte daha da düşürülmesi jsteııecekti r. Bundan do l ayı te1n iz ve altern at i f y ak ı t o l a ra k h1droj en i n taşı t l ard a ku J 1an 1 lm a s 1 d ü ş ün ül m ü ş ve uy g ulaına ları n a b a ş Ja n ın ı ştır.
"
.
·
"'
,
p p . 3 9 J -404, OXFORD 1 992 [ 1 3 ] www .ballard.com
Hidroj enin taşıtlarda kul 1 an ı l nıasından bu ya n a lı i d roj eni n elde e d1 lme s i ve d ep o lan ına sı daha da ko laylaştı n l m ışt1r. "Yakıt H ücresı " tekn o loj i s i i çten y an m a h motorlara a 1 t enı at i f o l arak gel işt1rilınıştir. Yak ı t hücresinde ku1lan1lan hidroj en; doğa] gaz, nıetanol, katı yakıtlardan e1de edj l ebllmekte i ken günümüzde bor el em enti ni n kullan 1ln1asıyla h1droj enin elde edi hn e s i ve depo edilmesi sorunu 01tadan kaldırı lmışt1r. ,
[ 1 4] [ 1 6]
[ ) 7] [ 1 9]
A.Ş. Çalı şma Grubu
Bor'an Eti
S i s tenılerinde
((Anorganik
Bor
Metodu
Üzerine
1 982
Araştı rma"
Kinıva ,
�22) \Vvvw .etl'holdin g. gov. tr
Knk and Othmer, '�Encyclopedia Te c n o l o gy Boran Compounds,, [24] www.ch1ysler.conı [231
hol d i n g
1 996
ÖZDEMiR
Böl ü m ü ,
G e l i şti nne
Mülıend1shği Bölün1ü, İTÜ
[2] girerken� yüzyda "2 1 . www. tu bi tak .go v .tr, Türlö ye 'ni n enerjj stratej i si ni n değerlendi ri Jınesi, [ 3 ] ÖZDEMiR E., ·�Elektri k E11e1j i si Ü ret i nı i n de Yakıt Hücresi Teknoloj i si'', 'Türkiye 7 . Ene1ji J( ongres1, C i lt l l ,s.J l -4 1 , fZM İ R [4] Ü LT A N I R 1\� . Ö., ''Temiz Enerj i Olarak ll l d roj en Yak1t1 ve Teknoloj isi ", T ürk i ye 7 . Enerj i Kongresi , C11t l i i, s. 1 93-208, İZMİR l S ] Ü LTAN l R M .Ö. � "2 1 . Yüzy1 h n Yak1t1 Hidrojen',, B i l i m ve Teknik Dergisi, Sayı 344, s. 58 -62 TÜBİ'r A 1( l6J
Araştırma
A r �ş11rma
Değ i ti rme
K�YNAKLAR Pe tr o l 'den
K i my a
Grubu,''Türkiye'de Bor Rezerv i, Ur_eti mi ve J(u1 lanlm A l an lan" Eti H o l di n g A.Ş. (2 1 ] ŞAHIN S., KOR N., ((Bor Atıklarının İ yon [20]
Sonuç olarak, d ü nyanı n en zengi n bor kaynaklarına sahip o l an ülkenıizde bor teknoloj i l erinin geli ş ti ri l nı es i i l e yüksek oranda eneTj i elde e di l er ek gerek taşıtlarda g erek se diğer uyguJarna a l an lannda temiz, s ü rek l i ve u c uz en et] i sağlanabi lcceğ1 söyleneb i lir.
"
.
Bileşikler, TÜBİTAK
,
Mustafa M . ,
onda co m wwvv .opel. com
W�'\V .h
[ J 8) www . m i l 1 en i un1ce l l .com
v
] Çl NJ(l
wwvv.daimler-benz.com
[ J 5] www.man.com
Yakıt hü c re s i n d e kul l anılan sodyuın bor hi drit, bor kinıyasallanndan elde edi Jen trimetil bo ratı n çeşitl i kimyasal i şlem basamaklan sonucu elde ed1 l ir. Sodvum bor h 1 drlt gelecekte kul l an ı labil ecek en teYniz ve en uzun süreli muhtenıel eneı:i1 kaynağı du. Ç ü n k ü bu so1üsyonun re a k s i yon u sonucu 01iaya ç1kan bor k ü l ü tekrar so d yu m bor h i drite dönüştürü lerek k u l lanı lab1 l 1nektedir.
[1
,
"
E . , l'Yakıt I I ü c res i n i n E lektrikli U l a ş ı n1 U J aştm U lusal I. J(u l l anı 1n1ası)l, -
S eın poz y u mu J\tlay1s 1 996 . Fuel Cclls, Gento to the Eorth Supplies'', FuJi [7] E lektri k Re·wie\v, Vol. 3 8 , 1 992 [ 8] WW\N sc i a n1 . c o nı ,
.
.
264
of Chemical
Yapay Tckstil Atık Sularnun Mudu.nıu Çayına
SAL' Fen 81lımlerı F:nst1tusü Dergisi -Cı h. 2.Sayı
(Tenınıu7 2003)
Tcsiı·lcrin in lncelenme6i V.Sevinç. B.Ho�söz
ÇA YlN��
yAPAy TEKSTİL ATlK SULARININ MUD URN U İNCELENMESİ
•
•
•
TESIRLERININ
Vahdettin SEVİNÇ, Bülent HOŞSÖZ
Ö:.et
-
Bu çalışınadla M udurnu çaytnın yapay
endüstrisi açısından kirliliği
tekstiJ
Buııun
Yapay tekstil endüstrisi, Kirlilil<
yükü, Jı�oton1etre cihazı-ı .:\'Judurnu Çayı
Ahstract
-
In
this research,
.i\ludurnu stream
'vas s t u
te:x til e industry.
Key,vortls
-
,
haınnıaddcye ve c nd ü s trisinden
ucuz
iş
gücüne
sah ip olan
ülkernizdc payını aln1alcla beraber
tekstil bugün
dünyJ ülkeleriyle rekabet edebilecek düzeydedir. C lkenıiz bu sektörde doğal ve yapay elya ilan kendi ınıkanlanyla knrşılarken boya ve ap re ( bitiın işlemleri )
rnadde1eri
yönünden
yetersiz
boyan1ıadde
olup
sağlaru.naktadır yurtdışından i h uya c ının % 75 i 1 1.1 .'f t'kstıl endüstrisinde pa1nuklu, sentetjk ( yapay ) ,
yli11lü. döşeınc ve örrne eşya olnıak üzere birçok da 1da
ür ct ın11ni sürdürnıekle beraber pamuk lu
ve
yapay tekstil
haşı çekn1ektedir. Özellikle son yıllarda yapay teksti) t'ndüstrisj hızla gelişmekte ve
kaydctnıektedir. Yapay
tek s t il
ağırlıklı
nıakronıoleküllcrc
1 ler
ihracatta önemli aşa1nalar endüstrisinde
kullan1lan
elycıflt1rın içjnde poliester ve polyanıid elya11ar en ö neınli
yere sa hıptir Ev tekstil ürünlerjnden (perde, tül, vb) gi 1 i nı eşyalarına (özellikle de el astik iç gı yı nı) kadar ya p a y tckstil endüstTisinin geniş bir kullanın1 alanı vardır.
ıneydana
belirli
ii ret i ln1esine olanak sağlayabiln1ekted1r. Üniversitesi Fen Edebiyat Fnkültcsi E-posta: !>evınc@sakarya.edu.tr Aydın Örnıe Tekstil Fabrikası
\ .sc,·inç; Sakarya r'\dJpanırı
n.lloşsöz:
clyaf
lifleri
yada
kristalin
ve
elya fı
an1orf b öl g ede
gelınektedir.KJ·istahn
b ir
.
ıçın
nıakron1olckül1crin
uzu n
eksenleiİ
boyunca
birbirlerine paralel diL'ilnıeleri bunun ıçinde düz bir zincir şeklinde oh na ]a ı ı
ve
birbirlerini çekebilıneleri gerekir
1 ekstil liflerj doğal ve yapay (sentetik) olmak üzere iki ana grup ve <;eşitli alt gruplar içerisinde ..
sınıllandırılınaktadn. 'l'ekstil ürünleri tekstil litlerinjn ve bunJaı ın kanşıınlannın çeşitli işlenllerden geçü·dn1esiyle
ha:Gır Jaruı1ak tad u·. Li flerüı uzunluğu baklltlln<�an elyaf,
kes1kh
cl y afta
ve
kesiksiz boyu
lif
oln ıa k
2.5-1 O
üzere ikiye aynlır.
Kesikli
kadardır.Ön1ek
olarak
cn1
panıuk.ylin ve viskon gösterilebilir. Kesiksiz isn1inden d� anlaşılacağı
üzere
uzunluktndır.İ pek
yüzlerce
hatta
binlerce
metre
doğada ıne v c ut bir] cik kesiksizdir. Bir
ipek lifinin boyu 900-2700 ın kadardır. Y ap ay lifler is·: önce kcsiksjz olarak elde edilirler. Tek bir kesiksize ınono fi]anıent denir. çok sayıda ınonoflaınentin biılikte bül<ülnıesiy1e iplik (multi flanıent) n1eydana gelir.
III. DENEYSEL
'ı'" apay tekstıl endüstTisindeki son gelişmeler çeşit1ı
kuJlanın1 alanlan içinıütehkli. özelliği o1an ürünlerin
türlü
tekstil
ş e ki l de telaarlanan düzendedirler, amorf bölgelerde ise d1zilitn ras t geledi r Her polimer tek�til clyafı oluşturarnaL. Tek s ti l elyafı oluşturabihnek atomlar
geln1ektedir. Yeterli kapas i t eye teknolojiye. bol
olarak basit organik nıaddelerin
poliınerleşn1esiyle meydana gelen çok bü:yiik nıolckül
b öl gelerden
hızJı geJişen sektörlerin
günüınüzde
1'EKS1'İL END{jSTRiSİ
genel
denilmektedir.
!.GİRİŞ h�.tştnda
IL 1 ek stil liOcıi
intensity, Foton1eter, ::VIudurnu strcam
ı·c k st i 1 e ndüs tr is i
beli rley en işlen1lcrdir.
ki l eyen ve
Po1ution
Bu işleınler
birçok işlenller olup ürün kalitesini direkt
devam eden et
ındustry,
a şan1al ar ı nda
dokunıa ve onı1eden başlayarak apre işlenılerine kadar
degree of polution in
textil
proses ve üretiıTı
özellikleri
terbiye i şl en ıl eri uygulann1aktadn.
died in terms of the synthetic
Syııthetic
istenilen
i.iliinlerine
kazandırabilınck için
araştırıhnıştır.
dcğişjJ<.
Anahtar Kelinıeler-
tek�til
için
ÇALIŞMALAR
III.l. BOl Tayini •
•
Kimya Bt\lümL'ı.
l\tludurnu deresinden
2002
y1lından
alınan
lotonıetrcde okutularak oluşturulan BOİ
1 de verihnistir. •
nuınuneler
sonuçlan şekil
Yapay Tekstil
Biliınleri Enstitüsü Dergisi 7.Cilt, 2.Sayı (Temmuz 2003)
SA U Fen
BOİ nin yönetmelik standartı 100 ıng!L dir. Grafikteki değerleri incelediğinlizde BOİ değerinin tünı aylarda oı talama olarak düşük seyı·ettiği , nı.ayıs ve ternınuz ayında değerlerin aynı ol d uğu son aylardaki yükselişinde çok olmad1ğı göıüldü. Bunun sonucunda çevre fabrikaların iyi bir arıtnıa yaptığı bu arıtmanın standart ve devaınlılığının bu sonuçlara y ans ıd1ğ ın ı
Atık Sularının Mudurnu Ça�1na Tesirlerinin incelenmesi V .Sevinç, B. Hoşsöz
·
14 ..-...
::::::: O>
12 '
E
......
1o .
ı 'i:: 1 <1>
ı
8
'-
Q)
lO)
:ı
Q) o
söylenıek yanlı ş o1maz.
·-
lo ::::(
Özellikle tekstil atık suyu için öneın teşkıl eden BOİ nin fotometre ölçümü için kitlerin n1asraflı oluşu gerek devamlılığın olınasındaki gerekse bu ölçüınlerin hiçbir zaman işletmeler içın bahane ekonomik yük olmamall ve etkilenen hatta yitirilen su kaynakları gözönünde bulundunllrnalıdn.
ı
2i 0-
;ı
L._.
E
-
·c Q)
-;:::::
(])
>O) (])
ı
KASIM
Aylar __ _ _ _ _ _ _ ____
Şekil 2.
Aylara göre
KOi değişimi
Fenol Tayini
.
'
.
6
F enolün yönetmelik standartı 1 ıng/L dir. Tabloda fenol konsantrasyonlaxı incelendiğinde tüın ayl arda değerlerin
5
4
O ' CD
f:YLOI.
OCM
1
Şekil
EYLÜL
deresinden 2 002 yı h nda alınan numuneler foton1etrede okutularak çıkan fenol sonuçları şekil 3 de gösterilmiştir.
0 3
L
TEMMUZ
MAYIS
Muduınu
ll�
0)7
MART
OCAK
111.3.
r--.
J
___
__
1. Ayiara göre
--··
A�a�---
_ __ı __ __
BOİ dcği�iıni
değişik şekillerde azahp - arttığı ve n1aıi, temn1uz. kasım aylarında ise artışın diğer aylara göre yüksek olduğu göiüldü. Bu a ylarda bu artışın 2 önemli sebebi olabilir. Birinci ve en öneınli sebebi işletmede kullamlan özellikle fenol türevli k i myasal lar ı n artışıdır. Bu kimyasallann başında boy ama yardımc ı maddeleri çevre fabrikaların bu gehnektedir. Bu artışa karşın problemler çıkmış da dönenlierde antmalarında olabilir .
•
III.2. KOI
Tayini
0,045
Mndurnu deresinden 2002 yılında alınan numuneler foton1et rede okutularak oluş tu rul an KOi s o nuçlar ı şekil .2 de verilmiştir.
:._
-
1 ]'E . .
KOI nin yönetn1elik standartı 400 mg/L dir. •
l(Qİ
o
ı
·�
l lL
1
0,03
0,025
a3
incelendiğinde tüın a yla rd a değişen değerlerin yaz ayl a nnd a özellikle de eylülde aıtt1ğı görülrnüştür. Fakat bu artış an t manın veriınini düşürrnerrilş sonuçlar iyi çıkmıştır. Çevredeki tekstil fabrikalannda yaz aylarında yoğun dönemlerde (özellik le fuar dönemlerinde) boya ve kin1yasalların aıtışı bunun sonucu nda KOİ değerinin farklı1aşrnası normal karşılandı. Bu tür yoğun dönemlerde antına sonuçlan ve değerlendiriln1eleri yetkililerin takibinde o lrrıalıdır.
o.o35
(i)
o
konsantrasyonlan
0,04
o 02
l
j 1
�
0,015 0,01
0,005 l o
1.1-
_ - _..., .__ __ . _.__ __ .... __._ ..._ .... _... .._ _ .. _... _..._ .._
MART
OCAK
MAYlS
TEMMUZ
Aylar
EYLU..
IIASı.'A
-·------
Şeki1
�
III.4.
3. Ayiara göre
fenol değişimi
Çinko Tayini
d eresind en 2002 yılında alınan n umuneler fotoınetrede okutularak çıkan çinko so nuç l a rı şekil 4 de
Mudurnu
verilmiştir.
Çinkonun yönetmelik s t andartı 12 mgiL dir.Tabloda çinko konsantrasyonları incelendiğinde tüm aylarda değerlerin standartın çok altında izlediği görüldü. Aylar 266
�A l1 Fe ı' 3ilinılerı 2nscitüsü
7.Cılt. 2.Sayı (Temmuz 200\)
Yapuy
Dergisi
Tckstil Atıl< Sulannan l\'ludurnu
Çnyına
Tesirlerinin incclenın�si
V.St\vinç, B.Hoşsöz
değerlendınne; yaptığıınızda temmuz ayında en yüksek değer ocak ayında i se en düşük değerde k o n -) a ntr a s yon ölçwnü ya p ıldı İ şleh1ıe dc çink o ve hücşiklerine diğer kinıy a s a 1 1arda olduğu kadar il1tiy aç du; ulınan1ası yinko konsantTasyonlarının düşük �ııa�ında
.
.
en
ç ılanasının
önenı.li nedenlerindendir.
-----·· ----
ı ı
1
ı ı
ı
-
Mudurnu
--�
01
E
0:003
-L...
·-
\!.)
ı.....
Q)
11
0
--
�ckıl
.:ı
-- - -
---- ""---r
7.7 l 7,65 716 7,55 7,5 ı 7145 ?A 7,35 7,3 ı 7,25 ı
MAY1S
�Aqr
0':-M
-·-
KASıM
EYLÜL
TEMMUZ
Aylar
__
-·---
_j
I 0...
. Ayiara göre çinko değışimi
2002 y ıl ınd a alınan nunıuneler ç ı ka n sülfur sonu çl arı şekil 5 de
fotonıetrede okutulup
vcriltniştir.
Sülflirün yönem1clik
s
...__
_ ___
Şekil
_
h .
IV.
tandartı 0,1 mg/L dir. Tablodaki
1/ 1 O 'u kadar düşük .;;ev1yclcrde seyretınesj sevindiricidir. Özellikle ilk 3 ayda ( ) ]<( ül en cieğerler diğer aylara göre yüksek oln ı akla bır 1 ikte son a yJ arda da bu d eğerlere yaklaşıldı. fcnu1ıuzda sülfü r özellikle en dü şük değerde seyre1nıesi ve bun dan sonraki a ylarda lineer artnıası standartlur içinde old uğu için soıun olu şturınadı.
-
O>
,-
c
\..-
o '-
kullanLnu
<D
lO}
Q)
o
ı.....
::::::> '+-
::::::> (j)
0,004
0,002 o
-
-
M;\YIS
1EMM!JZ
EY1•.ÜL
�SIM
...- --·-- - -
-
------
·-J
değişimi
DENEYSEL SO�t'ÇLi\.R \'E DEGElU.ıENDİRl\JE
artan
yitirnıenıesi
-· -
--
--- --
-
ı
D eneyse l
hızla ge liş e n
tekstil
su,
boya1ar,
kınıyRsallar vb
bunların
iç1n
alnu11ası g erek en uygulan1alar ü ze rind e
çnlışnıa la r
sonucunda ahk su k irlibği ni n değerlerde se yı etti ği ancak iyi h lı
1
gene Ilik le js tenilen
'
t akibi n yapıln1ası noktasında çevre fabrikaların eks1kJeri
�
olduğu
1
ı
sürekli takip edilecek dtuun1 göz önüne alınarak daha
Öze Il-ikle
geniş zan1anlarda yapıln1asının tercih edildiği gözlendi.
J -1-
görüldü.
·
paraıne tre l er i n ekononıik Yapılan
_ __ _._ ... ..._ _ ,_ .. _
·-
MART
--.-
MAYIS
_ .,. . . . ··- __a. .. .. _ ,.-
-
TI::.MMUZ
r:vıU.
-- - --- ---
5. /\ybra göre s ül fii r
araştnınalar
doğrultusunda
çevre
fabrikalar
i çinde özellikle Aydın Örme Tekstil fa b rikas ınd a gerek arıtına tesisi perforınansı gerek çevre dostu kimyasallar k u l la nı lınası gerekse bu konuya Yerilen önen1 açıs1ndan daha ileride o ld uğu görüldü.
�� KASı'•1
----
Mudun1u
Şekil
I�I\R1
Bu çallşnıada Mudurnu çayının bu hızlı gelişıneden zarar gönrıcn1esi 1çın çe şı t li ç özüın1 er sunul du ve ile rl e ye n y ıl l a rda IviuduTnu çayının bu önemli konunıuıı
Aylar _____
OCAK
duruldu.
·---
OCı:IJ<
l
ı
çeşitliliği çevre açısından büyük öncn1 taşnnaktadır.
0.01 -
0,006
---,
fabrikalan bölge halkı ile birlikte 1v1udurnu çayını da doğıudan etkilen1jştir.Özellikle artan fabrikalarla b i ı l ık te
pcıran1etıedir.
·
0,008
-·
_ .- -�--,- --·�·--.--·-·--, -...,.--__._
Son y1llarda Mudurnu çayı ç e vresi n ele
çevre işletıncierde kullan ı l an sülflir içeren n u da ) apı1Jnn ve antına verinlinin b e nz e diğini göstenncktedir. :---. ül fiir te k.st ılde hen1 kullanını hen1de atık su deşarj n1da
......-..
-----,
t\}IJru gôı� Pll
değerler incelendiğinde d eğ e rleıin
----
----··-
Aylar
deresinden
öne nı arzeden bu
-
�
Ill.S. Sülfiir Tayini � tudurnu
ölç ül en pH sonuçları
�- ·--.. --· ·--···
-·-·--
-1 ı o ..;
ı.....
n w11uneler şekil 6 de
alınan
yapıldığının göstergesidü·.
0,001
:::) .:L
yılında
pH 'ın yönetn1e1ik st a nda rtı 6-9 a ral ığı dı r. Tablodakj değerler incelendiğinde değerlerin bu ara lık ta seyretti ğ1 gerek işJehne içi gerekse arıtı·na nötralizasyonun iyi
ı
0,002
>(J) Q) o
2002
verilmiştir .
ıı ı
0,004 ·ı
. -
deresinden
fotometrede okutulup
., '
_ _..,_. __
.
111.6. PH Tayini
çayırun geleceğinin kurtulabilnıesi yada �--evre
fabrikalardan en az derecede etkilennıe�j
değişim-i
nıaddcler hal in d e ç özüml er sunuldu.
267
j�- in aşağıcia
Yapay Tekstil Atık Sulannan Mudo_rnu Çıy ına Tesirlerinin Incelenmesi
SAU Fe;ı Bilim:erı Enstitüsü Dergisi
7.Cilt, 2.Sayı
(Temmuz 2003)
V .Sevinç, B.Ho söı
1- T eks til fabrikaların ın boya, en aza ınünıkün mertebe ıçın
fabrikaların
kendi
kin1yasal,
su
israfını
in dirilın esi bünyelerinde
,
bunıuı
tasarruf
ta kınılar ı olusturmalan ,. .
2-
Nludurnu ç ayından bölge halkını n çeşitli şelGllerde g özö n ünde f ay da land ığ ı bulundnıularak bu konuy a gerekli hassasjyetin gösterilmesinin sanayiinde kullanılan 3000 sağlaru11as1 tek stil farkh boyanın 1.500 ünden fazlasının canlılarda genotoksik ve ağır n1etal toksitesi etiasi yap tığı unutulmamalı . ,
3-
aTıtmanın yapıınıası ve dcvarnlıhğının periyodik olarak s a ğl ann1 as ı gerekli anahzlerin yapıbnası ve takibinin yetkil i kişilerce sağlanması,
4-
Avrupada
İyi
bir
,
ki uygulaınalarda olJu611ı gibj
ekstil
biı
çok
doğa dostu ürünl er terbiye n1akinal<ırında daha az su kullanın11 sağlayacak ınalideleri terc ih etme h, fırınanın
t
kimyasallannda
,
5-
1 ekst il firmalannda kişj}erin bu konuda
yeterli düzeyde eği tilnıiş çalışı ı n l rnası bi1in1Sel yönten11erc dayalı daha ciddj deneti nlin sağlann1ası '
ve ki rliliğin önlenmesinde azaıni gayret gösterınesj
gereken
fı r nı al ann maha11i ve nıerkezj
tarafından teşvik
6-
l
c di ınc
ler i
:
Tekstil tirınalarında boyama, aynı
işlev i
olan
yönetiın
apre vb
işle1nleıde
daha az kirlilik yapacak
fak a t
kin1yasallann seçiJn1esi ,
7-
firnıa1 arında çevre vb. ko nulard a uluslar standartıara �ahip olınak için gerekb faaliyetlerin yapılması ve bu konularda gerekli d este ğ jn sağlanma s ı gereknıektedir.
T'ekstil ara 5ı
KA YNr'\.KLAR
[1] Inan f-I.,Çiner F.,Sarıoğlu M.,Atık suların Yeniden K ul J anııru ve dün yad ak t lJygulanıaları Gebze Yükse k İleri teknoloji Enstitüsü Çevre nıühen d i sliği bölüınü,Çayırova 1 (1ebze, Ekiın-Aralık 1999 [2] Tünay,O., Endüstriyel I(irlenn1e Kontrolü 1996 [3] 'T.C. Başbakanlık Devlet Planl anıa 'Teşkilatı ,
I<.inıyasal
i'vtadde
.Araştınnası-
Boyannaddc
Hamrnaddeleri, Ternnıuz 1991
[ 4] San1sunlu�A.) Tekstil Endüstrisinde Çevre
J(orunla
1997 [5] Rudolf Duraner.,Polyester ve Polyanıid rnanıü1lerin Terbiyesi S eıni ner Notları Aydınönne .A.kyazı 1 Sakarya , 2001 [6] Özcan.Y ..Teksti: Elyafve Boyama Tekniği, inJ. 1 978 Sempozyonu
,
,
[7]
Yakcutepe,Z.:Ynkartepe,M.,T'eksti! ve KonfeJ�siyon Araştııma lVIerkezi Y a y 1n ları 1998 ,
268
Yer altı
SAU Fen Bılınılcr: l.:nstitüsti Dergisi 7 C ıl ı. J .Sayı (Temmuz 2003)
Eneı·ji
IIC'tim Sistcmledndt• Kalite l(ontr·ol •
A.R.Özdt•mi ı·,
YERAI�Tl ENERJİ İI.JETİM SİSTEMLERİNDE Kt\IJİri,E
Alper
Ozet ••
Bu
-
veraltı .,
makalede
Rıza
enerji
kayıpları
ve
hatlarında
global
rekabetin
KO�TROL
IT. YERAL'IJ KABLOI_JARJNDA l<A YIPLAR
kabinlarında kalite
iletin1
•
ÖZDEMİR, Gökçe ÖZY��R
standartlarının uygulannıa nedenleri ele alınnnştır. \-'�craltı
G.Özyer
oluşan
en erj i
Şekil-1 'de yeral t ı kablolan arasnıdaki elektroınanyetik
artışı
kablo
etlcileşjıni göstcnııek
üreticilerini ürün )(alitesinde olduğu kadar üretinı
anıacı
ile oluşturulrnuş iki kablolu
b�sit bir sistenı göstcrilnı.iştir.
kalitesinde de önl�mler almaya yöneltıniştir. Tedaş
�riirkive�de
bu
üreticilerin
global
�
standartları
belirlemekte
li reti m
düzeyde
ve
Jtahlo 2 nin ltlltlii ..
yapınasını
sağlaınaktadır.
1
.t na
lı tar lceliltteler
Yeraltı
-
.'
enerji sistemlerinde
kalite kontrol
•' 1
�
Abscract t.lualit} cablcs
-
The reasons for the implementation of
standards are
u ndergro und
on
/ , ,
•
transmission
/
"1
1}
through underground transnıission systems alo n g
.·
....., . ....
� l 1
,
ll ı
preseııtcd in this paper. Energy losses
�
\Yith the increase of global competition has forced nıanufacturers
to
take
precautions
to
ensure
Fncrji
iletin1indekı
ındirgenn1esi, kablo üreticilerimn
Şekil
oluşu,
bu
tür
ınının1un1 en
si s t enıl en n
faktörlerine
bağiJ
d öş e rr 1e
elektroınanyetik
geon1etı-isinin
olduğundan,
kcsJnlik s e v i yesın e ulaşaınamışt1r.
Özdemır,() Özyer; SAÜ 'v1ulı Böluınü, Saknrya
l' -
iletitTı sisten1i
toprak
.
zl
j<ı)J.l o
==
(1)
--
2n
çeşitliliği
rnaten1atiksel
bir
1 R
1. Kablo
kablolannda
V �JO')p )2 ( _/ � -:::::= -=== -=- exp (j f1 _'u }.ı� ı� -+ � 2 + ) (p )2 exp
/\
.
öneınb endişe
anal iz i, hattın göınülü olduğu ortanun elektToınanyetik ve
r
·"'
sevıyeyc
analızini olası k ı l makta dır . Ancak yeraltı kabloJaruın1 geçirgenliği
ı
/
gerekir f 1].
krt)ııağıclır. J-laYai hatlarda iletını ortaınının nisbeten homojen
/� ·;
enıpedanSLı . . ı hcsaplanabiln1esi jçin Pollaczek en teg rali nin ç ö zü l i nesi
GİRİŞ
kayıpların
..::
ı
Yeraltı
ı.
i. �, "'
1
/ı"
'>:
Quality control in und erground cable
svstern ..
? A
1 J t
sets thcse standards in Turkey, bringing up the quality of na tio n al producers to global measures. -
A
--
1 J .. 1
producfion quality as well as product quaJity. Tedaş
h..'ey H•ords
�
..., (�9�-j 1 -
_.') ._ ,·
ı
Müh. Fak . Flektrik Elektrnııik
--
·-
2h
--
-<>:
/�2
ı-
_
=== ==::::::
�
x
(2)
Yer altı Eneı·ji Ilctim Sistemlerinde Ka lite Kontrol
SA U Fen 811im1eri Enstitüsü Dergisi 7 Ci lt,
•
2.Sayı (Tcnnııuz 2003)
A.R.Özdemir, G.Özyer
ş ar tl arı nd an etkilerınıesini ıniniınunıda tutacak global st andartl ar oluşturulmuştur.
ortan1 : açısa l
Cü
freka n s
: ortanıın ına nye t ik geçirgenliği
III. KAI..JTE KAVRAl\11 •
: toprak i l et k en l i ği :
sahibi
dü zenl enmi ş Bessel fonksiyonu
deri nl i ği p h
:
1
h =( ( h l + h
2
ifadesinin
daha
�Jm�0a
. -
yetersizliğinden ötüıü 1980 li yıllarda kalite güvence fikıi or taya atıldı ve kalite kontrol bu yeni idealjn bır ı
ı)/2)
e di lebiln1esi
jçin,
anlaşılır
aş a ğıda k i
üretilen
g erçek tasarruftın ürün kalitesi ile değil üretim kalite s i ile elde edilebileceği anlaşı ldı . Kalite kontrolün bu
1 990 lar da ise yenilikçi
alt öğesi ola r ak yerini aldı.
'
o ınıanın yani bi lginin ön en1 kazandığı bir devir başladı
: kablolar arasındaki yatay mesafe
X
yanlış
üretici sayısu1daki artışa göre düşük kalınası ve bundan dolayı ü r eti cil e ri n pazar paylannın düşmesi sonuctında.
.,......
]ka blo d e rinliğ i
olarak
kalite kontrol
,
kon troller de,
Kalite
ele alınmaya
ürünler hın·daya ay nl ırken, bu üıüıılerjn n1aliyeti göz ard ı edilmekteydi. Pazardaki büyümenin, sürekli artan
: yüzey etki t ab akasının kam1aşık ==
1970'1erde ka l i te kavranu
uygulantmştır.
'
p
özelliklerin geliştirilmesiyle sağlanır.
b aşl a ndı . Bu dönemde kalite
: kab lola rda n biri ile diğeri nin izdüsü1nü arasındaki n1esafe
D
a lınadığı
Ülkenıizde
mesa fe
: �reablo lar arası
d
Kalite n1evcut beklentilerin ü zerinde , ınüşterinin beklem ediği, t al ep etlnediği ve hakkında önceden fıkir
bir
biç.inıde
Alternatiflerin çoğalması, tüketiciyi daha kaliteli ürünü
daha uctıza alnıa şansını
ifade
s a ğladı.
Bu duruın, üreticileri
daha düş ük ınahyet çabasL ile yuı1 içi pazara
d ön ü şümle ri
değişken
.
ürün
sunarken� di ğer taraftan yeteı-siz kalan pazar paylannı
uygulanmıştır.
etmek
kullannıası,
d ün y a pa zar ında da rekabeti arttırdı ve yeni
aınact
ile
ilu·acata
Ancak, d ünyan ın bilgi iletişin1 araçlarını
(3)
yö nle ndi rdi
k oınpan ze
.
daha yoğun
pazarlarda ürünler] kabul ettirebilmek ve gerektiğinde
ınü ş teri talepler i ne göre geliştirebilmek
bu ka l ite yi
ve
zorunluluğu doğdu.
IV. KABLOLARDA KALİTE
(4) Bu
dönüsürnler '1
ve
bir
Artan üretici sayısı
materna t i kse l
talo1n
üretilen
ürünlerden
sadelcştin1ıeler nygulandıktan sonra 2 ifadesi aş a ğı da ki
ka vraınnnn daha
hali alır.
'fürkiyc
ve
gelışeı1 telmoloj i neticesinde
beklenen
fazla
KONTROL
verinı
anı�ı,
garanti
önen1 kazanmasından
dolay1
Teknik Şaı1nanıclerinde garantiye ilişkin aşağıdaki ifadeler Y'" aldı. S at 1 c ı teslinı edilen iletkenleri teslim tarihinden Elektrik
Dağıtını
A.Ş.
(TEDAŞ)
·
+co
1
=
2
f
o
exp
-
2 bvtr-· rx "ru ·2
·-�--
u_,
v1u 2
+
j cos
.
+J
.
\' axu pu .J (
nede nle
serilerin
kullanırnlarını
içeren
ya
da
çözünller,
genel
(5)
ınalzen ıe
ınateına tiksel
en
yeraltı
enerji
kusurlu
nakliye, nıontaj ve benzeri
ohnak
sorun 1 arı
alıcınuı
üzere
dcğiştirecektir.
o larak
hesaplananıanıası
Bu
ınalzenıey i
tüın
demontaj,
giderler k endisine ait
onaylayacağı
biçünde
şekilde değişt iril en malzeme de
üreticileri kabloları değişik
Yukanda ifade edil en garanti şartları nı sağlayanıayan
ortan1
bir işlehııenin çok büyük bir
az etkiJenecek ş e ki lde üretınek zonında
aç ık
rekabet ort amın da ticari işletrnclerin kalite kavranu i le tanışn1aları so nu cun d a
kalmışlaTdır.
satıcı
aynen yuka ndak i garanti koşullarına uyacaktır. [ 2]
sonucunda kablo şart l anndan
ve i nıa.lat hataları nedeni ile hasarlanması
dnrunıunda
oluştunnaktadır. !(ayıp ları n
�e
(y irnlidört)
garanti sü res i içinde kusurlu bulunması veya tasarrrn,
algoritınalaruı
ıraksaklık
24
ay sür e ile 111:alzeme işçilil< hatalarına karşı garanti edece ktir. Iletkenlenn
başlayarak
Pollaczek entegrali dalgalı ve d üzensiz bü· yapıda d ı r. Bu
,
"
A rtan
iletin1 hatl a rı n d a
o lduğ un d an
kablo
mali
risk aldığı son derecı:
üreticileri
tüm
a�anıalannda sıkı bir kalite kontrol uygulaması
proses
yapnıak
zorunda kaldılar. Ülkenıizdeki en büyük iletken alıcısı
kullamlan kabloların
270
Yer altı Enerji İletinı Sistemlerinde Kalite Kontrol
�.\L Fen Btlımlcn EnstiWsü Dergisi /.Cih,., Sayı {Temmuz
A.R.Özdemir, G.Özyer
2003)
olan Tedaş ürünl e ı i n bu şartlara uygunluğunu, üretici ışletnıede
k ont rol
eınıekted ı r redaş
d e n e yler in i
bizzat y a parak kabul
.
şartnanıelerinde
sad e c e
TS/ISO 9000 l(al ıte
Sis te1n Belgesi ve/ve ya 1'ürk Standartlarına u ygunl n k belgesi olan fiınıalardan a lın1 yapacağım aç:ıkç a beliıtntiştir. TS/ISO 9000 ka l i t e sistenı belges i ne sahip olablln1ek için haınnıadde g iıiş in d en ürünün çıkışına kadur olan tüın safhalarda ürün jz]enebilirliğinin sa
�la nnıası
ve
belirlenen standartıara uygun şekilde
üretiın yapıln1ası zorunludur.
\'.
SONUÇLAR ve ÖNERİLER
l'edaş, üretilen üıiin lerin kalitesini arttırmak ]çin kablo
iına l a tç ılan nı
süt ekli
güncellediği
şartnamelerle
yönlendirn1eye devmn etmelidir. Bunun nehcesi olarak,
kablo üretin1inde kalite seviyesinin her geçen gün ar tı ş göstereceği ve ülkeınizcleki kablo üreticilerinü1 dünya standartlarına uygun üre1ıı11 yaptıkları görülecektir.
KAYNAKLAR [ 1]
C"'alculating
121
TEDAŞ
Earth
Imedances
for
Underground
Transnus�ion (�ahles, Instituto Tecnologico de Moreha, ·vıe x i co Örgülü
'Tanı
Malzeıne
Daire
Başkanlığı
Alürninyun1 İletkenler ve Çelik Özlü
Alün1in yun1 i\lart, 1996
Örgülü
Yönetimi
İletkenler
Te kn ik
Şartnan1esj,
271
Bil imieri
SAU Fen
Bir Ü niversite HocasıNasıl Olmalı ·ve Ondan Beklcncnltr S.Anık, A.Oğur
Enstitüsü Dergisi
7.Cilt, 2.Sayı (Tcınınuz 2003)
BİR ÜNİVERSİTE IfOCASI NASil.� OLMALI VE ONDAN BEKLENENLER (BEŞ PARMAKTA BEŞ M ARI FET) •
'J
Selahaddin
ANlK, Ahınet OGUR
(Tniversite hocası, öğrencileri hayata haz u·I a yan ve meslek
sahibi
sonuncusunu
yapan teşkil
kadem es in i n
öğrenin1 eden
yüksek
kurumlarında
öğre n cilerini
hazırlayan
ilerideki çalışınalarına
ve
son
ş eki lle r üıi alarak
hayata
yetiştü·en,
Öğrenc j)er
öğretiın eleınanlarıdır.
öğretin1
ha ya ta
veren
yön
bu kuntmJarda
at ılır.
Onun
için
üniversite hocasının� sadece ders veren bir eleman değil
bunun
yanında
toplayan
üzerinde
çok
daha
k anıil
birer
fazla
hasletleri
ele n1an
olması
gerekir. Bir insanın organları arasında mühın1 yer 1şgal ve
eden
gün l ük yaşanunda da bütün işleri gören elleridir.
Her elinde gördüaü isi daha müke nune l ve daha b �
fayda l ı bir şekılde yapabilinesi için sahip olduğu
beş panrmğı vardu. I-ler pa rn1ağ ı nda gördüğü başka bir görevi ıncvcuttur. Eksik bir parmak, elin yaptığı işinde eksik kalmasına sebebiyet verir. El de vücuda bile k ile bağlanıruştır. Burada
bir
hocasının
'·l7niversite ..
ni bit elin bileği olarak alırsak,
bu eli oluşttırar beş parnıağın yapt1ğı görevleri de üniversite
hacasından
beklen1ek
hakkımızdır.
Şelrilde de gönlüğünıüz gibi elin p a rmakları baş parmaktan
serçe
............... İyi ders anlatabilme
işaret pam1ağ1
........ ....... Kitap yazabiln1e ve yayın yapabilnıe
Orta pam1ağ ı
............... Araştım1a yapabilme
Yüzük pam1ağı
.. ... . ... . . İnsan yetiştirebiln1e
Serç e parmağ1
............... Endüstriyel deneyime
pannağa
özellikleri taşıması gerekir.
kadar
aşağıdaki
A :ı: c: -·
-
......
-·
--
�·
.,...
(t)
.
.
.
Bu özellik le ıi taşıyan bü· üniversite hocası, yetiştirdiği öğrencilerin hayatında isim bırakanlar arasına giren kiloınetre ta şlarıdır. Eskiden doç.entlik sınavları arasında bir de deneıne dersi sınavı vardı. Bu sınav k azanan
d y
a a ın
50
n or mal
doçentlik sınavını
dakikailk bir süre
içerisinde=
kendisi ne verilen biı- konuyu bu süre içerisinde nas1l anlattığı, yani konuya h akinı.iyeti ve bu konu yu bu süre
içerisinde
bitirip
bitireınediği
tespit
edilirdi.
Böylece jüri son karaı,nı verirdi. Maalesef şi n1d i bu yapılmanıaktadır. Böylece de hocanın ders verebilme üniversiteye hoca olurken tespit etmek
nıümkün olmamaktadır. Sonunda bunun acısını da öğrencileri çekınektedir. B urada örnek olarak Almanya da bir üniversitede yapılan
profesörlük
tayini
ilgili,
ile
yakından
yaşadığım bir anıroJ anlatmak yet inde olacaktır. Bir Alnıan
üniversitesinde
profesörlük
kaw·osuna
n1üracaat eden adaylar1n son seçmesinde geriye kal an son
ı» o ::s cr (') -· Q) < =:-<D ..-. CC< <n (1)
.
sahip olabilme
yeteneğin i,
üniversite
Jfocalığı Yeteneği"
Baş parmak
üç
adaya
verilen
belirli
ko nunun
bir
jüri
h11zurunda ders halinde anlatıln1ası istemnekte. Bu bir nevi denen1e dersi s ın av ı gibi yapılnıakta. Daha soma adaylar yukandan aşağ1ya doğru sıralanarak üç aday
h al i nde bakanlığa teklif ediln1ektedir. Birinci aday ilk tercihtir. Bakan bu tercihi yapmakta aday pr o fesör unvanını alınakta, fakat yapılan bu ilk tayin bir aday ra y iıü dir. Profesör unvanı alan adayın haberi olınadan, ikisi ke nd i nin profesörliil< j ürisinden ve biıide ders ,
verdjğ,i sınıftan olrnak üzere üç kişilik jüri, ders veren hocanın haberi olnıadan bir sene süreyle derslerine girip, hocanın ders vern1e yeteneğini takip etmektedir. Bir
yıl sonra bu jürinin
verdiği
olunılu
raporla,
y tayininden kurtulup, asil tayine geçıniş oluyor. Böylece hocanın ders vernıe ye tene ği de
profesör
a da
ölçüln1ektedir.
Il O [nıe�li Öğretırn Üyesi O ğur; SA j ��u h. F3 ı. Öğret: nı U yesi
S. Anı k ; 1\.
Biı· Üniversite HocasıNasıl Olmalı ve Ondan lleklcnenler
SA U Fen Bilimleri EnsticüsO D�rgisi ""'.Ci1t, 2.Sayı
S.Anıl,, A.Oğur
(Tcın:ııuz 2003)
Üniversite hocasının, her şeyden önce verdiği dersin
U ygulan1adan uzak teori sadece kitap yaprakları
ki ta bın ı. hocahk mesleğine geçtikten kısa bir süıe
arasında kalır. Endüstriyel deneyiıni fazla olan bir
sonra yazmas1, hem öğrencileri hern de kendisi için ._ bir çok kolaylıklar sağlar. Oğrenci her zaman
hocanın
L'"ygulamaya dönük yaşanan olaylann öğrencilere
hocanın anlattığı dersi dinleyerek daha iyi öğrenir.
aktarı lınası, dersi zenginleştirir ve süsler.
Derste
ziyade
dinlemeden
ders
verdiği
derse
hakiıniyeti
de
fazladır.
not
zaınanım
tutmakla geçiriJse, din lene n dersin veıinıi i steneni
Burada Anadolu da yapılan bü· yufka ekınekle ilgili
sağlamaz. Bunun için hocadan kitap yazması
konuyu
örnek
eskiden
kış
meslek i
ve
yayın yapması daima beklenir.
veımek
gelmeden
yapılır
avlularda
ve
uygun
olur.
kışlık
ekn1ck;
bunlar
Anadolu da üstü
kurotularak
açık
seleye
hocanın kendine
dizilir. Seledekj kuru yufka ekınek, ele alındığında
olan güvenini, n1eslektaşlan arasında da tanınrııasını ve üjbarn11 ar rtın r Yaznıa yeteneğini geliştirir.
hiçbir şekle girınez ve hemen ufalanarak dökülür . Fakat seleden usulünce alınan kuru yufka ekmek bir
hocanın yetişmesini,
Araştırma, .... .
.
sofrada üzerine biraz su serpilerek üzeri kapatılıp, Hocanın
en
yetiştünıektır.
b i r i de insan
bir siire bekledikten sorıra sofra açıldığında, o yufka
İnsan yetiştirıne yalnız öğrencileri
artık kın lgan değil, j stenen foı1na giren ve dürüm
önemli
görevlerinden
olabi l e c ek bir nitelik
için değil, yanında bu lunan asistanlanmn ileride hoca
olarak yebştirilmesidir.
ekn1ek ve
Bu da asistan ve
araştırma
yapacak
su ile tredınana tabi tutulan
tarafından yoğıulınuş, aynı
bazı
görevlilerine
S eledeki kırılgan laııu
ekmek aynı n1ikta.rda un, su ve tuzla aynı insan
araş1ım1a görevlilerinin doktorası ile başlar. Burada doktora
so iiadak i
taş ı r.
insan tarafından aynı
tav siyelerim olacakt1J. Bir doktora hocası seç erken,
tahta üzerinde aynı aklava ile açılmış ve aynı saceta
bu hocanın yanın da şimdiye kadar kaç hocanın
aynı
doktora
hanu1ıaddesi
yaptığını
ve
doktoraların
b itirildiğıni ara ştırarak
,
kaç
senede
hale
ederim. Bir hocan1n ilk doktora öğrencisi olmayın. Sizlere bu konu da Büyük Mevlana
Celaleddin
u s ta
bir bardağı
Mevlana,
bir
inıal
Kısaca
pişiriln1iştir.
usulü
birb i r ini n
tan1a111en
getirihnesi
sağlaruruşhr.
bir üniversite
İşte
endüstriyel
hocas1nın dersi de
seledelG yufka gibi değil, sofl'adaki yutka gibidi r .
ve Hümanist seçitlli
hakkındaki düş ünces ini verınem her şeyi daha kolay açıklar.
ve
deneyinıi olan
Düşünür
Runu 'nin
tarafından
aynıdır. Sadece bi r l s uı e hafif su serpilerek kullanılır
seçnıelerini tavsjye
hoca
kimse
Acaba bir üniversite hocası asistan seçerken nasıl
tabağın içine
Aşağıdaki
da vranrualı?
şekilde
bir
daire O' dan
koyar, bardağın içerisine ve bardağın dışına buğday
gönnekteyiz. Daire üzerinde saat yönünd e
taneleri atar. Ondan soru·a zanıanla bardağa yavaş
başlayarak
yavaş su koyar. Bardak doluncaya kadar bardağın
noktaya geliriz. Yani O derece ile 360 derec e üst
etra fın dak i
taneleri yeşern1eye başlar. Burada Mevlana, usta
üstedjr. Biz deh dediğinriz kin1seleri bir nevı akılsız ve zekası kıt olarak alır, dahi dedığimizi de çok zeki olarak kabul ederiz. Daireye dikkat edildiğinde O derece ile 360 dere ce üst üstedir. {ani dahi sola
s eç erken,
doğru
buğday hep tane halindedir. Bir süre
sonra bardak dolar ve su bardaktan taşarak tabağa geçer.
Daha som·a da
tabakta
bulunan
buğday
boş bardak gibi usta seçmeyin, bardağı
bir
taşan usta yı arayın ... der.
az
360 dcreceyi döndüğümüz de yine aynı
bir salınan ile deli, delide sağa doğru
salınan
ile dahi
sırufına
az
girer. Bu dlUU1nda
asistan seçerken� 360 derec e olanı değil si stematik
\:ahşan, disipJinh ve daire üzerinde de 270 ila 300 der ec e arasında zekaya sahip olaıun seçiln1esi
gerekir. Seçjlecek dahi asistan kalıcı değildir. Etrafı
ile geçiıunesi nornıal sınırları zorlar. Oo Üniversite hocasımn endüstriyel deneyiırri, hocahk vasfının
bir
d!ğer
önenui
yanıdır.
.Lvlümkünse
üniversite hocalarının endüstri ile yakın d an teınas halinde
olması.
hatta
endüstriyel
problenuerin
çözülmesinde aktif rol alınası v e aynaması gerekir.
Aksi halde hoca, hasta yüzü doktoru gibidü·.
Teori,
göımenıiş bir
uygulama
ilc
tıp
bir araya
geldiğinde tam sonuç ahr.
273
(I>eli)
360
°
(Dahi)
SAÜ FEN BiLiMLERi ENSTiTÜSÜ DE RGiSi YAZlM ESASLARI
Sakarya üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü dergisi, bütün Fen ve Mühendislik alanlarında yapılan önemli, özgün ve kaliteli araştırma ve çalışmaları içeren bir dergidir.
Dergide
yayınlanacak makalelerin yazım esaslan aşağıda verilmektedir. 1. Yayınlar A 4 norm kağıtlara çift sütun halinde en çok 8 sayfa olacak şekilde hazırlanmalıdır. Gönderile n yayınlar gönderıldiği şekılde (boyutlar değişmeden) basılacak, ancak şekilsel düzenlemeler; eğer gerekli görülürse, E nstitü tarafından yapılacak tır Lutfen sayfanın ön yüzüne sayfa numarası vermeyiniz. Sayfa numaraları nı sayfaların arkasına yumuşak bir kurşun kalemle ışaretleyıniz
2. Teslım edılen makaleler incelenecek ve en geç 15 gün içerisinde yazariara durumu bıldırir bir belge verilecektir inceleme
sonunda yazım kuralına uymayan makalelerdeki düzeltmeler yazariara bıldırılecek ve bir hafta ıçerisinde düzeltilmesi ıstenecektır.
3. Butun metinler 300 dpi veya daha iyı çözünürlüğe sahip (lazer yazıcı tercih edilir) bir kaliteli yazıcıdan alınmalıdır. 4 Herbır sayfa için kenar boşlukları;
soldan: 2 cm, sağdan. 2 cm., ustten. 3 cm. alttan· 3 cm. sadece ilk sayfada üstten 5
cm şeklınde olmalıdır.
5. Herbir kolonun genışliği 8.1 cm. ve kolonlar arası boşluk 0.6 cm olmalıdır 6. Çalışmalar Word ortamında Times New Roman fontu kullanılarak tek aralıkla yazılmalıdır El yazısı. semboller ve formuller kabul edılmez
7. Yazım dıli Türkçe veya lngılizcedır. 8. Yayınlanması istenen çalışmalar, bırı a sıl, toplam 3 nüsha halınde, dıskete kopyalanmış olarak koruyucu ve sağlam bır zarf ıle Fen Sılimieri Enstitüsune ulaştırılmalıdır.
9. Makalenin ilk sayfasında yayın başlığının altında yazar ısımlerı ortalanarak yazılmalıdır Yazarlarla ılgıli bılgıler ıse. ılk sayfada ilk sütunun altında 8 punto ile yazı lmalıdır. Konu başlığı ve yazar ısimlerı arasında 2 satır boşluk olmalıdır.
10 Yayın ıçerisinde aynı düzende Türkçe ve ingilızce özet olmalıdır
Eğer makale ıngilizce yazılmış ise Türkçe özet ılave
edılrııelıdır. Ayrıca özet bölümlerinin hemen altında anahtar kelimeler v erılmelidir 11 Font b uyüklukleri aşağ ıdaki gibi olma lıdır.
Başlık
Alt indisler
Yazarlar
: 14 koyu, hepsi buyük harf . 12
Ust indisler
•7 :7
Yazar adresleri
:8
Başlıklar
:10,koyu
Özet
·10,bold
Ana metin
Kaynaklar
.1 o
Şekil ve tablo ısimleri
•1o :8
12. Makale ıçensindeki düzenleme aşağıdaki gibi olmalıdır. Başlık
. Sayfa içinde ortalanmalıdır.
Yazarlar
:Yayın başlığından sonra iki satır aralık verılmelı ve ortalanmalıdır.
Özet
· Birinci sayfa bırinci sütunda (sol taraf) 100 kelimeyi aşmamal ı. (Özet ... , Abstract -) şeklınde olmalıdır lik önce Türçe daha sonra ingilizce özet verilmelidir Özetin tamamı bold karakter olmalıdır. Yazar Adresleri : Birinci sayfa birinci sütun altı nda olma lıd ır. Bölum Başlıkları
: Sütun içinde ortalanmalı. Roma rakamı kullanmalı. Eğer alt başlık var ise roma rakamından sonra standart rakamlar ( 1.1, 11,1 ... ) kullanılmalıdır. Şekiller : Her türlü çizim, fotoğraf ve resım şekıl olarak adlandırılmalıdır. Şekıl başlıkları şeklın alt kı�mında bulunmalıdır. Şekiller mümkün olduğunca sütun içinde ortalanm alı. ancak tek sütuna sığmayacak şekılde ıse sayfa ıçıne ortal anarak yerleştirilmelidir. Tablolar : Tablo başlıkları tablonun üst kısmın da bulunmalıdır. Tablolar mümkü n olduğunca sutun ıçıne ortal anmalı, ancak tek sütuna sığmayacak şekilde ise sayfa içine ortalanarak yerleştirilmelidir. Kaynaklar : Makalede de i�ile� k�ynaklar, metin i çerisinde verildiği sıraya göre köşeli parantez içınde . . . . numaralandırılarak verılm elıdır. Kayn aklar la ılgılı bılgıler , bütün yazarların adları, makale, patent ve rapor adı. cılt numa rası. sayfa n umaraları ve basım tarihi sıras ıyla verilmelidir.
�
13 Yukarıdaki şartları sağlamayan makaleler yayı na alınmayacaktır.
Kontrol Alan Ağları (CAN) Kullanılarak Step Motor Kontrol Uygulaması AKaraca, HEkiz, AT Özeerit ..
. . . . . . ... .
.
.
. .. .
. .... 146
KontrollüKimyasal Çöktürme Yöntemi ile Üretilen Yüksek Voltajlı ZnO Varistörlerin Mikroyapısal Özelliklerinin incelenmesi . . .. .. ... . . .. . .. .. . . ...... . ö. Yüksel, NCanikoğlu, HÖ. Toplan
· · · · · · ·
150
KoronaKayıplarının Modellenmesi S. Doğan Güneş Matris ÇeviriciKontrol Tekniklerinin Bilgisayar Ortamındaki Benzetimi i Coşkun, ASaygm ..
. .. ... 159
Mentezlerin Projelendirilmesinde Kullanılan Taşkın Hesap Metotlarının Değerlendirilmesi M Öztürk, N Kaya, AHAşkan . .... . . .. . .. .. ... ..
.. ....
.
. ... 167
Mikrodalga ile Bitkisel Yağların Transetilasyonu ve Transbütilasyonu G.Körçoban, MK1I1ç ....... ..... ..... ..... . . . ......
. . .. ........ . .. ....... . . 172
On ldempotency of Linear Combinations of Two Commute ldempotent Matrices H Ozdemir. A Ince. M Sarduvan
175
Optik Fiber iletişim Sistemlerinin Özellikleri .. . . . 178
G Aydem1r. A Fenkoğlu, COdabaş, Z Beyhan
Perdeli-Çerçeveli Sistemlerde Planda Perde Yerinin Değişmesinin Perdeler ve Çerçeveler ArasındakiKesme Kuvveti Dağılımına Etkisi H.ka sap, O. Ünlükaya
Paralel LRC Devresinde Radyo-Frekans (RF) Metodu ile Kay ıp Dirençlerinin incelenmesi Y.Güney, H.Akçakaya . .. . . .. . .... . ..
. ..... 192
Rüzgar Türbinlerinde Dinamik Kararlılık H Ge/beri, AS Y1/maz. MYildiZ, MA Yalçm Sakarya ilinde 17 Ağustos 1999 Depreminde Hasar Gören Yapılar Üzerine Bir .. . . . .. . Araştırma F ilçi, MC.Aktaş .
.. . 199
. .... 205
Sıkıştırma Döküm Yöntemi ile Üretilen Ti-B ilaveli Z A-12 Alaşımının Özelliklerinin incelenmesi B.Çağlar, C.Kumaz. Sürücü Eğitimi Değerlendirmesi O.E/doğan, Y Tam/ürk, AUzun .
.
. . . .
210
· · · · · · · · · · · · · · · ·
· · · · ·
Tek Kat Ekranın Eşdeğer Devre Modeli Benzetimi ile Ekran Verimliliğinin Karşılaştırılması Ö.Polat, S. ÇömlekÇI, Ş. Özen. AY. Teşneil
219
224
Ticari Uçaklarda iklimlendirme Sistemi veKonfor Kçak1r. Möcal, 1 Taymaz
.
.
.. 229
Toplam Verimli Yönetim Anlayışı ile Ekipman Verimliliğinin Artırılması SEşme, Ei/han .
. ... .. .. . ... . ..
Hasarlı Binalarda Onarım ve Takviye ME/mas, UGünoğlu
...... 236 .... . .. 241
Yakıt Pilleri ve OtomobillerdeKullanılması AGümüş, ö Dönmez. MPerçin
. . ... . .. 251 .
Yakıt Hücresi Teknolojisinde Bor Uygulamaları A.iÇetim, i Ordu, AKolip
257
Yapay Tekstil Atık Sularının Mudurnu Çayına Tesirlerinin incelenmesi V. Sevinç. B Hoşsöz .. . . . .. .
..
. .....
.
.. . . . .
.. . ..
..
. ...
Yeraltı Enerji iletim SistemlerindeKaliteKontrol AR Özdemir. G.Özyer Bir Üniversite Hocası Nasıl Olmalı ve Ondan Beklenenler . (Beş Parmakta Beş Marifet) S.Amk, AOğur . . .
.
.. . .
. .
... . ... ... . 265 .... 269
.. . .
272